论文题目: 利用焦化工艺处理废塑料实验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 热能工程
作者: 余广炜
导师: 蔡九菊,廖洪强
关键词: 废塑料,炼焦配煤,熔融,协同效应,共焦化,塑料型煤
文献来源: 东北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 解决废塑料造成的“白色污染”，是国内外环保工作者广泛关注的研究课题，为此，各种废塑料处理技术应运而生。其中，利用焦化工艺与装备处理废塑料技术，较好地实现了处理过程的资源化、减量化和无害化，具有显著的社会效益、经济效益和环保效益。论文以北京城市生活垃圾中的废塑料和首钢的炼焦配煤为原料，分别使用热天平、热重-红外光谱仪、2kg和200kg焦炉等实验室设备以及首钢焦化厂4#焦炉，围绕废塑料与煤共焦化的关键技术，从配料组成、混合方式、热解制度直到工业应用进行了系统的实验研究，打破了国际上“炼焦配煤添加废塑料与提高焦炭质量不可兼得”的研究现状，开发出焦化和环境效益双赢的“利用焦化工艺处理废塑料新技术”。这项技术，不仅在满足焦炭质量要求的前提下扩大了炼焦配煤中添加废塑料的比例，而且在限定废塑料添加比例的条件下提高了焦炭质量，为科学、合理、经济地治理“白色污染”提供了理论依据和工程经验，为钢铁厂与环境友好城市化功能的实现开辟了新途径。 1．利用热天平进行废塑料、炼焦配煤单独热解和两者按不同方式、不同比例混合共热解的失重实验，研究了单独热解与混合热解时的热失重特性。结果表明：炼焦配煤的热解失重缓慢，废塑料的则相对迅速激烈；炼焦配煤的热解失重温度区间较宽，而废塑料的则相对较窄；废塑料与炼焦配煤热解存在相互重叠的失重温度区间，并在此温度区间内产生“协同效应”，其强度可以用σ=D×sum from|△ri|来表示；废塑料与煤混合共热解的热失重特性与废塑料的添加比例及其与煤的混合方式密切相关，并将直接影响共焦化时的热行为；废塑料预先与煤混合熔融处理后，再按一定比例与煤混合共焦化有望获取较好的焦炭质量。 2．利用热重-红外光谱联用技术分别考察了纯聚氯乙烯（PVC）、炼焦配煤（BC）以及2％PVC+98％BC热解时氯元素的逸出与残留特征，研究废塑料与煤共焦化过程中氯元素的变迁规律。结果表明：废塑料与煤共焦化过程中超过85％的氯元素以HC1形态析出，验证了新日铁“废塑料与煤共焦化过程中大部分氯以氯化氢的形式被氨水吸收并生成氯化氨”的结论；我国焦炉中可添加[0，4.75％-6.33％]的废塑料与炼焦配煤共焦化，残留在焦炭中的氯不会对高炉设备腐蚀造成影响。 3．利用首钢2kg实验焦炉与200kg实验焦炉进行了废塑料与煤共焦化中试试验，研究废塑料与煤混合熔融制塑料型煤（简称为废塑料WP2）后按不同比例与炼焦配煤共焦化所得产物分布及其组成特性。结果表明：与炼焦配煤单独焦化相
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1. 文献综述
1.1 研究背景
1.2 废塑料的组成及危害
1.3 废塑料处理技术的研究现状
1.3.1 废塑料的收集与分选技术
1.3.1.1 废塑料的收集
1.3.1.2 废塑料的分选技术
1.3.2 废塑料的处理方法
1.3.2.1 掩埋法
1.3.2.2 物质再循环法
1.3.2.3 焚烧法
1.3.2.4 分解法
1.3.2.5 废塑料与煤共处理法
1.3.3 小结
1.4 利用焦化工艺处理废塑料
1.4.1 利用焦化工艺处理废塑料的研究现状
1.4.2 利用焦化工艺处理废塑料技术
1.4.3 废塑料与煤共焦化工艺的影响因素
1.5 课题研究内容
1.5.1 课题研究的提出
1.5.2 课题研究计划
2. 废塑料、炼焦配煤及其混合物热解特性研究
2.1 热解模型的建立
2.1.1 热解化学反应机理
2.1.2 建立热解模型的条件
2.1.3 热解基本方程
2.1.4 基本方程的简化
2.2 实验研究
2.2.1 原料及其制备
2.2.2 实验装置及条件
2.3 实验结果与分析
2.3.1 废塑料与煤单独热解特性
2.3.2 废塑料WP_1与煤混合共热解特性
2.3.3 废塑料WP_1、添加剂OA与煤混合共热解特性
2.3.4 废塑料WP_2与煤混合共热解特性
2.3.5 废塑料与煤共热解过程中的“协同效应”
2.3.6 机理分析
2.4 本章小结
3. 氯元素变迁规律研究
3.1 实验研究
3.1.1 原料及其制备
3.1.2 实验装置及条件
3.2 实验结果与分析
3.2.1 聚氯乙烯(PVC)热解 TGA-FTIR特征分析
3.2.2 炼焦配煤(BC)热解 TGA-FTIR特征分析
3.2.3 2%PVC+98%BC热解 TGA-FTIR特征分析
3.2.4 氯元素的析出与残留问题的探讨
3.2.5 关于首钢焦炉废塑料处理量的估计
3.3 本章小结
4. 利用焦化工艺处理废塑料中试试验研究
4.1 试验研究
4.1.1 原料及其制备
4.1.2 实验装置及条件
4.2 试验结果与分析
4.2.1 原料的工业分析、元素分析及灰成分分析
4.2.2 样品装入前后炉膛中心温度的变化规律
4.2.3 煤、塑料单独热解工艺的产物分布
4.2.4 废塑料与煤共焦化产物产率的变化与分析
4.2.5 废塑料与煤混合共焦化产物质量分析
4.2.5.1 添加废塑料对焦炭质量的影响
4.2.5.2 添加废塑料对焦油品质的影响
4.2.5.3 添加废塑料对煤气组分的影响
4.3 本章小结
5. 工业焦炉试验研究
5.1 优化方案的确定
5.2 工业试验研究
5.2.1 试验目的
5.2.2 试验地点与试验条件
5.2.3 试验方法
5.2.4 试验结果与分析
5.3 利用焦化工艺处理废塑料的投资估算及效益分析
5.4 利用焦化工艺处理废塑料技术的前景预测
5.5 本章小结
6. 结论
参考文献
作者简历、 论文及所获得的成果与奖励
致谢
发布时间: 2006-10-25
参考文献
- [1].煤与废塑料共液化处理及其氢转移的示踪研究[D]. 王力.煤炭科学研究总院2000
- [2].内配废塑料铁鳞直接还原的实验研究[D]. 陈书文.东北大学2006
- [3].高炉喷吹煤与废塑料混合燃料的应用基础研究[D]. 李军旗.昆明理工大学2007
- [4].废塑料裂解制取液体燃料技术的研究[D]. 袁兴中.湖南大学2002
- [5].改性介孔分子筛催化聚烯烃类废塑料裂解反应研究[D]. 解从霞.大连理工大学2009
- [6].废塑料资源化技术评估与潜在环境影响的研究[D]. 伍跃辉.哈尔滨工业大学2013
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- [8].城市生活垃圾外热式热解技术的研究[D]. 江建方.华中科技大学2006
- [9].煤与废塑料共热解过程中氯的变化迁移规律与控制技术研究[D]. 李震.山东科技大学2007
- [10].高炉喷吹煤与废塑料混合燃料的应用基础研究[D]. 李军旗.昆明理工大学2007