模拟垃圾焚烧过程中氯对铅动态挥发特性的影响

发布时间：2019-08-15 19:29

【摘要】：使用管式炉模拟炉排炉内垃圾焚烧过程,收集连续变化时段内的飞灰并对其进行分析,研究垃圾中有机氯(PVC)和无机氯(NaCl)对铅(Pb)动态挥发特性的影响.在从室温(25℃)至900℃的焚烧过程中,PVC对Pb挥发的促进作用略强于NaCl,但是两者发生作用的温区完全不同.PVC的作用温度低于500℃,而NaCl的作用温度为800~900℃.进一步的机理研究表明:PVC通过间接氯化促进Pb挥发,NaCl则通过直接氯化促进Pb挥发.PVC在200~300℃开始释放HCl,通过HCl将高熔点的PbO氯化为低熔点的PbCl2,从而导致Pb挥发温度提前到500~600℃.NaCl在焚烧过程中不释放含氯气体,而是在800~900℃下直接与SiO2、Al2O3和PbO反应生成PbCl2,从而促进Pb的挥发.
【图文】：

挥发率,氯源,残余量

的模拟垃圾，焚烧后分别取样测量并计算底渣中Ｐｂ残余量．结果显示：底渣中Ｐｂ残余量测量值相对偏差最大为５．２％，表明实验可重复性良好．２结果与讨论２．１氯化物对铅动态挥发的影响在进行Ｐｂ动态挥发特性讨论之前，先考察ＰＶＣ和ＮａＣｌ对焚烧过程中Ｐｂ挥发总量的影响（见图２）．对焚烧后底渣取样分析可获知底渣中Ｐｂ残余量，焚烧前Ｐｂ添加量减去焚烧后底渣中Ｐｂ残余量可知Ｐｂ的挥发总量，挥发总量与添加量之比为总挥发率（ｗ）．由图２可以看出，当无氯化物添加时，７７．０％的Ｐｂ存在于底渣中，只有２３．０％的Ｐｂ挥发至烟气中．向垃圾中添加１％和３％的氯后，底渣中的Ｐｂ质量分数显著减少，且随着氯添加量的增加Ｐｂ挥发率也增加．加入１％和３％ＰＶＣ氯源时，Ｐｂ挥发率分别升高到８５．６％和９６．３％；当加入１％和３％ＮａＣｌ氯源时，Ｐｂ挥发率分别升高到７６．３％和９１．６％．当氯添加量相同时，ＰＶＣ对Ｐｂ的挥发促进效果比ＮａＣｌ好．陈勇等［２０］由实验得到，无氯化物添加时Ｐｂ的挥发率为２１．７６％，添加２％的ＮａＣｌ氯源和２％ＰＶＣ氯源后Ｐｂ的挥发率分别为９０．９０％和９３．４２％．其挥发率比本文略低，主要原因是本文研究温度比其略高．祝建中等［１５］由实验得到，当添加５％氯量时，Ｐｂ的挥发率在２５％左右．与本研究相比，其所使用垃圾为有机垃圾，本身含有较高的氯．此外，其研究温度只有６００℃．这表明温度对Ｐｂ挥发

动态,挥发率,挥发份,反应生成

图３氯对Ｐｂ在各收集时段内挥发份额的影响Ｆｉｇ．３ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｃｈｌｏｒｉｄｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｎＰｂｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｄｕｒｉｎｇｅａｃｈｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ挥发份额也随之增加，而增加量主要出现在９００℃维持的后４５ｍｉｎ．这表明ＰＶＣ对Ｐｂ的氯化温度小于ＮａＣｌ对Ｐｂ的氯化，进一步体现出焚烧过程中ＰＶＣ对ＰｂＣｌ２氯化的温度低于ＮａＣｌ氯化的温度．图４氯对Ｐｂ动态挥发的影响Ｆｉｇ．４ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｃｈｌｏｒｉｄｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｎＰｂｄｙｎａｍｉｃｖｏｌ－ａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ焚烧过程中动态累积挥发率如图４所示，随着温度的升高，，Ｐｂ挥发率升高．同等氯添加量时，ＰＶＣ对Ｐｂ的促进效果比强于ＮａＣｌ，Ｐｂ挥发率随氯添加量增加而增加．最大挥发份额都出现在９００℃维持的前１５ｍｉｎ，９００℃维持４５ｍｉｎ后，Ｐｂ挥发基本结束．在添加氯化物后，最终仍有部分Ｐｂ存在于底渣中．陈勇等［２０］通过ＸＲＤ分析发现，ＰｂＯ会与垃圾中的ＳｉＯ２发生反应生成难挥发性化合物Ｐｂ４ＳｉＯ６，从而使部分Ｐｂ滞留在底渣中．Ｐｂ与模拟灰分（ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３）反应生成了不易挥发的硅酸盐、铝酸盐或硅铝酸盐，因此Ｐｂ不会完全挥发［２２］．图５不同温度下底渣的Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）图Ｆｉｇ．５Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｂｏｔｔｏｍａｓｈｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｏｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ２．２
【作者单位】：东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51476031) 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20130092110007)
【分类号】：X705

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