垃圾低温热解特性的模拟研究以及全生命周期分析

发布时间：2021-07-03 05:47

　　近年来,中国的经济持续保持着快速增长,同时人民的生活水平也不断提高,但也因此导致城市生活垃圾的产量出现了大幅的上升,造成严重的环境问题与社会问题,严重影响了自然环境与人们的正常生活。而传统的卫生填埋、堆肥与焚烧处理方式都存在种种的弊端,难以满足垃圾减量化、资源化、无害化处理的原则,因此对垃圾处理进行技术革新是迫在眉睫的行动。利用热解进行垃圾处理是符合国家政策、经济发展趋势的技术方向,因此本文将对垃圾热解进行流程模拟研究与生命周期评价,探究垃圾低温热解流程的影响因素与环境影响。本文基于Aspen Plus软件,选取城市生活垃圾中的典型组分塑料和橡胶,对其低温热解过程进行建模与流程模拟。其后分别调整热解温度、设置不同热解气氛以及混合不同组分比例等反应条件,对生产过程各环节进行模拟,并分析各种参数变化对热解产物分布及其产量的影响,特别是对半焦收率、碳排放以及污染气体排放变化的影响。之后利用eBalance软件建立生命周期评价模型。具体将流程分为垃圾收集运输、干燥、热解、产物分离四个环节,对整个流程的投入产出（即资源消耗和污染物排放）分环节进行统计,列出清单,量化分析,进而选取全球变暖潜值（G... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

塑料低温热解模拟流程图

.1 热解所得固体半焦收率的变化转化率是反应原料的属性，主要受原料的组分、种类等因素影响，同时与原、矿物质的种类和含量也有一定量的关系。在本节假设热解原料中的灰分不且全部残留在固体半焦中，根据 Aspen Plus 的热解结果，对不同温度下产体半焦产量的数据进行收集可得到热解所得固体半焦的收率随热解终温的变3.2 所示。由图 3.2 可见，在低温区域内，主要进行的为热解的第一阶段，原料主要发应与脱气反应，因此随着热解温度的不断增大，原料逐渐分解，半焦的收率降趋势，从 300℃的 52.81%下降到 450℃的 50.22%。同时降幅呈减小趋势℃开始降幅变得较小，转化率曲线变化已经有所缓和，有趋于平稳的趋势，第一阶段反应进程已较为深入，因此在 450℃时热解，半焦收率最小。同时温度下半焦的成分组成也有很大差别，因此结合热解碳的品质来看，在该温最佳热解温度还需要进一步分析。

char0料中灰分的质量分数；M 是原料中水分的质量分数。.2.2 热解所得固体半焦中 n（H）/n（C）的变化在低温热解范围内，热解所得固体产物半焦中氢元素的含量具有一定的变化，且化学性质较为活泼，因此 n(H)/n(C)这一数值的变化可以直观反映出热解的[73]。选取热解结果数据中半焦中的 H 元素与 C 元素的数值进行对比，具体的(H)/n(C)数值变化曲线如图 3.3 所示。如图 3.3 所示，n(H)/n(C)的数值随着热解温度的上升而逐渐下降，具体数据从00℃的 0.69 下降到 450℃的 0.587，且整个温度变化范围内曲线接近线性变化，在低温热解的温度区间内氢元素的析出处于较为平稳的趋势。低温热解过程中中氢元素的减少主要有两方面的因素：1）热解过程中各种烃类气体的析出；2聚反应导致氢元素的析出。氢元素的析出基本都以气体形式挥发，因此对半焦影响很大。


本文编号：3261990