旋转滑动弧等离子体裂解生活垃圾气化焦油化合物的基础研究
发布时间：2021-07-02 22:20
焦油是气化过程中不可避免的有害副产物,焦油去除这一技术难题极大限制了生活垃圾气化技术的发展和应用,是该研究领域的一大难点。非平衡等离子体技术具有启停迅速,结构简单,降解率高等优点,在焦油处理方面显示出了良好的应用前景。本文采用了一种切向进气和磁场协同驱动的旋转滑动弧等离子体,在对旋转滑动弧的物理特性进行充分研究和分析的基础上,将其应用于焦油组分的降解,开展了相应的实验和机理研究,为形成城市生活垃圾气化产物中焦油裂解新工艺提供实验和理论支撑;此外,拓展性的开展了旋转滑动弧促进甲烷/二氧化碳干重整制取合成气的实验研究。本文的主要研究内容及结论如下:（1）采用高速摄影、示波器、发射光谱、数值模拟等技术手段,对旋转滑动弧放电的电弧运动特性、电参数、电弧受力、光谱学特性等进行了全面的研究和分析。在磁场和旋转气流的协同驱动下,旋转滑动弧反应器产生的电弧可以在非平衡区稳定旋转,形成三维放电等离子体区域。当电弧在尖端运动时,磁场提供的洛伦兹力对维持电弧旋转起主导作用。放电气体成分对电弧运动特性、电参数和活性粒子类型有着重要的影响。（2）选取甲苯作为典型的焦油组分模拟化合物,研究了甲苯进样浓度、进气流量...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２００７－２０１６我国城市生活垃圾年清运量（数据来源：住建部统计年鉴）??
解（Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）、燃烧（Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）、还原（Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ），其中燃烧和还原两个阶段也可??统一视作部分氧化（Ｐａｒｔｉａｌ?ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）过程［１Ｑ］。??图１．２所示为气化过程示意图，干燦主要是指垃圾物料中所含水分受热后从空隙中??蒸发出的过程，是整个气化过程的第一步，垃圾中水分含量对气化稳定性和产气品质有??着非常重要的影响；随着温度进一步升高，垃圾组分中的挥发分随之析出，挥发分在尚??未与氧化介质接触前发生热解，产生热解气、热解油和热解炭（ｃｈａｒ），热解炭包括固定??碳和灰分，该过程发生的温度区间一般为２００？７００°Ｃ；当上述热解产物与氧化介质接触??后即可发生燃烧反应，燃烧是整个气化过程中唯一放热的阶段，干燥、热解及后续的还??原反应所需热量均由燃烧阶段提供，该阶段的温度可达８００？１２００?°Ｃ；最后一步的还原??阶段本质上是燃烧阶段的逆反应，一般通过水煤气反应（ｗａｔｅｒ?ｇａｓ?ｒｅａｃｔｉｏｎ，?ＷＧＲ）、布??杜阿尔反应（Ｂｏｕｄｏｕａｒｄ?ｒｅａｃｔｉｏｎ）等还原反应将燃烧产物Ｃ〇２和ＨｂＯ还原为可燃气体??ＣＯ?和?Ｈ２。??ＭＳＷ??！．?ＤＲＹＩＮＧ?！〇〇－！５〇？Ｃ??ＨＰ?ＤＲＹ?ＭＳＷ??２．?ＰＹＲＯＬＹＳＩＳ?ＶＡｆ＞ＣｉＲ?；?２００－？００ＳＣ??Ｊ｜Ｄ９１?－???????????：■??—ｉ－－－?｜?１?／Ｉ?ｘ????Ｈ／５?＋?ＣＯ?＇
博士学位论文表１．２依据焦油生成条件分类表??类型?温度条件（°Ｃ）?代表性组分??初级焦油?４００？６００?左旋葡聚糖、羟基乙醛、糠醛、甲二级焦油?６００－８００?酚类和烯烃??基三级焦油?￣?芳烃的甲基衍生物，如甲基苊烯、甲合三级焦油?８〇〇￣１〇〇Ｑ?无取代基的单环／多环芳烃，如苯、萘、苊
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质焦油处理方法研究进展[J]. 李乐豪,闻光东,杨启炜,张铭,邢华斌,苏宝根,任其龙. 化工进展. 2017(07)
[2]等离子体气化技术处理城市生活垃圾的研究现状[J]. 曹小玲,陈建行,熊家佳,罗海银,陈斌斌,郑泽华. 现代化工. 2014(09)
[3]25t/d城市生活垃圾上吸式气化炉的产气特性分析[J]. 郑皎,严密,熊祖鸿,李建新,胡长兴. 能源工程. 2014(04)
[4]城市生活垃圾热解气化技术研究进展[J]. 袁浩然,鲁涛,熊祖鸿,黄宏宇,小林敬幸,陈勇,黎志强. 化工进展. 2012(02)
[5]滑动弧低温等离子体放电特性的数值模拟研究[J]. 汪宇,李晓东,余量,严建华. 物理学报. 2011(03)
[6]Naphthalene decomposition in a DC corona radical shower discharge[J]. Ming-jiang NI1, Xu SHEN1, Xiang GAO1, Zu-liang WU1,2, Hao LU1,2, Zhong-shan LI3, Zhong-yang LUO1, Ke-fa CEN1 (1State Key Laboratory of Clean Energy Utilization, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China) (2College of Environmental Science and Engineering, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310015, China) (3Division of Combustion Physics, Lund University, S-22100 Lund, Sweden). Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2011(01)
[7]城市生活垃圾堆肥处理现状及应用前景[J]. 纪涛. 天津科技. 2008(05)
[8]滑动弧非平衡等离子体研究[J]. 杨驰,林烈,吴彬. 核聚变与等离子体物理. 2006(01)
[9]磁驱动滑动弧放电大气压非平衡等离子体[J]. 林烈,吴承康. 核聚变与等离子体物理. 2000(02)
[10]大气压非平衡等离子体中非平衡度的探讨[J]. 林烈,吴承康. 核聚变与等离子体物理. 1998(02)
博士论文
[1]协同驱动旋转滑动弧温等离子体重整甲烷/甲醇制氢基础研究[D]. 张浩.浙江大学 2016
[2]滑动弧等离子体降解二噁英类有机污染物的基础研究[D]. 任咏.浙江大学 2015
[3]滑动弧放电等离子体降解芳香烃类有机污染物的基础研究[D]. 余量.浙江大学 2011
[4]滑动弧放电等离子体处理挥发性有机化合物基础研究[D]. 薄拯.浙江大学 2008
[5]光谱解析低温等离子体中O2，N2，CO2的活性中间体及其环境化学行为[D]. 谢维杰.上海交通大学 2008
[6]滑动弧放电等离子体降解气相及液相中有机污染物的研究[D]. 杜长明.浙江大学 2006
[7]城市生活垃圾热解特性试验研究及预测模型[D]. 温俊明.浙江大学 2006
[8]城市垃圾流化床气化与旋风燃烧熔融特性研究[D]. 肖刚.浙江大学 2006
硕士论文
[1]脉冲电晕等离子体作用下甲烷氯化反应及产物选择性研究[D]. 祝成凤.浙江工业大学 2011
[2]滑动弧低温等离子体物理化学特性的数值模拟及实验研究[D]. 汪宇.浙江大学 2011
[3]城市生活垃圾直接气化熔融焚烧技术的试验研究[D]. 胡建杭.昆明理工大学 2003
本文编号：3261336
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２００７－２０１６我国城市生活垃圾年清运量（数据来源：住建部统计年鉴）??
解（Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）、燃烧（Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）、还原（Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ），其中燃烧和还原两个阶段也可??统一视作部分氧化（Ｐａｒｔｉａｌ?ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）过程［１Ｑ］。??图１．２所示为气化过程示意图，干燦主要是指垃圾物料中所含水分受热后从空隙中??蒸发出的过程，是整个气化过程的第一步，垃圾中水分含量对气化稳定性和产气品质有??着非常重要的影响；随着温度进一步升高，垃圾组分中的挥发分随之析出，挥发分在尚??未与氧化介质接触前发生热解，产生热解气、热解油和热解炭（ｃｈａｒ），热解炭包括固定??碳和灰分，该过程发生的温度区间一般为２００？７００°Ｃ；当上述热解产物与氧化介质接触??后即可发生燃烧反应，燃烧是整个气化过程中唯一放热的阶段，干燥、热解及后续的还??原反应所需热量均由燃烧阶段提供，该阶段的温度可达８００？１２００?°Ｃ；最后一步的还原??阶段本质上是燃烧阶段的逆反应，一般通过水煤气反应（ｗａｔｅｒ?ｇａｓ?ｒｅａｃｔｉｏｎ，?ＷＧＲ）、布??杜阿尔反应（Ｂｏｕｄｏｕａｒｄ?ｒｅａｃｔｉｏｎ）等还原反应将燃烧产物Ｃ〇２和ＨｂＯ还原为可燃气体??ＣＯ?和?Ｈ２。??ＭＳＷ??！．?ＤＲＹＩＮＧ?！〇〇－！５〇？Ｃ??ＨＰ?ＤＲＹ?ＭＳＷ??２．?ＰＹＲＯＬＹＳＩＳ?ＶＡｆ＞ＣｉＲ?；?２００－？００ＳＣ??Ｊ｜Ｄ９１?－???????????：■??—ｉ－－－?｜?１?／Ｉ?ｘ????Ｈ／５?＋?ＣＯ?＇
博士学位论文表１．２依据焦油生成条件分类表??类型?温度条件（°Ｃ）?代表性组分??初级焦油?４００？６００?左旋葡聚糖、羟基乙醛、糠醛、甲二级焦油?６００－８００?酚类和烯烃??基三级焦油?￣?芳烃的甲基衍生物，如甲基苊烯、甲合三级焦油?８〇〇￣１〇〇Ｑ?无取代基的单环／多环芳烃，如苯、萘、苊
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质焦油处理方法研究进展[J]. 李乐豪,闻光东,杨启炜,张铭,邢华斌,苏宝根,任其龙. 化工进展. 2017(07)
[2]等离子体气化技术处理城市生活垃圾的研究现状[J]. 曹小玲,陈建行,熊家佳,罗海银,陈斌斌,郑泽华. 现代化工. 2014(09)
[3]25t/d城市生活垃圾上吸式气化炉的产气特性分析[J]. 郑皎,严密,熊祖鸿,李建新,胡长兴. 能源工程. 2014(04)
[4]城市生活垃圾热解气化技术研究进展[J]. 袁浩然,鲁涛,熊祖鸿,黄宏宇,小林敬幸,陈勇,黎志强. 化工进展. 2012(02)
[5]滑动弧低温等离子体放电特性的数值模拟研究[J]. 汪宇,李晓东,余量,严建华. 物理学报. 2011(03)
[6]Naphthalene decomposition in a DC corona radical shower discharge[J]. Ming-jiang NI1, Xu SHEN1, Xiang GAO1, Zu-liang WU1,2, Hao LU1,2, Zhong-shan LI3, Zhong-yang LUO1, Ke-fa CEN1 (1State Key Laboratory of Clean Energy Utilization, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China) (2College of Environmental Science and Engineering, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310015, China) (3Division of Combustion Physics, Lund University, S-22100 Lund, Sweden). Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2011(01)
[7]城市生活垃圾堆肥处理现状及应用前景[J]. 纪涛. 天津科技. 2008(05)
[8]滑动弧非平衡等离子体研究[J]. 杨驰,林烈,吴彬. 核聚变与等离子体物理. 2006(01)
[9]磁驱动滑动弧放电大气压非平衡等离子体[J]. 林烈,吴承康. 核聚变与等离子体物理. 2000(02)
[10]大气压非平衡等离子体中非平衡度的探讨[J]. 林烈,吴承康. 核聚变与等离子体物理. 1998(02)
博士论文
[1]协同驱动旋转滑动弧温等离子体重整甲烷/甲醇制氢基础研究[D]. 张浩.浙江大学 2016
[2]滑动弧等离子体降解二噁英类有机污染物的基础研究[D]. 任咏.浙江大学 2015
[3]滑动弧放电等离子体降解芳香烃类有机污染物的基础研究[D]. 余量.浙江大学 2011
[4]滑动弧放电等离子体处理挥发性有机化合物基础研究[D]. 薄拯.浙江大学 2008
[5]光谱解析低温等离子体中O2，N2，CO2的活性中间体及其环境化学行为[D]. 谢维杰.上海交通大学 2008
[6]滑动弧放电等离子体降解气相及液相中有机污染物的研究[D]. 杜长明.浙江大学 2006
[7]城市生活垃圾热解特性试验研究及预测模型[D]. 温俊明.浙江大学 2006
[8]城市垃圾流化床气化与旋风燃烧熔融特性研究[D]. 肖刚.浙江大学 2006
硕士论文
[1]脉冲电晕等离子体作用下甲烷氯化反应及产物选择性研究[D]. 祝成凤.浙江工业大学 2011
[2]滑动弧低温等离子体物理化学特性的数值模拟及实验研究[D]. 汪宇.浙江大学 2011
[3]城市生活垃圾直接气化熔融焚烧技术的试验研究[D]. 胡建杭.昆明理工大学 2003
本文编号：3261336
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