城市生活垃圾热解燃烧特性及其并流条件下焚烧实验研究
发布时间：2021-11-02 11:42
随着人类社会工业化和城市化进程的加快,导致了城市生活垃圾量日益增多,质日益复杂,成为世界各国面临的一个严重的社会公害,是各国迫切需要解决的重大环境保护问题之一。填埋、堆肥和焚烧是目前普遍使用的城市生活垃圾处理方法。焚烧法具有资源化和减量化优势,使其成为城市生活垃圾的主要处理技术之一。但由于焚烧设施设计上的不完善,对焚烧条件的控制不合理,产生了二嗯英和重金属的二次污染,使焚烧技术的应用受到了限制。为此,在深入研究垃圾热解和燃烧机理的基础上,开发新一代生活垃圾焚烧工艺是国内外科技领域普遍关注的课题。论文对城市生活垃圾的特点、焚烧技术及其存在的问题、直接气化熔融焚烧技术及其改进方向、城市生活垃圾热解及燃烧特性研究现状和方向进行了全面分析。采用TG-DSC-MS联用实验技术,检测了七种典型城市生活垃圾试样热解和燃烧过程中的质量损失、热效应和逸出气体成分,采用热分析热重动力学和热动力学方法进行了垃圾热解和燃烧反应机理和动力学研究。提出了城市生活垃圾并流竖炉气化熔融焚烧新工艺流程,并进行了并流竖炉热态模拟试验研究。1.垃圾热解机理及动力学。以塑料和橡胶为代表的有机高分子化合物在热解前存在软化吸热过...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 城市生活垃圾的特点
1.1.1 城市生活垃圾的数量
1.1.2 城市生活垃圾的组成
1.1.3 城市生活垃圾的危害
1.2 城市生活垃圾焚烧技术
1.2.1 生活垃圾焚烧技术的特点
1.2.2 生活垃圾焚烧炉种类
1.2.3 国内外生活垃圾焚烧技术及设备
1.3 垃圾焚烧技术存在的环境问题
1.3.1 污染物的种类
1.3.2 二噁英的污染
1.3.3 重金属的污染
1.4 城市生活垃圾直接气化熔融焚烧技术
1.4.1 直接气化熔融工艺原理
1.4.2 直接气化熔融焚烧工艺
1.4.3 直接气化熔融焚烧技术的优势
1.4.4 直接气化熔融焚烧工艺特征
1.4.5 工艺流程的改进方向
1.5 城市生活垃圾热解及燃烧特性
1.5.1 热解特性的研究现状
1.5.2 燃烧特性的研究现状
1.5.3 热解及燃烧基础研究的方向
1.6 本文研究内容
第2章 实验及分析方法
2.1 热分析方法
2.1.1 热分析方法的原理
2.1.2 热分析方法的特点
2.1.3 热分析设备
2.2 气相质谱分析方法
2.2.1 气相质谱原理
2.2.2 气相质谱特点
2.2.3 热分析与质谱联用设备
2.3 动力学解析方法
2.3.1 动力学方程
2.3.2 热重动力学解析方法
2.3.3 DSC热动力学解析方法
2.4 垃圾热解和燃烧实验试样
2.5 本章小结
第3章 城市生活垃圾热解机理及动力学
3.1 垃圾试样热解的TA-MS检测结果
3.1.1 塑料热解的TA-MS检测结果
3.1.2 橡胶热解的TA-MS检测结果
3.1.3 棉布热解的TA-MS检测结果
3.1.4 木屑热解的TA-MS检测结果
3.1.5 落叶热解的TA-MS检测结果
3.1.6 菜叶热解的TA-MS检测结果
3.1.7 纸热解的TA-MS检测结果
3.2 城市生活垃圾的热解机理
3.2.1 塑料热解机理
3.2.2 橡胶热解机理
3.2.3 棉布热解机理
3.2.4 木屑热解机理
3.2.5 落叶热解机理
3.2.6 菜叶热解机理
3.2.7 纸热解机理
3.3 垃圾试样的热解特征及参数
3.3.1 热解转化率
3.3.2 热解特征参数
3.4 垃圾热解动力学参数
3.4.1 反应级数
3.4.2 活化能
3.5 本章小结
第4章 城市生活垃圾燃烧特性及动力学
4.1 垃圾试样燃烧的TA-MS检测结果
4.1.1 塑料燃烧实验结果
4.1.2 橡胶燃烧实验结果
4.1.3 棉布燃烧实验结果
4.1.4 木屑燃烧实验结果
4.1.5 落叶燃烧实验结果
4.1.6 菜叶燃烧实验结果
4.1.7 纸燃烧实验结果
4.2 垃圾试样燃烧机理分析
4.2.1 塑料燃烧机理
4.2.2 橡胶燃烧机理
4.2.3 棉布燃烧机理
4.2.4 木屑燃烧机理
4.2.5 落叶燃烧机理
4.2.6 菜叶燃烧机理
4.2.7 纸燃烧机理
4.3 燃烧规律
4.3.1 燃烧特征参数
4.3.2 燃烧与热解的对比
4.3.3 着火现象
4.3.4 燃烧指标
4.4 燃烧动力学
4.4.1 DSC热动力学参数
4.4.2 热动力学与热重动力学参数对比
4.5 本章小结
第5章 城市生活垃圾并流竖炉焚烧工艺及计算
5.1 城市生活垃圾并流竖炉焚烧工艺
5.1.1 工艺流程
5.1.2 工艺流程的特点
5.2 并流竖炉焚烧工艺的物质平衡
5.3 并流竖炉焚烧工艺的能量平衡
5.4 临界热值
5.4.1 临界热值的计算
5.4.2 结果分析
5.5 绝热火焰温度
5.6 与逆流竖炉工艺临界热值的对比
5.6.1 逆流竖炉的临界热值
5.6.2 临界热值的对比分析
5.7 本章小结
第6章 城市生活垃圾并流竖炉焚烧模拟实验
6.1 实验原理
6.2 实验装置
6.3 实验条件
6.3.1 实验试样
6.3.2 助燃空气
6.4 模拟实验结果及分析
6.4.1 实验运行时间和料层下降速度
6.4.2 竖炉反应管内的温度分布
6.4.3 竖炉反应管内产生的气体成分
6.5 本章小结
第7章 结论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表论文
作者简介
论文包含图、表、公式及文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]Shift to a low carbon society through energy systems design[J]. Toshihiko NAKATA,Mikhail RODIONOV,Diego SILVA,Joni JUPESTA. Science China（Technological Sciences）. 2010(01)
[2]生物质高温分解产物析出特性的试验研究[J]. 张睿智,罗永浩,段佳,刘春元,陈祎. 动力工程. 2009(06)
[3]不同垃圾焚烧设备中二噁英的排放特征和I-TEQ指示物的研究[J]. 高洪才,倪余文,张海军,张青,苏凡,赵亮,张宁,张雪萍,陈吉平. 环境科学. 2009(05)
[4]Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans in flue gas emissions from municipal solid waste incinerators in China[J]. Tong CHEN1,Yue-ling GU1,Jian-hua YAN1,Xiao-dong LI1,Sheng-yong LU1,Hui-fen DAI2,Ke-fa CEN1 (1State Key Laboratory of Clean Energy Utilization,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China) (2School of Medicine,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China). Journal of Zhejiang University（Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal）. 2008(09)
[5]九江市城市生活垃圾现状调查与分析[J]. 肖萌芳,周劲韧. 江西能源. 2008(01)
[6]美国城市生活垃圾处理现状与与趋势(下)[J]. 张瑞久,逄辰生. 节能与环保. 2007(12)
[7]我国垃圾焚烧技术现状及发展预测[J]. 徐文龙,刘晶昊. 中国环保产业. 2007(11)
[8]分布活化能模型在垃圾热解/气化动力学研究中的应用[J]. 朱颖,金保升,王泽明. 动力工程. 2007(03)
[9]主要垃圾组分热解动力学模型的优化及比较[J]. 沈祥智,严建华,白丛生,李晓东,池涌,倪明江,岑可法. 化工学报. 2006(10)
[10]中国城市生活垃圾排放现状及成分分析[J]. 杜吴鹏,高庆先,张恩琛,缪启龙,吴建国. 环境科学研究. 2006(05)
博士论文
[1]垃圾焚烧飞灰二噁英的控制技术研究[D]. 彭政.浙江大学 2007
[2]垃圾焚烧系统中重金属的分配及处理研究[D]. 罗宇.重庆大学 2004
[3]城市生活垃圾燃烧特性及新型流化床焚烧技术的研究[D]. 金余其.浙江大学 2002
硕士论文
[1]秸秆类生物质层燃燃烧特性的试验研究[D]. 林鹏.上海交通大学 2008
本文编号：3471914
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 城市生活垃圾的特点
1.1.1 城市生活垃圾的数量
1.1.2 城市生活垃圾的组成
1.1.3 城市生活垃圾的危害
1.2 城市生活垃圾焚烧技术
1.2.1 生活垃圾焚烧技术的特点
1.2.2 生活垃圾焚烧炉种类
1.2.3 国内外生活垃圾焚烧技术及设备
1.3 垃圾焚烧技术存在的环境问题
1.3.1 污染物的种类
1.3.2 二噁英的污染
1.3.3 重金属的污染
1.4 城市生活垃圾直接气化熔融焚烧技术
1.4.1 直接气化熔融工艺原理
1.4.2 直接气化熔融焚烧工艺
1.4.3 直接气化熔融焚烧技术的优势
1.4.4 直接气化熔融焚烧工艺特征
1.4.5 工艺流程的改进方向
1.5 城市生活垃圾热解及燃烧特性
1.5.1 热解特性的研究现状
1.5.2 燃烧特性的研究现状
1.5.3 热解及燃烧基础研究的方向
1.6 本文研究内容
第2章 实验及分析方法
2.1 热分析方法
2.1.1 热分析方法的原理
2.1.2 热分析方法的特点
2.1.3 热分析设备
2.2 气相质谱分析方法
2.2.1 气相质谱原理
2.2.2 气相质谱特点
2.2.3 热分析与质谱联用设备
2.3 动力学解析方法
2.3.1 动力学方程
2.3.2 热重动力学解析方法
2.3.3 DSC热动力学解析方法
2.4 垃圾热解和燃烧实验试样
2.5 本章小结
第3章 城市生活垃圾热解机理及动力学
3.1 垃圾试样热解的TA-MS检测结果
3.1.1 塑料热解的TA-MS检测结果
3.1.2 橡胶热解的TA-MS检测结果
3.1.3 棉布热解的TA-MS检测结果
3.1.4 木屑热解的TA-MS检测结果
3.1.5 落叶热解的TA-MS检测结果
3.1.6 菜叶热解的TA-MS检测结果
3.1.7 纸热解的TA-MS检测结果
3.2 城市生活垃圾的热解机理
3.2.1 塑料热解机理
3.2.2 橡胶热解机理
3.2.3 棉布热解机理
3.2.4 木屑热解机理
3.2.5 落叶热解机理
3.2.6 菜叶热解机理
3.2.7 纸热解机理
3.3 垃圾试样的热解特征及参数
3.3.1 热解转化率
3.3.2 热解特征参数
3.4 垃圾热解动力学参数
3.4.1 反应级数
3.4.2 活化能
3.5 本章小结
第4章 城市生活垃圾燃烧特性及动力学
4.1 垃圾试样燃烧的TA-MS检测结果
4.1.1 塑料燃烧实验结果
4.1.2 橡胶燃烧实验结果
4.1.3 棉布燃烧实验结果
4.1.4 木屑燃烧实验结果
4.1.5 落叶燃烧实验结果
4.1.6 菜叶燃烧实验结果
4.1.7 纸燃烧实验结果
4.2 垃圾试样燃烧机理分析
4.2.1 塑料燃烧机理
4.2.2 橡胶燃烧机理
4.2.3 棉布燃烧机理
4.2.4 木屑燃烧机理
4.2.5 落叶燃烧机理
4.2.6 菜叶燃烧机理
4.2.7 纸燃烧机理
4.3 燃烧规律
4.3.1 燃烧特征参数
4.3.2 燃烧与热解的对比
4.3.3 着火现象
4.3.4 燃烧指标
4.4 燃烧动力学
4.4.1 DSC热动力学参数
4.4.2 热动力学与热重动力学参数对比
4.5 本章小结
第5章 城市生活垃圾并流竖炉焚烧工艺及计算
5.1 城市生活垃圾并流竖炉焚烧工艺
5.1.1 工艺流程
5.1.2 工艺流程的特点
5.2 并流竖炉焚烧工艺的物质平衡
5.3 并流竖炉焚烧工艺的能量平衡
5.4 临界热值
5.4.1 临界热值的计算
5.4.2 结果分析
5.5 绝热火焰温度
5.6 与逆流竖炉工艺临界热值的对比
5.6.1 逆流竖炉的临界热值
5.6.2 临界热值的对比分析
5.7 本章小结
第6章 城市生活垃圾并流竖炉焚烧模拟实验
6.1 实验原理
6.2 实验装置
6.3 实验条件
6.3.1 实验试样
6.3.2 助燃空气
6.4 模拟实验结果及分析
6.4.1 实验运行时间和料层下降速度
6.4.2 竖炉反应管内的温度分布
6.4.3 竖炉反应管内产生的气体成分
6.5 本章小结
第7章 结论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表论文
作者简介
论文包含图、表、公式及文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]Shift to a low carbon society through energy systems design[J]. Toshihiko NAKATA,Mikhail RODIONOV,Diego SILVA,Joni JUPESTA. Science China（Technological Sciences）. 2010(01)
[2]生物质高温分解产物析出特性的试验研究[J]. 张睿智,罗永浩,段佳,刘春元,陈祎. 动力工程. 2009(06)
[3]不同垃圾焚烧设备中二噁英的排放特征和I-TEQ指示物的研究[J]. 高洪才,倪余文,张海军,张青,苏凡,赵亮,张宁,张雪萍,陈吉平. 环境科学. 2009(05)
[4]Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans in flue gas emissions from municipal solid waste incinerators in China[J]. Tong CHEN1,Yue-ling GU1,Jian-hua YAN1,Xiao-dong LI1,Sheng-yong LU1,Hui-fen DAI2,Ke-fa CEN1 (1State Key Laboratory of Clean Energy Utilization,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China) (2School of Medicine,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China). Journal of Zhejiang University（Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal）. 2008(09)
[5]九江市城市生活垃圾现状调查与分析[J]. 肖萌芳,周劲韧. 江西能源. 2008(01)
[6]美国城市生活垃圾处理现状与与趋势(下)[J]. 张瑞久,逄辰生. 节能与环保. 2007(12)
[7]我国垃圾焚烧技术现状及发展预测[J]. 徐文龙,刘晶昊. 中国环保产业. 2007(11)
[8]分布活化能模型在垃圾热解/气化动力学研究中的应用[J]. 朱颖,金保升,王泽明. 动力工程. 2007(03)
[9]主要垃圾组分热解动力学模型的优化及比较[J]. 沈祥智,严建华,白丛生,李晓东,池涌,倪明江,岑可法. 化工学报. 2006(10)
[10]中国城市生活垃圾排放现状及成分分析[J]. 杜吴鹏,高庆先,张恩琛,缪启龙,吴建国. 环境科学研究. 2006(05)
博士论文
[1]垃圾焚烧飞灰二噁英的控制技术研究[D]. 彭政.浙江大学 2007
[2]垃圾焚烧系统中重金属的分配及处理研究[D]. 罗宇.重庆大学 2004
[3]城市生活垃圾燃烧特性及新型流化床焚烧技术的研究[D]. 金余其.浙江大学 2002
硕士论文
[1]秸秆类生物质层燃燃烧特性的试验研究[D]. 林鹏.上海交通大学 2008
本文编号：3471914
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