城市垃圾焚烧飞灰熔融过程的机理研究
发布时间：2022-05-03 05:53
热化学技术在城市固体废物处理领域日趋重要，然而焚烧等热化学处理产生的无机灰渣却带来新的环境问题。尤其是垃圾焚烧飞灰由于富含重金属和二恶英被认为是危险废物，必须进行特殊处理。因此垃圾焚烧飞灰的熔融处理已成为废物处理领域新的研究热点。 本文系统地开展了垃圾焚烧飞灰熔融处理技术基础研究，同时为气化熔融技术的可行性论证提供参考。本文在自行设计的飞灰熔融试验台上进行了垃圾焚烧飞灰熔融处理基础研究，考察飞灰熔融机理、能耗以及污染控制效果特性，为飞灰无害化处理以及垃圾气化熔融处理技术进行有益的探索。 首先，对国内外垃圾焚烧飞灰进行收集和统计，并结合能谱分析、压汞仪、原子吸收光谱、GC-MS等分析手段进行了飞灰成分、熔点、孔隙率、重金属含量、二恶英含量等理化特性分析。 其次，在微型尺度的高温DSC-DTA热分析仪上进行飞灰熔融的机理研究。根据实验测定熔融吸热量，并据此提出飞灰熔融吸热量的热力学预测模型，从而对适合气化熔融处理工艺城市垃圾的临界热值进行了理论分析。依据DTA-DSC曲线建立了飞灰熔融的动力学模型，求出飞灰熔融过程的表观活化能。上述模型的建立为熔融工艺设计提供了理论依据。...
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 城市固体废物的现状与危害
1.1.1 城市固体废物的现状
1.1.2 城市固体废物的危害
1.2 城市固体废物处理技术概述
1.2.1 土地填埋法
1.2.2 堆肥化方法
1.2.3 热化学处理技术
1.2.4 垃圾中无机成分的无害化处置方法
1.3 气化熔融处理技术
1.4 本课题的背景及意义
1.5 本课题的研究目标和主要内容
第二章 城市垃圾气化熔融处理技术进展
2.1 引言
2.2 垃圾焚烧灰渣熔融处理技术
2.2.1 灰渣熔融炉分类
2.2.2 国内外垃圾焚烧灰渣熔融处理研究进展
2.3 MSW气化熔融处理技术
2.3.1 MSW单独气化工艺的简介
2.3.2 国内外气化熔融技术发展和现状
2.3.3 气化熔融处理技术特点
2.4 本章小结
第三章 垃圾焚烧飞灰熔融机理与吸热量理论研究
3.1 引言
3.2 热分析实验
3.2.1 热分析方法
3.2.2 样品制备
3.2.3 实验方法
3.3 飞灰熔融反应机理
3.3.1 飞灰熔融反应机理分析
3.3.2 各种因素对飞灰熔融特性的影响
3.4 熔融吸热量预测模型
3.4.1 飞灰熔融吸热量的测定
3.4.2 熔融吸热量预测模型的建立
3.4.3 模型的验证与应用
3.4.4 工程应用设想
3.5 气化熔融处理垃圾的临界热值计算
3.5.1 气化熔融临界热值的热力学计算模型
3.5.2 城市垃圾的经典成分分布及反应化学计量方程
3.5.3 结果讨论-水分、灰分和空气预热对临界热值的影响
3.6 本章小结
第四章 垃圾焚烧飞灰熔融动力学研究
4.1 引言
4.2 熔融动力学理论依据
4.3 飞灰熔融反应机制的判定
4.4 动力学参数的求取与讨论
4.4.1 动力学参数的求取
4.4.2 各种因素对熔融动力学的影响
4.4.3 动力学补偿效应
4.5 飞灰熔融过程模拟
4.6 讨论与分析
4.7 本章小结
第五章 垃圾焚烧飞灰熔融特性实验研究
5.1 引言
5.2 实验飞灰性质
5.2.1 飞灰的化学组成
5.2.2 灰熔点分析
5.2.3 添加剂对灰熔点的影响
5.3 实验装置及方法
5.3.1 灰渣熔融实验装置
5.3.2 实验方法
5.4 飞灰熔融减容性实验研究
5.5 灰渣孔隙结构特性
5.6 垃圾焚烧飞灰熔渣XRD晶相分析
5.6.1 温度对熔渣晶相结构的影响
5.6.2 冷却方式对熔渣晶相结构的影响
5.6.3 氧化钙添加剂对熔渣孔隙结构的影响
5.7 熔渣热力学特性分析
5.7.1 实验方法与实验物料
5.7.2 熔渣的玻璃转变温度
5.7.3 熔渣的结晶动力学
5.7.4 熔融温度对熔渣热力学性质的影响
5.7.5 成分对熔渣热力学性质的影响
5.8 本章小结
第六章 垃圾焚烧飞灰熔融过程二恶英分解过程实验研究
6.1 引言
6.2 二恶英的性质
6.2.1 二恶英的理化性质
6.2.2 二恶英的危害
6.2.3 二恶英的毒性计算方法
6.2.4 二恶英的排放标准
6.3 二恶英的分析方法
6.3.1 样品的制备
6.3.2 样品的预处理
6.3.3 二恶英的分析方法
6.4 垃圾焚烧飞灰熔融过程二恶英分解特性实验研究
6.4.1 飞灰中的二恶英含量
6.4.2 熔融处理后熔渣与气相产物中二恶英的分布
6.4.3 熔融温度对熔融过程二恶英分解的影响
6.4.4 熔融时间对熔融过程二恶英分解的影响
6.4.5 熔融气氛对二恶英分解的影响
6.5 添加剂对熔融过程二恶英分解的影响
6.5.1 CaO添加剂对熔融过程二恶英分解特性的影响
6.5.2 LC对飞灰熔融过程二恶英分解特性的影响
6.6 本章小结
第七章 垃圾焚烧飞灰熔融过程重金属的迁移特性实验研究
7.1 引言
7.2 重金属分析方法
7.3 飞灰熔融过程熔渣中重金属分布特性
7.3.1 温度对重金属固化的影响
7.3.2 熔融气氛对重金属固化的影响
7.3.3 熔融时间对重金属固化的影响
7.3.4 冷却方式对重金属固化特性的影响
7.3.5 CaO与SiO_2对熔融过程重金属固化特性的影响
7.4 LC添加剂对重金属固化效果的影响
7.4.1 LC添加剂对重金属固化的影响
7.4.2 时间对LC作用的影响
7.4.3 LC在不同温度下的作用
7.5 熔融过程重金属在气固的分布
7.6 本章小结
第八章 垃圾焚烧飞灰熔融过程重金属污染效果评价
8.1 引言
8.2 废物污染物浸出机理研究
8.3 垃圾焚烧飞灰与熔渣浸出特性的实验研究
8.4 重金属潜在生态危害评价
8.4.1 熔融过程重金属稳定化评价的意义
8.4.2 熔融处理重金属污染控制效果评价模型的建立
8.4.3 重金属污染控制效果评价模型的应用
8.5 本章小结
第九章 全文总结及进一步工作展望
9.1 本文的主要工作和结论
9.2 本文的主要创新点
9.3 进一步工作展望
附录
致谢
本文编号：3650757
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 城市固体废物的现状与危害
1.1.1 城市固体废物的现状
1.1.2 城市固体废物的危害
1.2 城市固体废物处理技术概述
1.2.1 土地填埋法
1.2.2 堆肥化方法
1.2.3 热化学处理技术
1.2.4 垃圾中无机成分的无害化处置方法
1.3 气化熔融处理技术
1.4 本课题的背景及意义
1.5 本课题的研究目标和主要内容
第二章 城市垃圾气化熔融处理技术进展
2.1 引言
2.2 垃圾焚烧灰渣熔融处理技术
2.2.1 灰渣熔融炉分类
2.2.2 国内外垃圾焚烧灰渣熔融处理研究进展
2.3 MSW气化熔融处理技术
2.3.1 MSW单独气化工艺的简介
2.3.2 国内外气化熔融技术发展和现状
2.3.3 气化熔融处理技术特点
2.4 本章小结
第三章 垃圾焚烧飞灰熔融机理与吸热量理论研究
3.1 引言
3.2 热分析实验
3.2.1 热分析方法
3.2.2 样品制备
3.2.3 实验方法
3.3 飞灰熔融反应机理
3.3.1 飞灰熔融反应机理分析
3.3.2 各种因素对飞灰熔融特性的影响
3.4 熔融吸热量预测模型
3.4.1 飞灰熔融吸热量的测定
3.4.2 熔融吸热量预测模型的建立
3.4.3 模型的验证与应用
3.4.4 工程应用设想
3.5 气化熔融处理垃圾的临界热值计算
3.5.1 气化熔融临界热值的热力学计算模型
3.5.2 城市垃圾的经典成分分布及反应化学计量方程
3.5.3 结果讨论-水分、灰分和空气预热对临界热值的影响
3.6 本章小结
第四章 垃圾焚烧飞灰熔融动力学研究
4.1 引言
4.2 熔融动力学理论依据
4.3 飞灰熔融反应机制的判定
4.4 动力学参数的求取与讨论
4.4.1 动力学参数的求取
4.4.2 各种因素对熔融动力学的影响
4.4.3 动力学补偿效应
4.5 飞灰熔融过程模拟
4.6 讨论与分析
4.7 本章小结
第五章 垃圾焚烧飞灰熔融特性实验研究
5.1 引言
5.2 实验飞灰性质
5.2.1 飞灰的化学组成
5.2.2 灰熔点分析
5.2.3 添加剂对灰熔点的影响
5.3 实验装置及方法
5.3.1 灰渣熔融实验装置
5.3.2 实验方法
5.4 飞灰熔融减容性实验研究
5.5 灰渣孔隙结构特性
5.6 垃圾焚烧飞灰熔渣XRD晶相分析
5.6.1 温度对熔渣晶相结构的影响
5.6.2 冷却方式对熔渣晶相结构的影响
5.6.3 氧化钙添加剂对熔渣孔隙结构的影响
5.7 熔渣热力学特性分析
5.7.1 实验方法与实验物料
5.7.2 熔渣的玻璃转变温度
5.7.3 熔渣的结晶动力学
5.7.4 熔融温度对熔渣热力学性质的影响
5.7.5 成分对熔渣热力学性质的影响
5.8 本章小结
第六章 垃圾焚烧飞灰熔融过程二恶英分解过程实验研究
6.1 引言
6.2 二恶英的性质
6.2.1 二恶英的理化性质
6.2.2 二恶英的危害
6.2.3 二恶英的毒性计算方法
6.2.4 二恶英的排放标准
6.3 二恶英的分析方法
6.3.1 样品的制备
6.3.2 样品的预处理
6.3.3 二恶英的分析方法
6.4 垃圾焚烧飞灰熔融过程二恶英分解特性实验研究
6.4.1 飞灰中的二恶英含量
6.4.2 熔融处理后熔渣与气相产物中二恶英的分布
6.4.3 熔融温度对熔融过程二恶英分解的影响
6.4.4 熔融时间对熔融过程二恶英分解的影响
6.4.5 熔融气氛对二恶英分解的影响
6.5 添加剂对熔融过程二恶英分解的影响
6.5.1 CaO添加剂对熔融过程二恶英分解特性的影响
6.5.2 LC对飞灰熔融过程二恶英分解特性的影响
6.6 本章小结
第七章 垃圾焚烧飞灰熔融过程重金属的迁移特性实验研究
7.1 引言
7.2 重金属分析方法
7.3 飞灰熔融过程熔渣中重金属分布特性
7.3.1 温度对重金属固化的影响
7.3.2 熔融气氛对重金属固化的影响
7.3.3 熔融时间对重金属固化的影响
7.3.4 冷却方式对重金属固化特性的影响
7.3.5 CaO与SiO_2对熔融过程重金属固化特性的影响
7.4 LC添加剂对重金属固化效果的影响
7.4.1 LC添加剂对重金属固化的影响
7.4.2 时间对LC作用的影响
7.4.3 LC在不同温度下的作用
7.5 熔融过程重金属在气固的分布
7.6 本章小结
第八章 垃圾焚烧飞灰熔融过程重金属污染效果评价
8.1 引言
8.2 废物污染物浸出机理研究
8.3 垃圾焚烧飞灰与熔渣浸出特性的实验研究
8.4 重金属潜在生态危害评价
8.4.1 熔融过程重金属稳定化评价的意义
8.4.2 熔融处理重金属污染控制效果评价模型的建立
8.4.3 重金属污染控制效果评价模型的应用
8.5 本章小结
第九章 全文总结及进一步工作展望
9.1 本文的主要工作和结论
9.2 本文的主要创新点
9.3 进一步工作展望
附录
致谢
本文编号：3650757
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