城市干污泥热解气化

针对包头市南郊污水处理厂污水污泥,采用先热解后对热解残渣进行气化的方法探讨城市污泥的有效利用方式。污泥热解实验取升温速率(20~60℃·min-1)和终温(400~600℃)作为影响因素,得出各热解产物产率的变化规律。结果表明,污泥热解在终温为600℃时失重率达到57.53%,焦油产率在450℃达到峰值。污泥残渣的气化分别以水蒸气和CO2作为气化剂,探讨了800~1 000℃范围内的气化产品气组分变化规律。以水蒸气为气化剂时,污泥热解残渣的可制备富氢产品气,产品气中H2体积分数随着反应温度的增加而增加,1 000℃时H2含量可达68.83%,H2+CO含量达到81.36%,低位热值为9.18 MJ·Nm-3。以CO2作为气化剂时,产品气中富含CO,温度越高CO含量越高,1 000℃时到达最大值53.84%,产品气低位热值为7.25 MJ·Nm-3。     

上吸式固定床生活垃圾气化炉气化特性研究

以福建某地区上吸式固定床生活垃圾气化炉(简称气化炉)为对象,分析垃圾在不同气化段温度(T)、空气当量比(ER)和料层高径比(H/D)条件下气化气成分和气化效率的影响。利用气相色谱分析垃圾气化产气特性,并设计正交试验分析气化炉最高气化效率的条件。结果表明:升高气化段温度可提高垃圾气化效率,但有一定局限;ER0.36后,风量超过气化炉自平衡能力,气化效率会迅速下降;H/D在3.0时气化效果最好。对于处理量为50t/d的气化炉(Φ3.0m×16.0m),在T为750℃、ER为0.36、H/D为3.0时,气化效率最高(79.3%);各影响因素中,ER的影响最大,T影响次之,H/D影响最小。气化气含焦油量为9.2~22.5g/m3,碳转化率为74.5%~85.9%。     

基于分区气化模型的MSW燃烧过程模拟研究

针对一种新型两段式生活垃圾分区气化燃烧装置,提出了基于分区气化模型的垃圾热转化过程数值模拟方法。该方法耦合化学反应动力学和流体动力学软件预测移动床层垃圾的气化以及炉内气相空间的燃烧过程。通过对组分及热值差异较大的2种生活垃圾在炉内的反应过程进行模拟,得到了炉内的气相组分、温度及流场的分布。结果表明,该方法能够很好地适用于复杂组分的垃圾热转化过程模拟研究。高水分、低热值的生活垃圾气化后再燃炉膛出口温度处于973~1 073 K,不利于二恶英的生成控制。前拱二次风的增加不仅加强了炉内的湍流扰动,而且加强了炉内主反应区的温度。经过对流场和温度场进行优化,烟气的停留时间延长,炉膛出口烟气中的可燃气体组分大大降低,而且NO的浓度降低了近一个数量级。     

利用废弃物衍生燃料的热化学处理法制富含氢气合成气

为了探讨利用热化学方式从城市垃圾中制取富含氢气合成气过程的要素影响,解析氢气发生特性及其与主要影响要素之间的关系。在分析了城市生活垃圾组分特性的基础上,将其加工成组分均一的废弃物衍生燃料(refuse de-rived fuel,RDF),并在700、800和900℃等3个温度条件下,分别开展了RDF的热解、气化及水蒸汽气化等实验。研究表明,RDF的加工不但可有效降低垃圾含水率,还可将垃圾热值提高近1倍。温度和添加水蒸汽是从RDF中制取富含氢气合成气过程中的关键影响要素。其中,温度对氢气生成起到至关重要的决定作用,温度的提高对促进H2浓度的提高有利,同时,在气化过程中添加水蒸汽,可有效促进CO和H2等有价气体组分生成。在900℃的高温水蒸汽气化处理过程中,可获得H2浓度最高为34.13%的合成气。另外,800℃热解过程所产生的合成气热值最高,达到14 509 kJ/Nm3。     

生活垃圾衍生燃料分段催化气化

利用下吸式分段催化固定床反应器对生活垃圾衍生燃料进行了气化实验。研究了气化温度、当量空气系数、气化介质和催化剂对气化产物的影响。结果表明,生活垃圾衍生燃料以塑料、纸类和厨余组分为主,热值在10 MJ·kg~(-1)以上,适合直接气化。随着气化温度升高,气化气中H_2和CO的含量、产气率、气化气热值、碳转化率和冷煤气效率升高,而焦油和CO_2含量明显降低;随着当量空气系数升高,CO_2含量、产气率和碳转化率升高,而焦油含量和气化气热值降低,在当量空气系数为0.33时冷煤气效率最高;当采用富氧空气作为气化介质时,N_2对于气化气的稀释作用减弱;添加催化剂能有效减少气化气中焦油的含量,提高H_2和CO的含量。采用下吸式分段催化气化,能有效提高气化气品质和冷煤气效率。     

模拟成藏填埋垃圾有机质稳定化与产气的阶段性

通过人工构建模拟生物气藏的大型模拟生物反应器,研究模拟成藏填埋城市生活垃圾有机质厌氧降解及生物气化规律及其机理。结果表明,自然温度条件下,模拟填埋垃圾有机质降解和生物气化具有明显阶段性,与pH、ORP、温度等指标的阶段性变化存在相关性。产气阶段最佳条件包括:最适温度范围为31.0～36.0℃;最适pH范围为5.47～6.75,pH中性条件下产甲烷速率最高;ORP最适范围为-428～-541 mV,产甲烷高峰期ORP值为-519 mV,低于前人关于甲烷菌最适ORP的界定范围。每千克挥发性固体总生物气和甲烷产量分别为128.5 L和77.7 L,生物气和甲烷最大产气量分别为118.0 L/d和82.0 L/d,甲烷最大浓度为70.4%,产气高峰期与甲烷浓度高峰期同时出现。模拟成藏填埋垃圾有机质的稳定化过程具有明显的可诱导特征,关键因子的优化对有机质的降解及生物气化产生明显促进作用。     

厨余垃圾好氧堆肥与污泥厌氧消化一体化处理

利用自行研制的城镇生活垃圾与污水厂污泥一体化处理反应器对厨余垃圾好氧堆肥和污水处理厂污泥厌氧消化进行了实验研究,结果表明,在环境温度8~17.2℃的条件下,垃圾仓温度范围为17.2~50℃,堆肥垃圾含水率由(91.0±1.8)%降为(85.1±5.2)%,p H维持在5.92~7.40之间,VS/TS由0.78±0.06降为0.60±0.12,垃圾蛋白酶活性在第15天后维持在153.5~347.5 U/g DW。污泥仓温度主要范围为25~35℃,排泥含水率由(99.2±0.3)%降为(96.0±1.5)%,p H维持在6.77~6.97之间,VS/TS由0.66±0.07下降为0.44±0.11。污泥仓日均产气量为(44.7±8.6)L,其中甲烷平均体积分数为(61.32±4.68)%,污泥蛋白酶活性在第4天后稳定在0.98~1.78 U/m L之间。一体化反应器实现了厨余垃圾与污水厂污泥在同一反应器中集中处理,并利用垃圾堆肥时产生的热量为污泥浓缩消化提供温度条件。     

流化床生物质气化过程的中试研究

在流化床生物质气化炉内，用空气进行气化生物质（花生壳）的试验研究，分析了参数是ER（0.2-0.45)，气化床的温度750－850℃），当当量比ER在0.25-0.33范围内，气化燃气热值为6．2％－6.8MJ/Nm^3，气体产量在260－300Nm^3/h，并对七膛，林废弃物进行了初步实验研究，生成的燃气成分：CO在14％－17％之间，H2含量一般低于10％，甲烷含量为5％－10％，燃气热值多数在5300－6500kJ/Nm^3，气化效率72．6％，实验结果表明，流化床生物质气化炉可用于生物质气化。     

流化床生物质气化过程的中试研究

在流化床生物质气化炉内 ,用空气进行气化生物质 (花生壳 )的试验研究 ,分析的参数是ER(0 .2— 0 .45 ) ,气化床的温度 (75 0— 85 0℃ )。当当量比ER在 0 .2 5— 0 .33范围内 ,气化燃气热值为 6 .2— 6 .8MJ/Nm3,气体产量在 2 6 0—30 0Nm3/h。并对七种农、林废弃物进行了初步气化实验研究。生成的燃气成分 :CO在 14%— 17%之间 ,H2 含量一般低于10 % ,甲烷含量为 5 %— 10 %。燃气热值多数在 5 30 0— 6 5 0 0kJ/Nm3,气化效率 72 .6 %。实验结果表明 ,流化床生物质气化炉可用于生物质气化     

下吸式气化炉处理城市生活垃圾

下吸式气化炉具有原料适应性好,燃气中焦油含量少的特点。使用下吸式气化炉对广州城市生活垃圾进行了空气气化实验,并对燃气成分、焦油含量和灰渣重金属含量进行了分析。分析结果表明:燃气气体热值可达4600kJ/m3,燃气焦油含量为2.0g/m3。另外,对灰渣中的金属成分也进行了分析。试验结果表明:下吸式气化炉是处理复杂城市生活垃圾的一种有效手段。     

碳氮比对垃圾干化及能源化利用的影响

采用自制的生物干化实验装置,以高含水率混合收集生活垃圾为研究对象,探讨了不同C/N比(15、20.7、24.6和30)对垃圾生物干化效果的影响,比较了4组干化产物的RDF产率和产品性质。结果表明,不同C/N比垃圾生物干化理化性质与脱水效果存在明显差异;低C/N比处理的pH、NH_3挥发率均大于高C/N处理。C/N比为20.7垃圾生物干化效果最佳,在这种比例下处理的含水率下降幅度、垃圾水分去除率、单位有机物脱水能力和低位热值增幅均大于其他处理组。经过12 d生物干化,不同C/N比垃圾含水率分别下降了16.5%、20.3%、13%和15.4%,干化产物低位热值同比原生垃圾增长了78.3%、114.5%、65.8%和79.0%,达到了垃圾经济性焚烧要求,其硫、氯元素含量低于0.5%,重金属的含量也在可以合理范围内,可作为RDF燃料制备原料。     

CaCO3类吸收剂净化焚烧烟气中HCI气体的研究

通常烟气中的酸性气体采用Ca（OH）2净化，然而当烟气温度在300℃以上时，Ca（OH）2喷入到烟气中将快速生成CaCO3。研究了两种CaCO3的反应特性，比较了200-900℃内CaCO3类吸收剂和Ca（OH）2与烟气中HCl气体的反应率，发现在600℃左右和800℃及以上，CaCO3类吸收剂的反应率与Ca（OH）2相当或更高；CaCO3类吸收剂、特别是改性CaCO3可替代Ca（OH）2作为干式净化HCl气体的吸收剂，合适的反应温度在600℃左右。     

固体废物在固定床式热解炉内热解产气特性的实验研究

垃圾热解技术以其较低的污染排放和较高的能源回收率在固体废弃物处理领域里占有重要地位。利用小型外热型热解炉对城市垃圾、生物质及有害固体废弃物进行热解实验 ,分析发现 ,物料的挥发分、加热方式以及热解终温等对产气影响大 ,随温度的增加产气中H2 含量逐渐增多 ,C2 H4和C2 H6 的含量逐渐下降 ,气体热值有一个最大值。     

活性粉末脱硝剂制备及其催化还原NO_x性能

采用熔化分散冷凝法微胶囊技术以蜂蜡为壳材包覆高锰酸钾作为活性添加剂,铵盐、干燥剂、活性添加剂和助燃剂以100∶25∶2∶1的比例混合制备粉末脱硝剂,将其喷入模拟烟气中进行催化还原NO_x实验并确定了最佳反应条件:当模拟烟气流量为4.8 m~3·h~(-1),反应温度600~900℃,氨氮物质的量之比1.15∶1,活性添加剂质量分数1.5%,进口烟气NO浓度为500 mg·m~(-3)时,NO_x转化率最高,可达90%以上。活性粉末催化还原NO_x反应温度窗口宽、NO_x转化率高,投资低,有望适应我国中小型燃煤锅炉脱硝需求。     

CaCO3类吸收剂净化焚烧烟气中HCl气体的研究

通常烟气中的酸性气体采用Ca(OH)2净化,然而当烟气温度在300 ℃以上时,Ca(OH)2喷入到烟气中将快速生成CaCO3.研究了两种CaCO3的反应特性,比较了200～900 ℃内CaCO3类吸收剂和Ca(OH)2与烟气中HCl气体的反应率,发现在600 ℃左右和800 ℃及以上,CaCO3类吸收剂的反应率与Ca(OH)2相当或更高;CaCO3类吸收剂、特别是改性CaCO3可替代Ca(OH)2作为干式净化HCl气体的吸收剂,合适的反应温度在600 ℃左右.     

固体废物在固定床式热解炉内热解产气特性的实验研究

垃圾热解技术以其较低的污染排放和较高的能源回收率在固体废弃物处理领域里占有重要地位。利用小型外热型热解炉对城市垃圾、生物质及有害固体废弃物进行热解实验，分析发现，物料的挥发分、加热方式以及热解终温等对产气影响大，随温度的增加产气中H2含量逐渐增多，C2H4和C2H6的含量逐渐下降，气体热值有一个最大值。     

基于Aspen Plus软件的生物质气与煤混合燃烧烟气排放特性计算分析

为了分析生物质气与煤混合燃烧对烟气排放特性的影响,基于Aspen Plus软件,搭建了生物质气与煤混合燃烧模型,对混合燃烧产物进行模拟计算。在生物质气化过程中,随着空燃比的增加,生物质气的低位热值先升高后降低。选取低位热值最高时的生物质气和煤在不同生物质掺烧比例下混合燃烧。随着生物质掺烧比例从0%增加到30%,在保证混合燃烧的理论空气量条件下,炉膛燃烧温度逐渐下降,烟气排放特性也随之变化。在掺烧比例达到30%时,SO_2的体积分数降低了30%左右,H_2O的体积分数增加了26.7%~39.2%,烟气排放量增加了2.38%~3.2%。随着生物质掺烧比例的增加,混合燃烧对锅炉运行造成的影响逐渐增大。     

应用超临界水气化技术的垃圾渗滤液资源化制氢技术研究

利用超临界水气化技术从垃圾渗滤液中制取H_2,当垃圾渗滤液总有机碳(TOC)和TN初始质量浓度分别为3 207~14 810、530~1 480mg/L时,分析了温度、压力、反应时间和催化剂Na2CO3对气化产物中H_2摩尔分率和产率的影响,以及TOC、TN去除率的变化趋势。结果表明:(1)随着温度的升高,H_2摩尔分率、产率和TOC、TN去除率均提高,500℃时分别达到55.60%、94.73mol/kg、71.89%、36.65%。H_2主要来源于蒸汽重整及水气转换反应。(2)压力的升高不利于H_2的产生,而有利于CH4的获得。(3)适宜的反应时间为5min。(4)催化剂Na2CO3的投加增加了气相产物中H_2摩尔分率和产率,有利于H_2的获得;TN去除率增加,但TOC去除率却下降。     

船舶垃圾燃烧失重特性研究

在不同升温速率和不同O2气氛下对船舶垃圾(CSW)的燃烧特性进行热重分析,并使用不同方法对其进行动力学参数求解。根据船用焚烧炉的特点,选择温度范围为100~1 100℃,结果表明:CSW燃烬物较少,只有6.02%(质量分数);根据微分热重(DTG)曲线,燃烧的温度区间分为3段,其中在200~600℃反应基本完成,在600~800℃反应的物质较少。CSW在气氛O2/N2(体积比)=30∶70下的燃烧性能是3种气氛中最好的。在气氛O2/N2=30∶70下,通过FWO法计算得CSW的平均活化能为162.588kJ/mol,通过KAS法计算得CSW的平均活化能为160.677kJ/mol。     

印染污泥与煤在循环流化床上混烧实验

印染污泥热值较低,直接燃烧较为困难,需要添加辅助燃料进行混燃.通过对印染污泥与煤在循环流化床中混烧实验研究,发现印染污泥着火特性较差,启动时需将炉温提升至800℃以上,加入的污泥才能进行燃烧;污泥与煤在循环流化床中可以实现充分燃烧,温度在800～900℃之间均匀稳定,燃烧效率超过95%;混烧工况下烟气SO2含量高,在炉...