基于Aspen Plus的生活垃圾热解气化模拟及正交优化

热解气化技术作为一种城市固体废弃物(municipal solid waste,MSW)无害化处理的方式,其相关研究具有现实意义.利用Aspen Plus软件建立了 MSW固定床热解气化模型,在模型验证的基础上探讨了气化温度、气化压力和空气当量比对MSW热解气化过程的影响.通过二次回归正交试验法得出MSW热解气化过程中...     

城市生活垃圾低污染气化熔融系统研究

为彻底消除城市生活垃圾焚烧过程中的二次污染,对流化床气化与旋风燃烧熔融系统进行了研究.我国典型城市生活垃圾流化床气化试验表明,最佳气化温度为600℃左右;对垃圾焚烧飞灰进行熔融特性试验表明,垃圾焚烧飞灰在1 300℃左右、垃圾掺煤焚烧飞灰在1 400℃左右时,能顺利熔融,二分解率99.99%以上,重金属有效固化.结合我国实际,提出了2种气化熔融系统方案:①基于垃圾综合处理的筛上物气化熔融技术方案;②原生垃圾+辅助燃料气化熔融技术方案;并进行相应的热力性能分析,研究表明2种方案都能较好满足气化熔融要求.     

中国城市生活垃圾燃烧的特性

根据我国23个主要城市约40组垃圾的统计数据(包括元素分析和工业分析及组分分析),较好地拟合了生活垃圾净热值、垃圾焚烧理论空气量的计算公式;在此基础上研究了垃圾净热值与绝热火焰温度的数学关系,进而分析了垃圾单独焚烧(无辅助燃料)所需的临界热值及过剩空气率、预热空气温度等参数对临界热值的影响.本研究为了解垃圾的燃烧特性及垃圾的焚烧利用提供分析依据.     

城市生活垃圾催化气化制取富氢气体的研究

采用下吸式固定床气化炉,以煅烧白云石为催化剂水蒸气气化城市生活垃圾(MSW)有机组分,在气化温度为750~950℃,S/M(水蒸气和垃圾物料进料质量比)为0.57~1.28时,探讨了催化剂种类、气化温度和S/M等因素对富氢气体成分、产氢率、潜在产氢率、低位热值和碳转化率等的影响。较高气化温度有利于富氢气体的生成,增加碳转化率和产气率,但会降低富氢气体的热值;在实验条件下,富氢气体中H2体积分数最高达53.29%,产氢率达到7.13~46.52mol/kg,潜在产氢率为55.48~90.11mol/kg;镍基催化剂催化效果优于煅烧白云石,能大幅增加H2含量,使焦油在850℃以上完全分解。     

回转窑热解气化炉处理生活垃圾特性

基于目前固定床热解气化法在常温下进行存在燃气热值和气化效率较低、燃料适用范围小和预处理复杂等问题,采用控制变量法设计探究了不同预热空气温度和过量空气系数对小型回转窑式热解气化炉处理村镇生活垃圾的影响.结果表明:预热空气温度升高有利于垃圾热解气化产气,但有一定的局限性,当温度超过600 ℃时垃圾的气化产气明显下降;当过量空气系数为0.4时,垃圾的热解气化效率达到最大值,并且焦油产量最小.垃圾原样在过量空气系数为0.4、空气预热温度为500 ℃下对底渣、飞灰进行重金属含量的分析测试结果显示,飞灰中的铅含量远高于GB 18598—2001《危险废物填埋污染控制标准》相关标准限值,需要经过处理才能排放,二英采样分析结果显示其含量均低于GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》限值.研究显示,该回转窑式热解气化工艺处理生活垃圾的最佳过量空气系数为0.4,最佳空气预热温度为500 ℃,在此最佳工况条件下焦油产量小,飞灰及焦渣中重金属含量小,ρ(二英)低于0.10 ng/m3.      

矿化垃圾固定床吸附过程和穿透曲线预测

以轴向扩散模型和恒定图式假设为基础,推导出了适用于预测固定床穿透曲线的积分模型.通过动态循环法对苯酚和对氯苯酚在矿化垃圾中的吸附行为进行了研究,采用Freundlich等温吸附方程描述穿透曲线,并得到了便于应用的代数模型.通过不同条件下固定床实验来确认模型,结果证实模型可以很好地描述穿透曲线.同时讨论了操作参数和矿化垃圾特性对穿透曲线的影响,结果表明,较低的进料浓度和进科流量以及内扩散和轴向扩散的影响都会造成实际穿透曲线与预测穿透曲线之间的偏差.     

CaO对城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气的影响

为高效资源化利用城市生活垃圾,提出了一种城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气方法. 在城市生活垃圾原位水蒸气气化过程中添加CaO,对CO₂进行高温吸收,促进H₂产生. 考察了n(Ca)/n(C)(CaO与垃圾原料中碳元素的摩尔比)、反应温度及垃圾含水率等因素对H₂产率以及气化特性的影响. 结果表明:随着n(Ca)/n(C)由0增至1.5,φ(H₂)和H₂产率(以w计)分别由25.89%、10.86g/kg增至45.90%、31.56g/kg;水蒸气的引入提高了CaO的碳酸化反应活性,促进了H₂的产生,但当含水率高于39.45%时,则会降低产气品质;反应温度高于750℃时,虽能强化城市生活垃圾、焦油的热分解等反应产生更多的H₂,但不利于CaO的碳酸化反应,最佳的操作温度为700～750℃;对固体残留物进行XRD和SEM分析可知,反应温度高于750℃会降低CaO的活性,不利于CaO对CO₂的吸收. 以CaO为添加剂的城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气是一种有效的城市生活垃圾资源化利用方式.      

煤炭加压气化酚水分析

Ⅰ分析特性和分析方法特点煤炭固定床加压气化工艺(即Lurgi工艺)的生产能力较大,技术成熟,产生的煤气热值较高,是适合我国大中城市煤气生产需要的一种重要方法。工艺流程如图(一)所示:     

农村生活垃圾治理PPP模式研究——以安徽省全椒县为例

目前我国农村生活垃圾治理供需矛盾突出,成为影响乡村振兴战略进程的重要问题。政府和社会资本合作(PPP)模式被视为破解农村生活垃圾治理困境的有力手段,国家陆续多部政策文件加以扶持引导。本文以安徽省全椒县为例,阐述农村生活垃圾治理项目PPP模式取得成效及存在问题,并提出相关对策建议,以期为其他地区提高农村生活垃圾治理水平提供借鉴。研究指出,为完善农村生活垃圾处理PPP模式,引导农村生活垃圾治理行业健康发展,提高农村生活垃圾治理质量和效率,建议如下:(1)推动垃圾分类和资源化利用产业发展,降低末端处理压力;(2)保障第三方企业获得合理的投资回报,保持市场活力;(3)充分调动村民积极性,培育多元市场主体。     

脱水污泥/松木锯末水蒸气共气化研究

以城市污水处理厂机械脱水后的污泥(含水率约为80％)和松木锯末的混合物为原料,进行了共气化制取富氢燃气的研究.同时,采用热重分析(TGA)研究了混合样品的热失重特性,并在固定床反应器上考察了不同掺混比对燃气成分、燃气产量和碳转化率的影响.TGA结果表明,随着锯末掺混比的增加,样品的失重量、最大失重率及挥发分析出特性指数增大.在固定床反应器中,脱水污泥中的水分在高温条件下形成蒸气气氛,与产生的半焦发生了蒸气气化反应.实验结果表明,最佳掺混比为40％ ～ 60％,此时氢气含量、燃气产量、碳转化率分别为40％、0.70 m3· kg-1、64.1％.此外,借助BET和SEM对残余半焦的比表面积及表面形貌特征进行了分析.     

CaCO_3对生活垃圾热解气体组成的影响

利用固定床反应器,选用CaCO_3和SiO_2为添加剂,进行了生活垃圾催化热解实验研究,结果表明,CaCO_3在生活垃圾热解中的催化作用比SiO_2更加明显。为此,研究了不同CaCO_3添加量对热解可燃气产量的影响,探讨了CaCO_3在生活垃圾热解过程中的催化作用机理,重点分析了CaCO_3对生活垃圾热解气中CH_4和CO的影响机理。通过对比分析生活垃圾中添加不同量CaO的热解实验结果,得出CaCO3的催化作用主要在于其分解产物CaO促进了垃圾的二次热解,以及CO_2与C的还原反应。     

城市生活垃圾与园林废物的热解实验

以城市生活垃圾与园林废弃的松木和柏木作为实验原料,采用实验室固定床反应器进行共热解实验研究,考察了松木、柏木添加对生活垃圾热解失重率、热解产物产率的影响,利用GC-MS、FT-IR分析热解油成分。实验结果表明:生活垃圾和松木(4∶1)、柏木(3∶2)共热解时热解油产率分别增加了6. 6,4. 7百分点,热解油的热值分别提高10. 31,8. 01 MJ/kg;混合物在热解过程中出现明显的协同作用,共热解最大失重率比生活垃圾单独热解分别增加了11,8百分点;热解动力学分析表明,共热解反应的表观活化能较单独热解时分别降低了3. 85,6. 10 k J/mol;热解油的GC-MS及FT-IR分析表明,共热解降低了醇类、羧酸类、脂肪烃类等含氧有机物含量,提高了热解油的热值,使热解油品质得到有效改善。     

生活垃圾热解产物中含氧物质的分布规律

采用热重分析、固定床实验、红外分析(FT-IR)研究了生活垃圾热解行为及产物中含氧物质的分布规律。用热重分析确定了生活垃圾主要失重区间(190~450℃),并计算此温度区间热解活化能为42.76 k J/mol。在热解终温为450~650℃条件下进行生活垃圾固定床热解实验,结果表明:随热解终温的增加,固体产物中氧分布率逐渐减小(39.2%~29.3%);热解气中氧分布率逐渐增加(22.1%~30.9%);热解液中氧分布率在40%左右。生活垃圾热解气中含氧成分主要是CO和CO2,在温度为450~650℃时,CO含量明显高于CO2,而CO2的释放速率则大于CO;固体产物中含氧官能团主要有—OH和C—O,其中峰面积比例顺序为C—O>—OH;热解液中含氧官能团主要有—OH、C O和C—O,其峰面积的比例顺序为—OH>C—O>C O。     

镍基催化剂的制备及其对垃圾气化产氢的催化活性

以陶粒为载体,采用常温浸渍法制备了负载型镍基催化剂,并利用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光分析(XRF)、BET、环境扫描电镜-能谱仪分析(ESEM-EDX)和元素分析等对其进行了表征,该催化剂BET表面积为101.3m2/g.活性组分NiO颗粒平均粒径约为2μm,均匀分散在载体表面.并在下吸式固定床气化炉中,进行水蒸气催化气化城市生活垃圾有机组分的实验来评价镍基催化剂的催化活性.结果表明,在镍基催化剂的作用下,H2和CO含量明显增加,H2含量最高达43.22%,CO2、CH4、C2H4和C2H6.平均含量降至1%以下.催化气化过程的产氢率远远高于气化过程,最高达19.9mol H2/kg,低温段催化气化的潜在产氢率高于气化过程,但高温段低于气化过程;高温有利于气化产气中H2和CO的生成,还可以促进CH4、C2H4和C2H6的分解.催化气化过程的焦油产率、灰渣产率明显低于气化过程,特别是焦油产率降至2%以下,而产气率则高于气化过程.     

发达农村生活垃圾特性调查及治理技术探讨

为了了解我国发达地区农村垃圾特征,以丹阳市群楼村为研究对象,通过现场调查和问卷调查的方式分析了群楼村的垃圾特性,并对群楼村垃圾的集运方式、处理措施以及当地居民对垃圾的认识进行了调查。表明群楼村的垃圾已经具有城市垃圾的特征,但垃圾配套处理措施及居民意识远远没有达到要求。根据调查的结果探讨了适合群楼村以及发达地区农村生活垃圾集运方式与管理模式。     

废轮胎流化床气化特性试验研究

为了掌握废轮胎在流化床内的气化特性,利用自行设计的小型流化床试验装置系统,对废轮胎在不同的过量空气系数下在400～700℃温度范围内进行了空气气化实验.分析了废轮胎气化效率、固定碳转化率、气化气热值、产气量以及气化气成分随气化温度、过量空气系数的变化规律.结果表明,废轮胎气化的最佳运行条件为气化初始温度700℃,过量空气系数α=0.4.在此条件下得到的气化气成分主要包括CH₄、CO、H₂、C₂H₆和高分子有机化合物,此时的气化效率为47.96%,气化气低位热值为4 804kJ/m³.     

城市模化垃圾焚烧烟气中二氧化硫的生态特性

对模化广州市城市生活垃圾进行焚烧处理 ,从燃烧温度、炉内停留时间、过量空气系数以及垃圾尺寸等方面研究了 SO2 的生成特性和控制条件。     

中国村镇生活垃圾的养分与重金属含量特征及其农用潜力分析

对全国12个省份72个典型村镇进行了生活垃圾采样调查,系统分析了我国农村生活垃圾的基本理化特性、养分含量与重金属特征及其农用潜力。研究表明:我国典型村镇生活垃圾含水率为(53.68±8.84)%,p H为7.11±0.56,有机质含量为(49.04±10.49)%,C/N约为43∶1,C/P约为144∶1。除C/N略高外,其余特性均适合进行堆肥化处置。我国典型村镇生活垃圾中重金属As、Hg、Pb、Cd、Cr,Cu和Zn含量分别为(7.645±8.729),(0.737±0.480),(21.798±17.606),(3.356±11.012),(108.632±84.011),(36.834±10.905),(80.093±42.237)mg/kg。与国内相关标准相比,只有Hg、Cd超标,最大超标率分别为29.17%、43.75%;与欧美相关标准相比,仅有Cd、Cr超标,最大超标率分别为25.69%、37.50%。     

中国村镇生活垃圾特性及处理现状

为了系统充分了解现阶段我国村镇生活垃圾特性、处理模式及方式,概述了全国各区域村镇生活垃圾特征,介绍了村镇生活垃圾的处理现状,包括收运、分类回收、处理模式以及处置方式.以青岛农村地区为例,分析了垃圾产量主要相关因素影响程度大小,并预测了垃圾产量.可为各地村镇生活垃圾的特性分析及处理方式选用提供一定的支撑.     

农村生活垃圾源头分置、分类处理方法研究

目前,农村生活垃圾污染问题已成为我国农村环境治理、实现村容整洁的一大难题。根据我国农村生活垃圾的特点,提出垃圾源头分置方法,将垃圾分为废品类可回收垃圾、餐厨垃圾、包装垃圾、无机垃圾和有害垃圾5类,提出了相应的分类处理方法,并对其可操作性进行了分析,重点针对餐厨垃圾和包装垃圾提出了适宜农村的简单、易行的处理技术和模式。为实现农村生活垃圾的资源化、减量化和无害化提供理论支持。