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。     

废轮胎热解炭黑及其改性后的特性研究

对废轮胎热解炭黑(简称热解炭黑)采用硝酸酸洗及酸洗后加入硬脂酸2种改性方法,制备出热解炭黑、酸洗炭黑及硬脂酸改性酸洗炭黑3种炭黑。运用SEM、XPS等分析手段进行了表征。研究表明,硝酸酸洗后热解炭黑的灰分从20.5%降到了4.0%,BET表面积从54.92 m2/g增大到69.62 m2/g,DBP吸收值从123 mL/100g提高到170 mL/100 g。加入硬脂酸后BET表面积和DBP吸收值略有下降。XPS结果显示:热解炭黑表面覆盖有碳质沉积物,表面官能团极性较低;酸洗炭黑表面C—C,C—H含量降低,C—OR、C—OEt和COOR、COOH官能团含量增加;硬脂酸改性后表面含碳官能团基本没有变化,但其表面双键氧的含量高于热解炭黑和酸洗炭黑。     

生物质废弃物快速热解制取富氢气体的实验研究

采用管式炉对红松锯屑快速热解制取富氢气体进行了实验研究,分析了反应器温度、物料粒径和催化剂对热解产物组成的影响.结果表明高温能加快生物质快速热解进程,减少炭和焦油生成量,利于富氢气体的生成,800℃时气态产物比例可达56.9 wt.%,气态产物中H2体积分数由4.3%(500℃下)上升至17.2%,H2 CO体积分数达68.3%.小粒径能增大热解气态产物的比例,但对气态产物组成的影响很小,这可能与红松锯屑本身质地疏松有关.以与生物质直接混合方式添加的煅烧白云石能使热解产物中H2含量增加,但造成产气过程变缓,炭生成量增多,富氢气体总产量未能得到提高.     

炼焦煤尾煤催化热解制取富氢燃料气

以炼焦煤原煤、尾煤为研究对象,采用微量热重、常量固定床实验装置对其在热解过程中的质量变化和气相产物进行了对比分析。考察了温度、6种催化剂（CaO、MgO、Fe、Ni、NaOH、A1）及其添加比例对炼焦煤尾煤热解制取富氢燃料气的影响。结果表明,尾煤中富集的无机矿物质对热解制取富氢燃料气有促进作用,单位尾煤热解H2产率要比原煤高出1．93％。温度是影响尾煤热解产气的重要参数,热解终温的上升有利于H2产量的提高,随终温800℃升高到950℃H,产量增长了32．59mL／g。在催化热解实验中,除Al和MgO对尾煤热解有抑制作用外,CaO、Fe、Ni及NaOH均对尾煤热解产H2有促进作用,以CaO和Fe效果最为明显。并且不同添加比例的CaO和Fe对热解制取富氢燃料有一定的影响。     

镍基催化剂对污泥微波热解制生物气效能的影响

为实现污水污泥减量化、无害化及资源化的目标,在微波热解污水污泥基础上,进行了镍基催化剂对制取生物气效能影响的研究。采用元素分析对污泥元素进行检测,气/质联用分析(GC-MS)和气相色谱(GC)对热解生物气的组成和含量进行测定。实验结果表明,镍基催化剂的添加对微波热解污水污泥制取生物气有较大促进作用。5%添加量与800℃热解终温条件下具有最佳催化效果:生物气中H2、CO产量最大,H2产量由29 g/kg增加到35.8 g/kg,提升23.4%,CO产量由302.7 g/kg增加到383.3 g/kg,提升26.6%;同时催化剂还能提高热能利用效率,降低热解终温,即5%添加量在700℃热解终温时可达到空白800℃时的产气效果;镍基催化剂主要在500~600℃时发挥催化作用,加快了H2和CO的释放。微波热解污泥制取的生物气具有产量大、富含H2与CO等优点,可推动污水污泥的资源化进程。     

微波热解城市污水污泥的H2S释放影响因素研究

利用微波热解城市污水污泥是实现污泥无害化、减量化和资源化的有效出路之一,但热解过程中产生的恶臭气体(如H2S等)也会对大气环境造成严重的影响.以微波热解城市污水污泥10 min所收集的气体为研究对象,研究了热解终温、污泥含水率、升温速率及矿物催化剂种类4个因素对热解过程中H2S产量的影响.结果表明,随着热解终温的升高,城市污水污泥微波热解过程中的H2S产量逐渐上升,800℃时H2S产量为5.86 mg/g(以干污泥计,下同);含水率在50％～80％时,随着含水率的增加,城市污水污泥微波热解过程中的H2S产量逐渐上升,当含水率增至90％时,污泥出现了泥水分层现象,致使后续热解反应无法进行,故没有H2S产生;升温速率越快,热解反应的活化能越高,反应不易进行,H2S产量降低;添加矿物催化剂能有效固硫,且雷尼镍基催化剂的效果更好,热解终温为800℃时的H2S产量为4.15 mg/g,较不添加矿物催化剂时降低约30％;可通过铜铁吸收法和活性炭吸附两步工艺对热解产生的H2S加以吸收处理,处理后的H2S排放浓度满足《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93)中的厂界一级标准限值.     

有机固体废弃物热解生产脱水内醚糖的研究

以有机固体废弃物(废棉絮、废纸)为原料，在管式炉热解反应器热解生产脱水内醚糖。研究了热解温度对热解产物相态分布的影响。同时，利用HPLC对脱水内醚糖的产量进行了测定。HPLC分析结果表明：热解液水相中主要化学物质是乙酸，而非水相中主要化学物质是脱水内醚糖。     

医疗垃圾热解焚烧实验研究

医疗垃圾是一种对环境危害极大的危险废弃物。用一种固定炉排炉热解焚烧系统，对广州市部分医院的医疗垃圾进行了热解焚烧及尾气净化试验，并对焚烧工况、烟气中主要的污染物含量及灰渣的灼减率进行分析。分析结果表明：稳定运行时炉膛平均温度在850℃左右，二燃室平均温度在1000℃以上；尾气中CO、NOx，HCI和SO2浓度分别为：71mg／m^3、125mg／m^3、27．8mg／m^3和21mg／m^3，灰渣的灼减率为2．7％。均远远低于标准限值。     

有机固体废弃物的热解处理研究

通过对锯末、稻壳、纸屑、橱芥、塑料和橡胶6种具有代表性的有机固体废弃物原料的热解实验,测量了它们三相产物收率,并分析了它们固体、液体和气体三相产物的组成.特别对液体产物,针对它们的特殊性分别采用了层析、模拟蒸馏和全烃气相色谱分析,详细探讨了热解焦油的具体组分,得到了热解法处理有机固体废弃物的一些有意义的数据.     

生活垃圾和玉米秆混合热解动力学及产物分布

为探讨生活垃圾和玉米秆共热解过程中的协同关系和产物分布,采用热重分析仪对生活垃圾、玉米秆及其混合物进行了热解实验研究,并进行动力学计算。结果表明,混合热解可分为脱水、热解、炭化、焦催化气化4个阶段,前3个阶段与单独热解过程类似,第4个阶段与单独热解相比失重明显增加,表明混合热解过程中存在协同效应;混合物热解的实际活化能为28.492 k J/mol,低于单独热解及其混合物热解理论活化能,可见混合热解利于热解反应进行。为明晰混合热解对热解反应的促进作用,利用固定床热解实验,研究了混合比例对产物产率和热解气各组分产率的影响。结果表明,在不同混合比例下,固液实际产率低于理论值,而气体实际产率则比理论值高;混合物料热解气中H2、CH4、CO2产量均高于其理论值,而CO产量却相反,低于其理论值。     

模拟医疗废物在管式电阻炉上的热解特性研究

在管式电阻炉上对由聚丙烯、面巾纸、纱布、医用脱脂棉、一次性口罩、医用乳胶手套等按一定比例组成的模拟医疗废物在氮气气氛进行了热解研究。重点探讨了10 K/min，20 K/min，30 K/min和40 K/min等不同升温速率对热解产物分布、产气特性和热解过程的影响。结果表明，随着温度升高，模拟废物的热解产生气体的主要成分逐渐由CO₂和CO转变为C₃H₆、CH₄、C₂H₆、C₂H₄和C₃H₈。同时，热解处理对模拟废物的减量化效果比较明显，固体残留率仅为5.61%～7.02%。而且，加热速率对模拟医疗废物热解过程的影响较大。     

有机固体废弃物热解生产脱水内醚糖的研究

以有机固体废弃物 (废棉絮、废纸 )为原料 ,在管式炉热解反应器热解生产脱水内醚糖。研究了热解温度对热解产物相态分布的影响。同时 ,利用HPLC对脱水内醚糖的产量进行了测定。HPLC分析结果表明 :热解液水相中主要化学物质是乙酸 ,而非水相中主要化学物质是脱水内醚糖     

两段式热解厨余垃圾实验研究

通过厨余垃圾的工业分析,发现其挥发分比例较高,适合热解利用;采用热重分析方法分析了不同条件下厨余垃圾的热解特性,提出了厨余垃圾两段式热解转化利用的思路,得出了厨余垃圾热解的合适工艺条件。在自行设计建造的一段回转炉、二段焦化罐中对厨余垃圾热解,并分析了产物的组成和性质。     

城郊乡村生活垃圾衍生燃料热解特性研究

将城郊乡村生活垃圾加工成粒径6.0 mm左右的垃圾衍生燃料(RDF),采用热重(TG)分析和红外光谱等研究其热解特性.结果表明:(1)在RDF挥发分阶段和生物质挥发分阶段,助燃添加剂处于活泼分解阶段,加入了30％(质量分数)秸秆、玉米芯等生物质作助燃添加剂后的RDF(以下简写为混合RDF)分子碎片正发生内部氢重排,总体挥发分产物较多,并且有明显的二次裂解,失重提高到4.85 mg,失重率约提高12％.在RDF与生物质重叠的碳固定阶段,助燃添加剂失重率有一定提高,热重微分(DTG)峰值速率增加,为RDF碳固定阶段的进一步热解提供了良好的支持.(2)快加热产气速率均大于慢加热.(3)热解终温越高,越有利气体析出.(4)RDF的热解固体产率随着热解终温的升高而降低,在850℃时为31.9％;热解气体产率随着热解终温升高而迅速升高,在850℃时可达49.8％.(5)根据红外光谱图,城郊乡村生活垃圾加工成的RDF中所含的氯元素基本上以HCl形式释放.(6)一级动力学反应可以准确地描述物料热解过程.     

润滑油废白土的热解处理

以润滑油废白土为原料,利用电热解法,研究了热解终温、加热速率和CaO添加量对热解产物的影响。实验结果表明:热解终温对热解产物的影响最为显著。随着热解终温的升高,不凝气产量和产油率均迅速增加。当热解终温达到600℃时,其增加的速率逐渐缓慢增大。当控制热解终温为800℃、加热速率为16℃/min、CaO添加量为0.5%时,富氢气体产量为189.2 L/kg,气体中主要成分为H2和CH4,其含量分别为27.97%和41.64%;热解残渣含油率和重金属溶出物均低于标准规定值,热解油产率为10.98%,回收率为38.94%,其主要成分为汽油、柴油和重油3部分组成,分别含19.13%、31.35%和49.52%。     

印刷线路板废弃物的热解与动力学实验研究

分别应用管式炉反应器和热重分析手段对印刷线路板废弃物的热解行为和热解动力学进行了实验研究。在管式炉中，研究不同的热解温度：700～950℃，对产物分布和气体成分分布的影响。实验结果表明：PCB热解气体的主要成分是H2和CO2，气体的热值较低，仅为2．09～5．41MJ/m^3，PCB不适合以气体产物为目标的能源利用方式。应用Friedman方法对PCB的热解动力学进行了研究，求得PCB的热解动力学参数分别是：表观活化能190．92kJ/mol，反应级数5．97，指前因子lnA47．14min^-1。     

初始温度对废轮胎热解的影响

以管式炉热解实验和热重分析为基础,研究了初始温度对废轮胎热解产率及气相产物特性影响。结果表明,初始温度对废轮胎的热解存在重要影响。热重分析结果表明,废轮胎的热解过程存在2个主要失重过程,第一失重温度区间为200～500℃,第二失重温度区间为650～800℃;升温速率仅改变了热解的最大失重速率,并未改变废轮胎最终热解失重率;可通过提高升温速率能够缩短热解反应时间。在初始温度低于100℃时,废轮胎在800℃时热解已基本结束;当终温为800℃、初始温度在100～550℃范围内时,随着初始温度的提高,固、气两相产物产率均提高,而液相产物产率降低;其中气相中H2、CO和CH4的含量高于初始温度小于100℃时的含量;分析认为,可以通过调节热解的初始温度调节废轮胎热解在不同热解阶段的时间分配,适当提高热解初始温度有利于提高整个热解过程中的时间利用效率、改变废轮胎热解产物的分布;废轮胎热解气化的最佳温度区间为500～800℃。     

热解温度对污泥碳基材料表面性质及吸附性能的影响

以市政污泥为原料,在300、400、500、600、700和800℃无氧气氛下,热解制备了污泥基生物炭。采用BET、SEM、XPS、FT-IR对不同热解温度下污泥炭进行了表征分析;研究了不同热解温度下污泥炭对污水中有机物的吸附效果和动力学;探究了热解温度对污泥炭微观调控下吸附实际水体中有机物的匹配机质。结果表明,随热解温度的升高,C—H、C—C结合比例降低,C=C、C—O=C比例升高,芳香化程度增加,且比表面积、孔容及表面粗超度均有所增加,1～2 nm微孔比例增多,介孔向微孔发展趋势逐渐明显。800℃热解温度条件下制备的污泥炭对二沉池出水中有机物的吸附效果优于其他温度下制备的污泥炭。吸附温度为298.15 K时,最大吸附容量为282.5 mg·g~(-1),且符合准二级吸附动力学。高温下制备的污泥炭对水体中腐殖酸和富里酸具有较强的吸附效能。这主要是由于表面丰富的含氧官能团、芳香键与腐殖酸和富里酸发生了氢键、化学键缔合作用和π-π共轭作用,同时污泥碳表面发达的孔隙结构和较大的比表面积也提供了更多的活性结合位点,促进了污染物的吸附。     

餐厨垃圾中典型组分的裂解液化特征研究

利用实验室规模的实验装置管式加热炉进行餐厨垃圾热解实验,实验分析了反应温度对餐厨垃圾热解产物分布的影响,米饭、白菜、猪肉、塑料和纸5种原料在最佳温度下可实现热解油质量产率的最大化,分别为45.02%、24.55%、61.19%、73.77%和24.86%。其中,米饭和白菜热解油含水率较高,可达到30%~40%,将含水率降到15%后,测定热值分别为25.51 MJ/kg和17.75 MJ/kg。塑料和纸混合热解时,塑料热解过程的放热效应可缩小纸的热解温度区间,增加热解油产量。红外光谱分析厨余热解油包含多种含氧有机物。通过气质联用仪(GC-MS)分析塑料热解油和塑料与纸混合热解油在180℃以下蒸馏出的液相产物,主要组分为烷烃和烯烃,从成分和热值分析,与汽油、柴油相近。     

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。