碱金属对固废焚烧燃烧特性及重金属排放行为的影响研究

利用热重分析和流化床焚烧实验,考察了城市固体废弃物焚烧过程中碱金属对流化床物料的粘结失流特征及重金属迁移行为的影响。热重分析结果表明:碱金属的存在会使城市固体废物的燃烧特性曲线向左偏移,促进城市固体废物在固定碳阶段的燃烧。同时,碱金属存在条件下,城市固体废物在挥发分析出阶段满足二维扩散g(α)=α+(1-α)ln(1-α)、三维球形扩散g(α)=[1-(1-α)~(1/3)]~2和三维扩散g(α)=[1/(1-α)~(1/3)-1]~2燃烧动力学方程;而在固定碳燃烧阶段满足的动力学函数为三维扩散g(α)=[1/(1-α)~(1/3)-1]~2和二阶化学反应g(α)=(1-α)~(-1)-1。流化床焚烧实验结果显示:碱金属的存在影响流化床的粘结失流时间。随着碱金属量的增加,粘结失流时间将会减少。此外,碱金属存在会促进Cr的排放,抑制Pb的排放,而对Cd的排放影响不大。随着温度的升高,重金属Pb和Cd的排放浓度也随之增加;在粘结过程中,随着温度的升高,而重金属Cr的排放浓度逐渐减少,这主要是由于粘结过程中重金属Cr被包覆或者吸附。     

流化床焚烧失流过程中温度对固相中重金属(Pb、Cr和Cd)分布特征的影响

利用实验室自制的流化床,模拟城市固体废物研究温度对流化床粘结失流及重金属污染物在固相分布的影响。同时,利用热力学平衡模型辅证重金属在固相中的存在形态,以及利用扫描电镜鉴定了粘结体微观结构。实验结果表明:当碱金属存在时,温度越高,流化床粘结失流时间越短,粘结现象越明显。未发生粘结失流现象时,有无添加碱金属对重金属在固相中的分布相差不大;而当发生粘结现象时,重金属在粘结体中的浓度急剧上升,这是由于碱金属Na形成的低熔点物质,将重金属氧化物包覆在粘结体内或者重金属与碱金属发生化学反应。随着温度的升高,由于挥发的原因,重金属在固相中浓度降低。研究结果将有利于研究粘结控制的诱发因素,及其过程中重金属的迁移转化规律。