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垃圾衍生燃料热解机理模型和气化特性模拟研究

作　者: 张立静
导　师: 黄群星
学　校: 浙江大学
专　业: 工程热物理
关键词: 垃圾衍生燃料气化 Aspen Plus 热重分析二恶英
分类号: X799.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着人们生活水平的提高,大量的生活垃圾得不到及时有效的处理,出现垃圾围城、恶臭、污染土壤和地下水的现象,极大地危害了环境和公众健康。同时城市生活垃圾的热值普遍有所提高,已经具备资源化和能源化利用的潜力。由于国内生活垃圾缺乏完善的分类机制,颗粒大小和热值很不均匀,不利于垃圾的有效利用,更会因为燃烧恶化产生二恶英等二次污染物。随着环保要求的日益提高,气化技术成为了垃圾处理的研究热点。为了改善垃圾焚烧工况,热值和颗粒大小稳定的垃圾衍生燃料受到了越来越多的关注。垃圾衍生燃料是一种极具潜力的替代燃料,为充分了解其物化特性,应用TG-DSC对三种样品进行了热解和燃烧工况下的TG、TGA和DSC分析,得出了样品的着火点、燃尽点、活化能和综合燃烧特征指数等特征参数。并提出了高斯拟合模型来定量分析热解工况下各单组份的交互影响,结果表明,高斯拟合比直接线性拟合在预测DTG峰温度方面更为精确。对美国RDF惰性气氛下的DTG曲线进行高斯拟合表明,混合后,PE的降解时间和活化能都降低了。PVC的第一区间的降解温度升高,相应的其活化能升高。第二阶段的反应速率加快,反应时间减少51%。根据综合燃烧特性参数发现美国垃圾衍生燃料品质最佳,这说明垃圾分类可以大大改善垃圾的品质。本文基于Aspen Plus软件,对来自国内外的三种垃圾衍生燃料的气化特性进行了模拟,讨论了空气当量比对气化温度和气化效率的影响,并与国内普通生活垃圾的模拟结果进行了对比。二恶英的排放情况是研究者们关注的热点之一。本文研究了三种垃圾衍生燃料在固定床上热解和燃烧工况下二恶英的排放特性。实验结果显示,热解条件可以有效控制二恶英类有机污染物的排放量,垃圾衍生燃料原样中氯元素的浓度和其排放二恶英的量成正相关。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
第1章绪论  8-21
  引言  8-9
  1.1 生活垃圾产生和处理情况  9-12
    1.1.1 我国生活垃圾近年来的情况  9
    1.1.2 垃圾处理及利用现状  9-12
  1.2 垃圾衍生燃料背景研究  12-14
  1.3 国内外垃圾气化技术研究现状  14-19
  1.4 本人工作背景及内容简介  19-21
第2章垃圾衍生燃料热重分析  21-39
  引言  21
  2.1 综合热分析实验方法  21-22
  2.2 三种RDF的热解和燃烧特性  22-29
    2.2.1 热解特性  22-25
    2.2.2 燃烧特性  25-29
  2.3 特征参数  29-30
  2.4 反应动力学分析  30-31
  2.5 RDF中单组份的交互影响  31-37
  2.6 本章小结  37-39
第3章基于Aspen Plus的RDF气化熔融模拟研究  39-52
  3.1 Aspen Plus在模拟热转化系统方面的应用  39
  3.2 气化熔融技术研究背景  39-40
  3.3 气化熔融工艺模拟模型  40-44
    3.3.1 模型简介  40-42
    3.3.2 模型有效性验证  42
    3.3.3 实验样品和设定参数  42-44
  3.4 模拟结果和讨论  44-51
    3.4.1 垃圾含水率的影响  44-45
    3.4.2 过量空气系数对气化特性的影响  45-49
    3.4.3 氧气浓度对气化特性的影响  49-51
  3.5 小结  51-52
第4章垃圾衍生燃料(RDF)生成二恶英分析  52-58
  引言  52
  4.1 氯含量分析  52-53
  4.2 二恶英产量分析  53-58
    4.2.1 实验条件  53-54
    4.2.2 实验结果分析  54-58
第5章全文总结与展望  58-62
  5.1 结论  58-60
    5.1.1 软件模拟方面  58
    5.1.2 实验研究方面  58-60
  5.2 展望  60-62
参考文献  62-66
作者简介  66
攻读硕士学位期间发表的论文  66
参与的主要项目经历  66

垃圾衍生燃料热解机理模型和气化特性模拟研究

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