城市生活垃圾绝氧热解技术的应用现状与展望

城市生活垃圾绝氧热解技术物料适应性广,投资运行成本低,环保效益好,已成为破解小容量垃圾处理难题、实现“双碳”目标的重要技术手段。20世纪末以来,国外已经成功开发应用多个城市生活垃圾绝氧热解工艺,在国外工程实践的基础上,针对我国垃圾热值低和成分复杂的特点,提出适应我国中小容量城市生活垃圾绝氧热解处理技术的改进方案,以高效、安全地实现城市生活垃圾的减量化、无害化和资源化处理。

深圳城市生活垃圾处理的温室气体减排潜力:组合预测模型

城市生活垃圾部门作为重要的人为温室气体排放源,其温室气体排放模式尚不明确,影响了潜在温室气体减排的有效决策。快速的城市化和经济繁荣产生了大量的城市固体垃圾。因此,确定城市生活垃圾处理产生的温室气体排放的决定因素并制定潜在的温室气体缓解措施至关重要。本文以中国典型的大城市深圳市为研究对象,探讨城市生活垃圾处理技术在温室气体(GHG)减排方面的潜力。研究结果表明,对深圳市城市生活垃圾进行90%焚烧、2%填埋和8%AD分别比例联合处理,可导致约546万吨温室气体排放,因此采用城市生活垃圾焚烧和生化处理中的厌氧消化可以从剩余废物中开发能源,减轻温室气体排放。

河北省城市生活垃圾处理温室气体排放特征研究

以《省级温室气体清单编制指南(试行)》为依据,参考《2006年IPCC国家温室气体清单指南》等测算了河北省2015—2021年城市生活垃圾卫生填埋和焚烧处理过程温室气体排放量,分析生活垃圾的两种处理方式温室气体排放特征。结果标明:①河北省生活垃圾卫生填埋量以每年3.6%的速率递减,焚烧量以每年25.0%速率递增,2019年两种处理方式处理量基本相当。②由于生活垃圾焚烧处理比例持续提升,河北省生活垃圾处理二氧化碳排放从2017年之后持续降低。③生活垃圾焚烧处理二氧化碳排放强度远低于卫生填埋排放强度,因此河北省生活垃圾处理二氧化碳减排的关键是生活垃圾卫生填埋处理比例进一步降低,焚烧处理比例进一步提高。

TA-MS联用研究城市生活垃圾的热解特性

采用热分析-质谱联用(TA-MS)技术研究了四种城市生活固体垃圾的热解过程和热解气体种类。结果表明,PVC热解过程由一个阶段完成,香蕉皮和鸡骨头的热解过程分为两个阶段,烟头热解过程分为三个阶段;四种垃圾的热解均先是水份析出引起微小失重,随后是纤维素等大分子交联缩聚的快速热解阶段,它们的逸出气体主要是H2O、CO2、C3H3、C3H5、C3H6、C3H7、NO2、Cl、HCl等。

城市生活垃圾热解气化技术研究进展

从城市生活垃圾热转化方式的比较入手,简要阐明了热解气化过程,讨论了各类热解气化反应器的优缺点,概述了城市生活垃圾热解、气化实验研究进展以及热解气化技术中试及应用情况。通过比较各类实验研究,明确了热解温度、加热速率对热解产物产量及产物分布的影响,气化温度、氧气当量比(RO)对含氧气化反应的影响,气化温度、水蒸气与城市生活垃圾质量比(S/M)对水蒸气气化反应的影响。指出了城市生活垃圾热解气化实验研究热点在于优化控制参数,提高反应速率,促进目标产物高值化,抑制其它产物及污染物的生成,以及城市生活垃圾热解气化技术的发展方向。

城市生活垃圾热解特性的TG-DSC分析

Seven typical components in municipal solid wastes (MSWs)--paper,food,textile,wood,straw,plastic and rubber were chosen as the thermogravimetric analysis samples in this paper to study the pyrolysis characteristics. By the thermogravimetry and differential scanning calorimetry (TG-DSC) analysis,pyrolysis characteristics of MSWs’ components and pyrolysis endothermal enthalpy were obtained.The kinetic parameters of pyrolysis were determined with the Doyle method and a multi-stage first order pyrolysis model was proposed.The simulated results by this model showed good agreement with the TG experimental data.The pyrolysis characteristics provide significant parameters to a new concept of circulating fluidized bed incinerator,which can simultaneously restrain the high-temperature HCl corrosion and emission of dioxins.

燃煤循环流化床掺烧城市生活垃圾过程中酸性气体排放

在一燃煤循环流化床实验装置上进行了掺烧城市生活垃圾实验 ,主要研究了掺烧过程中酸性气体 (NO、N2 O、HCl和SO2 )的排放。实验结果显示 :加入城市生活垃圾 (MSW )时 ,HCl排放量增加 ,NO和SO2 的排放量减少 ,N2 O随掺烧比R(MSW /Coal)增大先降低 ,随R进一步增大 ,N2 O排放浓度略有增加 ;当垃圾与煤掺烧比 (R)不变时 ,温度增加 ,NO排放量增加 ,N2 O排放减少 ,SO2 和HCl排放浓度基本不变。采用前向神经网络模型预测NO排放随混合燃料的变化 ,当隐层单元数为 9时 ,模拟值与实验值符合较好。

城市生活垃圾热解产气特性的试验研究

在外热式固定床试验台上,针对城市生活垃圾中的典型组分,进行了不同条件下的热解试验研究。试验测量不同条件下产物的产气量和产气速率,分析了热解气的组分和气体热值。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。

城市生活垃圾中废弃木料流化床热解气化试验研究

为开发适合我国城市生活垃圾处理的低污染气化熔融技术，对城市生活垃圾中广泛存在的废弃木料组分进行了流化床热解与气化试验。流化床中，在反应温度400～700℃、过量空气系数0～0．8的范围内，对木料进行了系统的热解气化试验，分析了反应产物特性及其产量变化规律。结果表明，热解温度5000℃，热解油产量最大，可占原料质量的38％，热解气产量随温度增加而增大；气化温度600℃、过量空气系数0．4时，气化效率最高，达到73％，此时每标准立方米气化气热值为5800kJ，气化气产率为2．01m^3／kg；并进行相关的反应特性及机理分析。

城市生活垃圾筛上物的热解研究及实验

对城市生活垃圾场筛上物垃圾进行热解实验,研究特定垃圾的热解过程及其规律.实验采用热解终温为550℃和700℃,热解物料为原始筛上物垃圾和加入热解残炭的筛上物垃圾,实验设备为间歇运行的固定床式热解炉.实验结果表明:热解终温700℃与550℃相比,热解产物中固体和液体的产率降低,瞬时产气速率和气体产率均升高;瞬时产气速率曲线与瞬时耗电量曲线形状一致,迟滞时间为5～10min;物料底部热解产物焦炭存在与否对热解得到的固液气产率、产气特性和能量消耗等方面几乎没有影响.

城市生活垃圾典型组分的热解动力学分析

利用热分析仪对城市生活垃圾中典型组分的热解过程进行了热重分析实验,采用不同形式的反应机理函数对实验结果进行了线性拟合计算,得到了针对不同组分的最合理的反应机理函数形式,并求出了相应的反应活化能E及频率因子A,由此构建了能更准确地反映垃圾各组分的热解反应过程的动力学模型。计算结果表明,垃圾中多数组分的热解过程用扩散模型来表示最为合理。

城市生活垃圾初期降解挥发性有机物释放特征

采用实验模拟方法,研究了城市生活垃圾初期降解阶段的VOCs（挥发性有机物）释放特征.研究结果表明,72 h内垃圾总挥发性有机物（TVOCs）释放率为9.67~20.30 mg.kg-1,其中换气率为24%的工况,释放率最低.TVOCs中酮类物质占70%~80%,硫醚类物质占10%~20%;其中硫醚类物质是主要的致臭组分.TVOCs释放呈前段高、中间低、末段再升高的特征,但形成恶臭的硫醚类却呈单调上升趋势.通风良好的堆积条件会抑制初期降解阶段VOCs的释放,而好氧微生物接种具有控制该阶段生活垃圾VOCs释放的潜力.

重庆城市生活垃圾组分与热解特性

选取重庆主城区城市生活垃圾进行实验研究 ,以确定其自然组分、工业组分、元素组分及热值等特性参数 ,实验研究表明 :高水分、高灰分、低热值特点比较明显 ;MSW中的有机物是一个很复杂的组份 ,并且有机化合物都有较明显的挥发分析出温度区 ;而纸、布或含纤维质较多的废弃物在各自相对较宽的温度区的挥发分析出较均匀 ,温度、物料尺寸及停留时间对热解特性有重要影响 ;要保证垃圾洁净燃烧 ,除了保证炉温 (大于 80 0℃ )外 ,针对不同组分及垃圾工业成分确定不同炉型 ,以保证足够的炉内停留时间、充分燃尽。

城市生活垃圾的气体渗透性试验研究

采用填埋场钻孔获得的垃圾样,用自制导气试验装置,测试垃圾的气体渗透系数,分析孔隙比、饱和度和垃圾组分对气体渗透性的影响。测试结果表明:所测试垃圾的气体渗透系数为(10-8～10-5)m2.Pa-1.s-1量级,固有渗透系数为(10-13～10-10)m2量级。垃圾试样的孔隙比、饱和度和组分均对气体渗透性均有显著的影响。当垃圾组分和饱和度(Sr=0%或40%)给定时,气体渗透系数随孔隙比(e=1.5～3.0)增加呈指数递增;当试样组分和孔隙比(e=2.0)给定时,气体渗透系数与饱和度呈双线性关系,其分界点所对应的饱和度(Sr=50%)略低于该垃圾田间持水量所对应饱和度值;当饱和度高于该界限值时,气体渗透系数随饱和度增加呈指数递减,而在低饱和度阶段,气体渗透系数受其影响相对较小。在控制试样孔隙比与饱和度均相同的特定条件下,气体渗透系数随填埋龄期(t=0～11 a)的增加而增大。

城市生活垃圾中可燃物的热解特性实验分析

从工业分析和热解气体组分等方面详细讨论分析了城市生活垃圾(MSW)各可燃组分的热解特性.从实验结果可知,垃圾中各可燃物的组成及性质存在很大的差异,直接焚烧处理必然会对焚烧炉的设计带来困难.热解燃烧处理技术是一种更容易和更有效地控制固体垃圾给城市带来的二次污染的技术.

城市生活垃圾(MSW)与煤混烧过程中气体污染物的排放

作者在 0 2MW循环流化床上进行了城市生活垃圾与煤混烧实验。在线测量了NOx、NO、N2 O、SO2 、HCl和Cl2排放浓度 ,探讨了城市生活垃圾与煤掺烧比 (R)和温度对气体污染物排放的影响。实验结果显示 ,在混烧过程中 ,随垃圾加入量的增加 ,NOx、NO、N2 O和SO2 排放量减少 ,Cl2 排放浓度增加。当掺烧比R不变 ,温度增加时 ,NOx、NO排放量增加 ,N2 O排放减少 ,SO2 、HCl和Cl2 排放浓度基本不变 。

城市生活垃圾挥发分燃烧过程的建模与仿真

分析了城市生活垃圾中挥发分的分布规律,建立了垃圾模块模型.按照一次风量与析出挥发分质量的比例,提出在挥发分燃烧过程中存在反应受限模式、非充分燃烧模式和充分燃烧模式3种模式,并分别列出了在这3种模式下的化学反应方程式.利用FlashAS3.0实现了挥发分燃烧过程的建模与仿真,得出了挥发分燃烧的反应物和产物沿炉排方向的分布规律.结果表明:提供足够的风量可避免垃圾料层在反应受限模式下工作;维持稳定的孔隙率、料层厚度和风阻系数,可避免风量分配不均;通过垃圾抓斗的搅拌可使垃圾混合均匀;合理调整炉排速度,可使垃圾稳定燃烧.

几种典型城市生活垃圾的热解特性和动力学分析

针对四种不同的城市生活垃圾原料:木屑、稻草、橡胶和塑料在不同升温速率(10、20、30、40℃/min)下进行的热重分析试验,探讨生物质热解的影响因素。通过热重曲线分析城市生活垃圾的热解规律,并使用阿伦尼乌斯公式和Coats-Redfern积分法计算热解反应动力学参数。研究结果表明:几种典型的城市生活垃圾热解过程分三个阶段:干燥预热、快速失重和缓慢失重阶段。随着升温速率的增加,热解曲线向高温区移动,升温速率升高对热解过程总失重量影响不大;但是提高升温速率会加快热解反应过程。塑料相对于其他三种物质热解失重峰值温度高出120℃以上,塑料的活化能远大于其他三种物质,是四种城市生活垃圾最难热解的物质。

城市生活垃圾热解过程中HCl气体排放特性

在N2气氛下,采用卧式管式炉以10℃/min的升温速率对塑料、厨余类和未分类生活垃圾在600,700,800℃下进行热解。同时,对城市生活垃圾进行热重分析,对热解前后垃圾中的氯含量进行元素分析;以 NaOH溶液吸收热解过程中产生的 HCl,并用硝酸银滴定法进行测定。结果表明,塑料垃圾的氯含量最高,而厨余垃圾的氯含量最低;垃圾热解过程中,HCl析出量随着温度的上升而增加,残余焦炭中的氯含量随着温度的上升而减少。在升温过程中,HCl的最大析出速率均在400℃左右,600℃以后 HCl的析出速率再次增加。未分类垃圾热解过程中的 HCl析出率最高,厨余垃圾最低;低温热解及对含氯量相同的垃圾进行分类热解,有利于控制污染物 HCl的析出。

城市生活垃圾主要处理方式的温室气体协同减排效应比较——以天津市为例

根据天津城市生活垃圾(municipal solid waste,MSW)的构成与其含量,主要进行填埋气焚烧S1、填埋气发电S2和焚烧发电S3 3种城市生活垃圾处理方式的温室气体协同减排效应分析.以天津市滨海新区汉沽垃圾焚烧发电CDM项目、天津市双口生活垃圾卫生填埋场填埋气发电CDM项目为例,通过联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供的计算方法计算其温室气体排放量和减排量,并比较3种情景的协同减排.结果表明:S1、S2和S3的协同减排效应分别为0.602,t,CO2e/t,MSW、0.657,t,CO2e/t,MSW和0.777,t,CO2e/t,MSW,比较结果为S3>S2>S1.