中国城市垃圾典型组分热解特性及动力学研究
城市生活垃圾热解特性的TGDSC分析
气体!温度超过 > B ?P 后，开始大量析出挥发分， 主要是各类饱和烃和不饱和烃以及 , 等气 M和, M > 体，此时的 G H 曲线有一个明显的失重阶段! 挥发 分在; ? ?P左右基本析出完全，残余的半焦在此温 度下也开始分解，产生部分焦油和气体!纸、塑料 和橡胶的热解过程则明显不同：在 > B ?!; B ?P 温 度区间挥发分大量析出；温度继续升高，组分中较 稳定的聚合物开始裂解，经历了另一个明显的失重 阶段!K L , 曲线则显示了各组分在整个热解过程 中的吸、放热过程，可以看出，布料、木屑等只有 一个吸热峰，纸、塑料等有两个失重阶段的组分相 应地有两个吸热峰! 而 K L , 曲线吸热峰的位置和 K G H 曲线中峰的位置相吻合，表明垃圾组分在大 量析 出 挥 发 分 和 聚 合 物 裂 解 的 过 程 要 吸 收 部 分 热量! 热解过程中挥发分的大量析出阶段是整个热解 过程中的一个重要阶段!对于本实验中的组分，此 阶段是热解过程中活化能 %( 最高的阶段，并且此 阶段的失重量都较大，厨余、布料、木屑、秸秆、 纸、塑料、橡胶此段的失重量分别占总失重量的 B # +、 " ; +、 = : +、 = ? +、 = = +、 = ; +、 = : +! 表>给出了城市生活垃圾典型组分热解的特征
引
言
城市生活垃圾的焚烧处理可实现垃圾的减量
圾挥发分含量高，热解过程对整个垃圾焚烧过程有 重要影响，国内外学者也对不同城市垃圾的热解特
［ ］ > ! ! 性做了相关研究 ’由于城市生活垃圾的组分多
化、无害化和资源化，目前国外正大力普及这项技 术，以获取其中的能量用于供热或发电’) * * *年 日本垃圾发电装机容量已达到 ) * * *JK，并计划 在) * > *年达到B * * *JK， ) * * )年前在每个百万人 口以上的大中型城市建) ! "座现代化垃圾发电厂， 装机容量不低于" * JK’目前我国也积极进行垃圾 焚烧技术和焚烧设备的研究和研制’ 北京市朝阳区 日处理量为> " * * :生活垃圾的绿色环保电站即将开
厨余垃圾厌氧沼渣热解特性及动力学分析
厨余垃圾厌氧沼渣热解特性及动力学分析徐伟1，2，高婷3，殷进3（1.上海申环环境工程有限公司，上海200092；2.上海建工环境科技有限公司，上海200092；3.扬州大学环境科学与工程学院，江苏扬州225009）【摘要】围绕厨余厌氧发酵技术中厌氧沼渣处理难的问题，以高纯N 2为载气，气体流量为50mL/min，选择升温速率5、10、15、20、30℃/min，热解终温为850℃，开展了厨余厌氧沼渣热解动力学研究。
以3种不同热分析方法Flynn-Wall-Ozawa （FWO ）、Kissinger-Akahira-Sunose （KAS ）和Coats-Redfern （CR ）综合比较，研究了球磨时间和升温速率对沼渣热解活化能分布的影响规律，并结合CR 法对由Popescu 法筛选取得的最佳机理函数进行拟合。
结果表明：厨余沼渣的热解过程主要分3个阶段进行；CR 法计算的活化能数值较为接近实际值，约为41.32~46.49kJ/mol；由CR 法拟合结果发现，沼渣热解反应机理为三维扩散模型，为厨余垃圾厌氧沼渣热解资源化再利用提供了重要的基础理论数据。
【关键词】厨余沼渣；热重分析；球磨时间；动力学中图分类号：X799.3文献标识码：A文章编号：1005-8206（2024）01-0037-08DOI ：10.19841/ki.hjwsgc.2024.01.006Characterization and Kinetic Analysis of Pyrolysis of Anaerobic Digestate from Kitchen Waste XU Wei 1，2，GAO Ting 3，YIN Jin 3（1.Shanghai Shenhuan Environment Engineering Co.Ltd.，Shanghai 200092；2.Shanghai Construction EnvironmentalTechnology Co.Ltd.，Shanghai 200092；3.School of Environmental Science and Engineering ，Yangzhou University ，YangzhouJiangsu225009）【Abstract 】Regarding to the difficulty of anaerobic biogas residue treatment in the anaerobic fermentation technologyof kitchen waste，the pyrolysis kinetics of kitchen waste anaerobic biogas residue was studied on condition that high-purity N 2was used as the carrier gas，the gas flow rate was 50mL/min，the heating rates of 5，10，15，20，and 30℃/min were selected，and the final pyrolysis temperature was 850℃.The three methods of Flynn-Wall-Ozawa （FWO ），Kissinger-Akahira-Sunose （KAS ）and Coats-Redfern （CR ）were used to study the effects of ball-milling time and heating rate on the activation energy distribution of biogas slag pyrolysis，and the optimum mechanism function selected by Popescu method was fitted by CR method.The results showed that the pyrolysis process of kitchen waste was divided into three stages；the activation energy calculated by CR method was close to the actual value，ranged from 41.32to 46.49kJ/mol.According to the fitting results of CR method，the pyrolysis reaction mechanism of biogas residue was a three-dimensional diffusion model.The research results provided important basic theoretical data for the pyrolysis and resource reuse of kitchen waste anaerobic biogas residue.【Key words 】kitchen waste biogas residue；thermogravimetric analysis；ball-milling time；kinetics0引言2021年我国厨余垃圾产生量约为1.27×108t ，占城市生活垃圾产生量的40%~60%［1］，且呈现增加趋势，远高于其他国家或地区［2］。
典型废塑料热解特性研究
用 技 术 对解 决环 境 问题 、 解 能 源 供 应 都 将 具 有 现 实 意 义 。 缓
气 （ ９ ．９ ） 为保护气体 ， ＞ ９９ ％ 作 使试样在惰性 气体 氛围下热
２ ℃ ～ ０ ￣ 以及 不 同升 温速率 条件 下的热解规 律 ， ５ ８ ０Ｃ， 为废 塑 了 工 业 化 生产 ， 日本 的 三 菱 重 工 、 国 汉 堡 大 学 等 。 我 国 ， 如 德 在 热解技 术还 处于 实验研 究和 初步 工业性试 验 阶段 ， 冯新、 董 芄、 李法鸿 等对常见 聚烯 烃类废 塑料 的燃烧和 热解特性 进行
２１ ０ ０年第 ３ ３期 （ 总第 １ ８ ） ６期
两 煮 季
（ｍａｅ．２０ Ｃ ｕｊｙ３ １ ｕ ＩＮＮ． ｔｔＯ０ Ｖ ３ ８） Ｏ １６
．
典 型废塑 料热 解特性 研 究
魏娅 冰 ， 薛 勇 ， 赵 跃， 邓欣逸
（ 固体 废 物 处 理 与 资 源化 省 部 共 建教 育部 重 点 实验 室 ， 川 绵 阳 ６ １０ 四 ２ ０ ０）
体 健 康 ； 产 泡 沫 塑 料 过 程 中 使 用 氯 氟 碳 化 合 物 （ Ｆ ） 氟 生 Ｃ Ｃ和
ＡＢ Ｓ Ｐ Ｓ
ＨＤ ＰＥ
袁 １原 料 的元 素 分 析
元 素 分 析 样 品
Ｃ ｄ ８ ４ ４８ ８ ６ ６５
８ ５３５
Ｈ ｄ ８３ ０ ７６ ５
１ ．３ ５２
０ｄ ７０ １ ５０ ２
３５ ．３
Ｎｄ ０３ １ ０４ ８
０１ ．１
(NEW)昆明理工大学环境科学与工程学院《829固体废物处理与处置》历年考研真题汇编
目 录2015年昆明理工大学829固体废物处理与处置考研真题2014年昆明理工大学829固体废物处理与处置考研真题2013年昆明理工大学828固体废物处理与处置考研真题2012年昆明理工大学827固体废物处理与处置考研真题2011年昆明理工大学825固体废物处理与处置考研真题2010年昆明理工大学825固体废物处理与处置考研真题2015年昆明理工大学829固体废物处理与处置考研真题昆明理工大学2015年硕士研究生招生入学考试试题（A卷）考试科目代码：829 考试科目名称：固体废物处理与处置考生答题须知1．所有题目（包括填空、选择、图表等类型题目）答题答案必须做在考点发给的答题纸上，做在本试题册上无效。
请考生务必在答题纸上写清题号。
2．评卷时不评阅本试题册，答题如有做在本试题册上而影响成绩的，后果由考生自己负责。
3．答题时一律使用蓝、黑色墨水笔或圆珠笔作答（画图可用铅笔），用其它笔答题不给分。
4．答题时不准使用涂改液等具有明显标记的涂改用品。
一、名词解释（每小题2分，共14分） 1．危险固体废物： 2．垃圾渗滤液： 3．破碎比： 4．磁流体： 5．热值: 6．堆肥化: 7．厌氧发酵: 二、单项选择题（每小题2分，共30分） 1．磨碎机的破碎比为（ ）。
（A）1～2 （B）3～30 （C）100～200 （D）40～400 2．固体废物焚烧过程中，主要控制参数为（ ）。
（A）垃圾成分、焚烧温度、烟气停留时间和炉型结构（B）焚烧温度、烟气停留时间、混合程度和过量空气率（C）烟气停留时间、废物粒度、空气过量系数和废物粒度（D）废物热值、废物粒度、空气过量系数和废物粒度 3．污泥浓缩或机械脱水前的预处理是（ ）。
（A）热处理 （B）污泥调理 （C）分选（D）压实4．炼铁高炉渣可用来制造水泥是因为其（ ）。
（A）有火山灰活性 （B）有较大比重 （C）有较高含铁量（D）没有毒性 5．通常采用浓缩法去除的是污泥中的（ ）。
TA-MS联用研究城市生活垃圾的热解特性
TA-MS联用研究城市生活垃圾的热解特性陈文怡;胡明【摘要】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、C3 H3、C3H5、C3H6、C3H7、NO2、Cl、HCl等.%Thermal analysis-mass spectrometry combined analysis method was used to study the pyrolysis process characteristics and the types of volatile gas of four typical solid waste in the city life including bananapeels,chicken bones,cigarette butts,and PVC.The results showed that the pyrolysis process of PVC materials was finished in one step,and the pyrolysis process of banana peels,and chicken bones was finished in two steps.For the cigarette butts,the pyrolysis process is complex and the pyrolysis process can be divided into three steps.The pyrolysis process includs the slight weightlessness due to lossing of moisture,fast pyrolysis stage of cellulose and other macromolecules followed polycondensation and crosslinking which resulted in exothermic effect.The main escaped gas are H2O、CO2、C3H3 、C3H5 、C3H6、C3H7 、NO2 、Cl、HCl during pyrolysis process.【期刊名称】《分析仪器》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】4页(P67-70)【关键词】热分析—质谱联用;城市生活垃圾;热解;挥发气体【作者】陈文怡;胡明【作者单位】武汉理工大学材料研究与测试中心,武汉430070;贵州天义电梯成套设备有限公司,遵义563000【正文语种】中文城市生活垃圾是我国部分地区空气质量恶化、阴霾天气增多的主要污染源，不仅会污染空气和水资源，而且会破坏土壤。
生活垃圾主要组分在回转窑内不同热解阶段的传热特性
2014年12月 CIESC JournalDecember 2014第65卷 第12期 化 工 学 报 V ol.65 No.12生活垃圾主要组分在回转窑内不同热解阶段的传热特性王欢1，尹丽洁1，陈德珍1，马晓波1，何品晶2（1同济大学热能与环境研究所，上海 200092; 2同济大学环境科学与工程学院，固体废物处理与资源化研究所，上海 200092）摘要：采用外热式回转窑，对生活垃圾主要组分[纸类、织物、生物质类（含厨余）]及除去惰性成分的垃圾在不同的升温速率和不同转速下热解过程中的传热特性进行研究，获得物料和内壁面之间的表观传热系数。
根据相近升温速率下热重分析结果将热解过程分为干燥阶段、热解预备阶段、剧烈热解阶段以及热解完成阶段4个阶段。
研究结果表明：在干燥阶段的表观传热系数最大，并随着温度升高而迅速减小，到水分蒸发完、进入热解预备阶段时降至最低。
在热解预备阶段的升温过程中，各物料表观传热系数随温度升高基本不变，具备最低稳定传热系数特征；在剧烈热解阶段，表观传热系数随温度升高而逐渐增大；在热解完成阶段，表观传热系数再次减小。
回转窑转速和升温速率对表观传热系数的影响复杂，对不同物料的影响也不相同。
总体上在较低的加热速率（22±2）℃·min −1条件下，更高的回转窑转速（3 r ·min −1）对干燥末段和热解预备阶段的传热有抑制效果；当升温速率增加到（32±2）℃·min −1时，各种物料在对应热解段的表观传热系数均有增大的趋势，且热解总时间缩短；除生物质外，转速越高，在热解的不同阶段表观传热系数越大，在3 r ·min −1条件下热解预备阶段消失。
本研究为回转窑热解反应器的针对性设计提供参考。
关键词：生活垃圾；回转窑；热解；表观传热系数；四阶段 DOI ：10.3969/j.issn.0438-1157.2014.12.010中图分类号：TQ 028.8 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2014）12—4716—10Heat transfer characteristics of MSW and its typical components inrotary kiln at different pyrolysis stagesWANG Huan 1, YIN Lijie 1, CHEN Dezhen 1, MA Xiaobo 1, HE Pinjing 2(1Institute of Thermal & Environmental Engineering , Tongji University , Shanghai 200092,China ; 2Institute of Waste Treatment &Reclamation , College of Environmental Science and Engineering , Tongji University , Shanghai 200092, China )Abstract : Heat transfer characteristics of typical components of municipal solid wastes (MSWs), including paper, fabric and biomass and MSW without inert components during the pyrolysis process were experimentally studied in an externally heated rotary-kiln pyrolyser at different heating rates and different rotational speeds. According to the data of thermogravimetric analysis at similar heating rate, the pyrolysis process could be divided into four stages: moisture evaporation stage, pre-pyrolysis stage, violent pyrolysis stage and ending stage. In the moisture evaporation stage, apparent heat transfer coefficients of typical MSWs components and MSW without inert components were the highest but decreased rapidly till reaching a minimum. In the pre-pyrolysis stage, apparent heat transfer coefficients of typical MSWs components and MSW without inert components changed little, having2014-04-14收到初稿，2014-08-04收到修改稿。
《2024年城市污泥热解特性及资源化利用新方法试验研究》范文
《城市污泥热解特性及资源化利用新方法试验研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速，城市污泥的处理与利用成为了一个重要的环境问题。
城市污泥作为污水处理后的产物，含有大量的有机物和营养物质，如不妥善处理，将对环境造成严重污染。
因此，探索城市污泥的热解特性及资源化利用新方法，对于实现污泥的减量化、资源化和无害化处理具有重要意义。
本文旨在通过实验研究，探讨城市污泥的热解特性及资源化利用的新方法。
二、文献综述近年来，国内外学者对城市污泥的处理与利用进行了广泛的研究。
热解技术作为一种新兴的污泥处理技术，具有减量、无害化、资源化等优点，受到了广泛关注。
热解过程中，污泥中的有机物在无氧或低氧条件下进行热化学反应，生成气体、液体和固体产物。
其中，气体和液体产物可进一步转化为能源产品，如生物油、燃气等。
而固体产物——热解炭则具有较高的热值和良好的吸附性能，可应用于土壤改良、污水处理等领域。
此外，热解过程中产生的热量也可用于自供热或发电。
三、实验方法本研究采用热解技术对城市污泥进行处理，并对其热解特性及资源化利用新方法进行实验研究。
具体实验步骤如下：1. 污泥样品的采集与制备：从城市污水处理厂收集污泥样品，经过干燥、破碎、筛分等处理后，制备成适用于实验的污泥样品。
2. 热解实验：采用管式炉进行热解实验，设定不同的热解温度（如300℃、500℃、700℃）和时间，探究不同条件下污泥的热解特性。
3. 产物分析：对热解过程中产生的气体、液体和固体产物进行收集和分析，测定其组成和性质。
4. 资源化利用实验：将热解产物应用于土壤改良、污水处理等领域，探究其应用效果及可行性。
四、实验结果与分析1. 热解特性分析通过实验发现，城市污泥在热解过程中表现出较好的热稳定性和较高的有机物转化率。
随着热解温度的升高，污泥中的有机物逐渐分解，生成气体、液体和固体产物。
其中，气体产物主要包括甲烷、氢气等可燃性气体；液体产物为生物油，具有较高的能量密度；固体产物为热解炭，具有较高的热值和良好的吸附性能。
陈腐垃圾的热解特性及动力学研究
ｓｂｔｎ ｅ ｎ ｇ ｄｒｆｓ．Ｔ ｅｐ ｒｌｓ ｈｒｃｅｉ ｉ ｆ ａｈ ｃｍｐ ｎｎ ｒ ｄｓｕｓｄ ｂ ｈ Ｇ／ ＴＧ ｐｏｓ ｏ ｕ ｓ ｃｓ ｄａｅ ｅｕｅ ｈ ｙｏｙ ｉ ｃａａｔｒ ｔ ｓｏ ｃ ｏ ｏ ｅ ｔ ａ ａ ｓ ｓｃ ｅ ｗｅｅ ｉ ｓｅ ｙｔｅＴ Ｄ ｌｔ．Ｓ ｍｅ ｃ
ｐ ｒ ｌｓｓｅ ｐ ｒ ｎ ｓｗｅｅｃ ｒｉｄｏ ｔｉ ｈ ｒ ｌ ａａ ｃ ｓｎ ｈ ａ ｌｓｉｃｕ ｉｇｗａｔ ｌｎ ｓ ｙ ｏｙ ｉ ｘ ｅｉ ｍｅ ｔ ｒ ａ ｒ ｕ ａｔ ｅｍａ ｌｎ ｅｕ ｉｇ ｔｅｓｍｐ ｅ ｎ ｌｄｎ ｓｅｐａ ｔ，ｗａ ｔ ｌｓｉｓ ｕ ｓ ｅ ｎ ｂ ｓｅｐａｔｃ ，ｈ ｍｕ
能源利用率高等特点， 越来越受到重视 。前人 已对 热 解 旧 塑 料 、 轮 胎 来 获 取 燃 料 油 进 行 了 研 废 究［］ １ 。国外 学 者 还 研究 了 生 物 质 与 劣 质 煤 组 成 的混 合燃 料 的 热解 特 性口 。对 于城 市 生 活垃 圾 的 ］
热解 特性 ， 许 多 文 献 中均 已见 到 报 道［ ］ 在 ４ 。但
微分法的优点在于简单直观方便但是在数据处理过程中要使用到drg曲线的数值此曲线非常容易受外界各种因素的影响如实验过程中载气的瞬间不平稳热重天平实验台的轻微震动等这些因素都将导致1曲线有一个微量的变化dtg曲线随之有较大的波动因此微分法得到的实验数据易失真
陈腐 垃圾 的热解 特性及 动力 学研 究 刘
质 和塑料 三类 。三类样 品 的工业 分 析 结果 见 表 １ 。 将 各组分及 样 品分别进行 粉碎 处理 ， 粉碎 到粒径 小 于 ｌ 后 取样实 验 。 ｍｍ
表 １ 三种样品的工业分析 ／
是 对 陈腐垃 圾 的研 究 尚未见 报道 。 热重 法 是 用 于研究 固体 化学 反 应特 性 的重 要
生活垃圾主要组分在回转窑内不同热解阶段的传热特性
生活垃圾主要组分在回转窑内不同热解阶段的传热特性本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！引言生活垃圾的热解可以回收高热值的气体和油类、回收利用能源与资源，并能有效控制二次污染,因而逐渐受到关注。
回转窑以其广泛的物料适应性及操作简单、控制方便等一系列优点，成为最常采用的热解反应器。
废弃物在回转窑内随窑体转动而向前运动的过程中，会经历干燥、加热升温、热解反应和反应完成等阶段。
在上述阶段，一般需要外界提供大量的热量，这些热量通过回转窑的壁面后以对流换热和辐射传热的方式传递给物料，了解和掌握各个阶段的传热特性对回转窑热解反应器的精确设计和运行非常重要。
本研究采用回转窑，用实验测试手段，获得除去惰性物质的生活垃圾及其 3 种主要组分：织物、纸类、生物质类(含厨余)在不同的升温速率以及不同的转速下热解过程的表观传热系数变化曲线;同时，对垃圾及其 3 种主要组分(织物、纸类、生物质类)分别在热天平内进行与回转窑相同加热速率下的热重实验，获得划分不同热解阶段的温度范围;将上述表观传热系数变化曲线与不同热解阶段相对应，综合分析生活垃圾及其主要组分在不同热解阶段的传热特性。
所谓“表观传热系数”，是将化学反应、挥发分析出传质等对物料与壁面之间的换热影响归于一个综合传热系数来考虑。
1 实验装置与实验方法材料实验用的城市生活垃圾来源于某市的中转站垃圾。
将垃圾快速干燥后进行人工分选，样品被分选为塑料、织物、纸类、生物质类(含厨余)与其他(惰性物质及无法分选的混合物)共 5 类。
实验装置回转窑加热段筒体长m，管内径为41 mm，管外径为48 mm，保温层厚51 mm。
加热装置为特制均温电加热套，额定功率为3kW，实际加热功率可调。
2 实验结果与讨论各垃圾组分在不同热解阶段的表观传热系数热解过程中，先检验不同热解阶段的传热特性。
生活垃圾中主要可燃组分热解特性的试验研究的开题报告
生活垃圾中主要可燃组分热解特性的试验研究的开题报告
一、研究背景
随着城市化进程的不断加快，城市生活垃圾的数量也越来越多，如何高效处理生活垃圾已成为城市管理的一个重要问题。
生活垃圾经过分离后，除了可回收物和有害垃圾外，主要是可燃垃圾，其主要成分为有机物，如食品残渣、纸张、木材等。
为了更好地解决生活垃圾处理问题，对生活垃圾中可燃组分的热解特性进行研究具有重要意义。
二、研究目的
本研究旨在通过试验研究，探究生活垃圾中主要可燃组分的热解特性，以期提供科学依据和参考价值，为生活垃圾的高效处理提供理论支持。
三、研究内容和方法
1、研究内容
（1）生活垃圾中主要可燃组分的成分分析
（2）生活垃圾中主要可燃组分的热解特性试验研究
（3）试验数据的分析和处理
2、研究方法
（1）对生活垃圾中主要可燃组分的成分进行分析，采用常规的化学分析方法，如高温燃烧法、色谱法等。
（2）对生活垃圾中主要可燃组分的热解特性试验研究，采用热重分析法（TGA）、差热分析法（DSC）等实验方法，并通过对试验数据的分析和处理，探究生活垃圾中可燃组分的热解规律。
四、研究意义
（1）可以促进对生活垃圾中可燃组分的深入理解和掌握。
（2）可以为生活垃圾的高效处理提供科学依据和参考价值。
（3）可以为生活垃圾资源化利用提供技术支持。
五、预期成果
通过本研究，预计可以获得以下成果：
（1）生活垃圾中主要可燃组分的成分分析结果。
（2）生活垃圾中主要可燃组分的热解特性试验数据。
（3）对生活垃圾中可燃组分的热解规律的科学认识。
（4）相关研究成果的发表或学术交流等。
热带城市垃圾典型组分的热解特性研究
到 了这 几 种 典 型 组 分 的 热 解 规 律 。并 通 过 建 立 热 解 动 力学 模 型 ， 出 了 其 中两 种 组 分 的 活 化 能 Ｅ 和 频 率 因 子 Ａ。 求
关 键 词 ： 带 城 市 垃 圾 ； 重 曲 线 ； 解 特 性 热 失 热
中 图分 类 号 ： ＴＫ６ 文献标识码 ： Ａ
实验 设 备 为坩 埚 、 电阻 炉 和 电 子 天平 。取 适 量
样 品 放 入 坩 埚 中 ， 据 实 际 情 况 ， ３ ０ 和 ４ ０Ｃ 根 在 ０℃ ０ ￣
这 两个 恒 定 温度 下 进行 实 验 ， 对应 于 每一 温度 ， 实验 时 间定 为 ４ ｒｉ ， 隔 ５ ｎ测 量 一 次 失 重 情 况 。对 ０ ｎ每 ａ ｍｉ 香 蕉皮 ， 做 了通 入 空气 燃 烧 的 比较 实验 。 另外 ， 还 再 取 紫荆 树 叶 和美 人蕉 叶 在 ２ ０ 和 ５ ０ 的恒 温 下 ， ０℃ ０℃ 以同样 的方法 进 行实 验 。
热 带 城 市 垃 圾 典 型 组 分 的 热 解 特 性 研 究
卢 苇， 马晓茜
（ 南 理 工大 学 电 力 学 院 ， 州 ５ ０ ４ ） 华 广 １６ ０
摘
要 ： 热带城 市垃圾的几 种典型组分进 行了热解 实验 ， 到 了它们 的失 重 曲线 ， 过 对 失重 曲线进 行 分析 ， 对 得 通 得
收 稿 日期 ： ０ ００ ０ ２ ０ １２
ห้องสมุดไป่ตู้
基 金 项 目 ： 中 理 １ 大 学 煤 燃 烧 国 家 重 点 实 验 室 开 放 基 金 华 二
（８ ４ 资 助 项 目 ９０ ）
维普资讯
３８ ５
太
阳
固体废物热处理
废 煤 矸 广州
物石
垃圾
杭州 垃圾
常州 垃圾
芜湖 垃圾
上海污水 厂污泥
热 800 ～ 值 8000
4412
4452
7300
2863
14600
根据经验，城市垃圾的热值大于3350kJ/kg时，燃烧 过程无需加辅助燃料，易于实现自燃烧。
①通过氧弹测热仪测量计算 将高位热值转变成低位热值可以通过下式计算：
即生成固体残渣的阶段。
三个阶段并非界限分明，尤其对混合垃圾之类的 焚烧过程更是如此。
从炉内实际过程看，送入的垃圾有的物质还在预 热干燥，而有的物质已经开始燃烧，甚至已燃尽 了。
对同一物料来说，物料表面已进入了燃烧阶段， 而内部还在加热干燥。
1、干燥------水分汽化、蒸发 传导干燥、对流干燥和辐射干燥 2、热分解------化学分解、聚合反应 放热反应，吸热反应 3、燃烧------可燃物质的快速分解和高温氧化过程 蒸发燃烧（蜡质类）、分解燃烧（纸、木材）、
1
垃圾和危险废物的燃烧（具有
焚烧处理 强烈放热效应、有基态和电子 激发态的自由基出现、并伴有
光辐射的化学反应现象 ）
其它热 处理方法
4
处理方法
2
热解
焙烧: 在低于熔点的温度下热处理 废物,改变废物的物理化学性质以利 于后续资源化利用的处理过程。
焙烧 热解:是将有机物在无氧或 缺氧状态下加热，使之成
处理 为气态、液态或固态可燃 物质的化学分解过程。 3
表面燃烧（木炭、焦炭）
（三）影响固体废物焚烧的因素
在实际的燃烧过程中，由于焚烧炉内的操作条 件不能达到理想效果，致使燃烧不完全。严重 的情况下将会产生大量的黑烟，并且从焚烧炉 排出的炉渣中还含有有机可燃物。
城市生活垃圾中主要可燃组分的热解及燃烧特性研究
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ ｉｙｒ ｆ ｓ ； ｈ ｒ ｏｙ ｉ； ｃ ｍｐ ｉｉｎ； ｈｅ ａ ｉｈｔｃ ａ ｅ； ｅ ｙｗ ｒ ：ｃ ｔ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｍ ｌｓｓ ｄｅ ｏ ｏｓｔ ｏ ｔ ｒ ｌ ｍ ｗｅｇ ｈ ｎｇ ｃ ｍｅｎ ｉｎ； ｕｒ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｔｋ ｌ ｂ ｎ ｎ ｙ ｔ ｍ
十分接 近原 始垃 圾状 态 ， 有较 高 的可参 照 性 。 具 热 值 检 测 采 用 长 沙 Ｓ Ｎ Ｙ 公 司 生 产 的 Ｕ Ｄ Ｓ ＡＣ ０ ０ 氧 弹 仪 。实 验 时 ， 样 量 控 制 在 １ Ｄ Ｍ５ ０ 型 取 ｇ
以 内 ， 样 品无 法 自燃 ， 加 ０５ １ 的助 燃 剂 。在 若 需 ． ～ ｇ ２８ ３０ＭＰ 的 压 力 下 ， 续 充 氧 ３ ～ ５Ｓ ． ． ～ ａ 连 ０ ４ 。热 稳 定 性实 验采 用美 国 Ｔ Ａ公 司生产 的 Ｓ ＴＱ ０ 型 热重 分 Ｄ ６０ 析 仪 。 取 样 量控 制在 １ ～ ０ｍ 以 内。起 始加 热 Ｏ ３ ｇ 温 度 为 室 温 ， 温 速 率 ２ ／ ｉ。 常 温 常 压 下 ， 升 ０＜ ｎ Ｉｍ
ｈ ｓｏ ｖｏ ｓ ｉ ｅｅ ｔ ｈ ｒ ｌ ｉｈ ｈ ｎ ｅ ａ ｄｉ ｅａｉｅｐ ｏ ｅｓｄ ｓ ｎ ｔ ａｎｐ ｒｅ ｔ ｅ ｏ ａ ｆ ｃ ｈ ｕｄｃ ｎ ｉｅ ｅｍａｎ ａ ｂ ｉｕ ｌ ｄｆ ｒｎ ｅｍａ ｇ ｔ ａ ｇ ， ｎ ｒｌｔ ｒｃ ｓ ｅｉ ，ｏｇｉ ｅｆｃ ｐ ｓ ｌ ｆ ｔ ｓ ｏ ｌ ｏ ｓｄ ｒ ｈ ｉ ｙ ｔ ｗｅ ｃ ｎ ｖ ｇ ｄ ｅ ｅ ｗｅ ｔ
城市生活垃圾与陈腐垃圾掺烧的燃烧特性与反应动力学分析
·热化学处理与烟气污染控制·第31卷第6期2023年12月环境卫生工程Environmental Sanitation EngineeringVol.31No.6Dec.2023城市生活垃圾与陈腐垃圾掺烧的燃烧特性与反应动力学分析*孙子维1，2，张雨轩1，2，唐玉婷1，2，王思琪1，2，唐杰洪1，2，马晓茜1，2（1.华南理工大学电力学院，广东广州510641；2.华南理工大学广东省能源高效清洁利用重点实验室，广东广州510641）【摘要】城市生活垃圾掺烧陈腐垃圾可以同时实现二者的资源化利用。
使用热重分析法研究城市生活垃圾掺烧陈腐垃圾的燃烧过程，并根据获得的热特性曲线，计算陈腐垃圾掺混比为100%、75%、50%、25%以及0的样品的燃烧特性参数。
运用Kissinger-Akahira-Sunose 法（KAS 法）、Coats-Redfern 积分法（C-R 法）探究掺烧的动力学特性，依据拟合校正系数（adj R 2）来评价计算模型的拟合效果与适应性。
结果表明，陈腐垃圾掺混比上升时，样品的着火特征指数下降，而燃尽特征指数和综合燃烧特征指数均呈现出先升后降的趋势。
在实验条件下，燃尽特征指数和综合燃烧特征指数的优势掺混比例为0~50%，并且综合燃烧特征指数在掺混比为25%时达到峰值。
随陈腐垃圾掺混比增大，KAS 法计算出的全局活化能呈递减趋势，从244.49kJ/mol 降至79.40kJ/mol，其adj R 2从0.9366升为0.9889；而C-R 法计算出的全局活化能呈递增趋势，从20.86kJ/mol 升至34.21kJ/mol，其adj R 2从0.9850升为0.9975。
对两种动力学模型的拟合曲线与实验数据进行对比可知，KAS 法的拟合曲线在高温燃烧段存在一定的失真现象，总体而言C-R 法的拟合效果更为优秀。
【关键词】热重分析；陈腐垃圾；城市生活垃圾；燃烧特性；动力学中图分类号：X799.3文献标识码：A文章编号：1005-8206（2023）06-0001-10DOI ：10.19841/ki.hjwsgc.2023.06.001Combustion Characteristics and Kinetic Analysis of the Co-combustion of MSW and Excavated Waste SUN Ziwei 1，2，ZHANG Yuxuan 1，2，TANG Yuting 1，2，WANG Siqi 1，2，TANG Jiehong 1，2，MA Xiaoqian 1，2（1.School of Electric Power ，South China University of Technology ，Guangzhou Guangdong 510641；2.Guangdong KeyLaboratory of Energy Efficiency and Clean Utilization ，South China University of Technology ，GuangzhouGuangdong510641）【Abstract 】The blending of MSW with aged waste could realize the resource utilization of both at the same time.Thermogravimetric analysis was used to study the combustion process of MSW blended with aged wastes.The combustion characteristics parameters of samples with 100%，75%，50%，25%and 0blending ratios of aged waste were calculated based on the thermal characteristic curves obtained.Further，the Kissinger-Akahira-Sunose method（KAS method ）and Coats-Redfern integral method（C-R method ）were applied to investigate the kinetic properties of the blending，and the fitting effectiveness and adaptability of the computational model were evaluated based on the fitting correction factor（adj R 2）.The results showed that the ignition characteristic index of the samples decreased when the mixing ratio of aged waste increased，while the burnout characteristic index and the integrated combustion characteristic index both showed a tendency of first increased and then decreased.Under the experimental conditions，the dominant mixing ratios of the burnout characteristic index and the integrated combustion characteristic index were 0~50%，and the integrated combustion characteristic index reached the peak at the mixing ratio of 25%.With the increase of the blending ratio of aged waste，the global activation energy calculated by the KAS method showed a decreasing trend from 244.49kJ/mol to 79.40kJ/mol，and its adj R 2increased from 0.9366to 0.9889；and the global activation energy calculated by the C-R method showed an increasing trend from 20.86kJ/mol to 34.21kJ/mol，while its adj R 2increased from 0.9850to paring the fitting curves of the two kinetic models with the experimental data，it could be seen that the fitting curve of the KAS method had some distortion in the high temperature combustion section，and the fitting effect of the C-R method was better in general.【Key words 】thermogravimetric analysis；excavated waste；municipal solid waste；combustion characteristics；kineticanalysis*基金项目：国家重点研发计划项目（2020YFC1908901）；广东省基础与应用基础研究基金项目（2021A1515010497，2023A1515030016）收稿日期：2023-08-17；录用日期：2023-11-20环境卫生工程2023年12月第31卷第6期0引言随着我国城市化不断推进，城市生活垃圾（Municipal Solid Waste，MSW）产生量日渐增长。
垃圾裂解动力学研究现状
于垃圾 裂解动力 学方 面的研 究 。
城市生活垃圾 一 气体 （ ２ Ｈ 、Ｏ Ｃ ２ ＋ Ｈ 、 、Ｏ） 有 Ｃ Ｃ
机液 体 （ 有机 酸 、 烃 、 芳 焦油 ） ＋固体 （ 黑 、 炭 炉渣 ） 热解 产物 的产率取 决于原 料 的化学 结构 、物理 形态 和热解 的温度和速度 。 ｈｆａｅ Ｓａｚｄｈ等人对 纤维素 ｉ 的热 解过程 进行 了较为详 细 的研 究后 ，提 出 了用 下 图描 述纤维素 的热解 和燃 烧过程 。
垃圾热 解是 一种新 型 的处 理垃圾 的方 法 ，尽 管
Ｏ２
在实 验过程 中表现 出 了很好 的优 越性 ， 如容 易控 制 ， 减少 垃圾处理 的二次 污染 等优点 ，但 由于其 发展 和 研 究的 时间不长 ， 还没有 形成很 好 的理论依 据 ， 目 就 前 而言还不 能应用 于实 际的垃 圾处理 过程 中。本 文 从其 理论上 就垃圾 裂解动 力学 角度来 介绍 几种 垃圾
城市生活垃圾热解失重特性
环 境 卫生 工程 ２ ｏ ０ ２年 ６月 第 １ 第 ２ ０卷 期
・５ ・ １
・
设计 与研 究 ・
城 市 生活垃 圾热解 失重特性 ＊
廖 洪强 ～ 姚 强 ～ 王 斌 …
摘 要 采 用 热 解 失 重 （ Ｇ） 术 考 察 了 山 西 晋 城 市城 市 生 活 垃圾 中不 同 组 分 的 热 解 失 重特 Ｆ 技 性 通 过 实 验 得 出 了新 鲜 垃 圾 中废 塑料 、 纸 、 织 物 、 木 树 叶 和厨 余 等 不 同 组 分 的 热 解 特 征 废 废 草 参 数 。如 开 始 快 速 失 重 温度 （ ｌ 、失 重 峰 温 （ 、快 速 失 重 结 束 温 度 （ ’ 和 终 态 失 重 温 度 ７ｃ １ ） ’ ） ｚ ）
提 高 ， 市 生 活 垃 圾 的 产 生 量 日益 增 加 ， 人 们 的 干燥 、粉碎 （ 径 ＜ １ｍｍ）处 理后 ， 别 放人 热 天 城 对 粒 分
生 活 环境 造 成 了 巨大危 害 。 何 实现 城 市 生活 垃 圾 平 中进 行 热 解 实验 。 要选 用 可 热解 垃 圾 组分 ， 如 主 包 无 害化 、减 量化 和 资源 化 已成 为世 界性 研 究课 题 。 括 塑料 类 、草木 类 、纸 张类 、织 物类 和菜 果厨 余 类
Ａｂ ｔ ａ ｓ ｒ ｃｔ Ｉｈ ｐｙ ｏｌ ｉ ｐｒ ＇ｅ ｒ ｙｓｓ ｏｐｅ ｔｅ ｏｆ ｆｅ ｅ ｃ ｒ ｉｓ ｄｉｆ ｒ ｎｔ ｏｍ ｐｏｎ ｔ ｉ ａ ｈｉ ｓ ｍ ｕｎｉｉ ａｌ ｏｌｄ ｅｎ ｓ ｎ Ｃ ｎｅ ｅ ｃ ｐ ｓ ｉ
ｗａ ｔ （ ＳＷ ）ｏ ｉ ｃ ｅ ｇ ｃ ｔ ｎ Ｓ ａ ｘ ｒ ｖ ｎ ｅ．ｉ ｃ ｕ ｉ ｇ ｗａ ｔ ｌ ｓ ｉｓ，ｗａ ｔ ａ ｅ ，ｗａ ｔ ｓｅ Ｍ ｆＪ ｎ ｈ ｎ ｉｙ ｉ ｈ ｎ ｉ ｏ ｉ ｃ ｐ ｎ ｌ ｄｎ ｓｅｐ ａ ｔ ｃ ｓｅｐ ｐ ｒ ｓｅ
城市生活垃圾在热解处理中的产气特性研究
Ｉ ０ ６ ９ （ ｏ ２ ０ ０ ２ ｎ 一 ０ ４ ２ 。 ） ２ ０ ２ ｓ
城 市 生活 垃 圾 在 热 解 处 理 中的产 气 特 性 研 究
楚 华 李 爱 民
（ 阳航 空 工 业 学 院 安 全 工 程 系 ． 用 ｉ ￥ ３ ） 沈 扰 ｉ ０４
摘
要 ： 过 对汽 阳 市 皇 蛄 区 内 的 ３十 垃 圾 排 毂 点 进钉 宴地 采｝ 通 羊并曲 娄 辫量 ． 出其 组 丹 台量 ， ｌ 了 生 活 垃 圾 董耍 协 料 坩 枯 。在 此 得 得 ５
分 离 器 ． 后 进 人 冷 凝器 冷 却 ， 凝 器 底 部 有 回收 焦 油 装 置 。 然 冷 经 过 冷 却 后 的 热 解 气 体 再 由过 滤 器 净 化 ， 化 后 的 气 体 通 过 煤 气 净
表 进 八 采 样 装 置 进 行气 体 采 样 ， 气 燃 烧 后 排 人 大气 尾
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第 ２卷 第 ２期
２ ０ 年 ４月 ０２
安 全 耍 儇 墁
学 氰
Ｖｏｌ ，２． ｏ． Ｎ ２ Ａｐ ２ ２ ｒ， ００
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文章 编 号
Ｆ ｇ Ｐｙ ｏ ｙ ｉ ｘ ｅ ｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｓ ｓｅ ｉ ．１ ｒ ｌ ｓｓ ｅ ｐ ｒ ｍ ｎｔ ｔｏ ｙ ｔ ｍ
有 机 物 含 量 。 若 卫 生 填 埋 法 处 理 垃 圾 将 浪 费 大 量 可 回 收 资
源 所 ， 对城 市生 活垃 圾 进 行 资 源 化 处 理 势 在必 行 。 卫 生填 埋 、 肥 和热 处 理 是 目前 我 国 采 用 的 几 种 垃 圾 处 理 堆
利用TGA分析城市生活垃圾的燃烧特性
利用TGA分析城市生活垃圾的燃烧特性发布时间：2022-01-06T01:24:39.203Z 来源：《中国科技人才》2021年第23期作者：郭绍德[导读] 随着升温速率的增加，垃圾燃烧的TG-DTG曲线向高温偏移反映一致的相似性，最大失重率明显增加。
中国轻工业广州工程有限公司广东广州 511447摘要：本文主要研究垃圾在空气气氛的燃烧特性，利用分布活化能模型求解垃圾在空气环境中燃烧的表观活化能，以及基于三组分平行反应机理，利用n反应级数模型拟合计算垃圾燃烧和热解的动力学参数。
结果表明，所有样品的主失重温度在200-600℃之间。
随着升温速率的增加，垃圾燃烧的TG-DTG曲线向高温偏移反映一致的相似性，最大失重率明显增加。
关键词：MSW；燃烧；动力学1、引言当前，国内外对垃圾的处理方法有：填埋法、热处理法（燃烧、气化、热解）及生物处理法等。
其中采用热处理技术对城市生活垃圾进行处理，具有染污少，可实现真正意义上的减容、减量，且具有部分回收能量的优点，是处理垃圾的最有效途径之一。
由于我国的垃圾是混合收集的，而且含有大量的水分，所以本文采用垃圾多组分混合进行分析研究。
本文利用热分析动力学技术，对垃圾热处理以及其反应动力学模型研究。
本文重点研究不同条件下对垃圾燃烧特性的影响，以期获得动力学参数和反应机理。
采用分布活化能模型思想，假设生物质在热解过程中由许多相互独立的反应组成的[9][10]，利用等转化率获得垃圾燃烧的表观活化能。
2、实验部分2.1实验材料实验所用的垃圾材料来自广州市某垃圾处理厂，MSW是由金属、沙土、纸张、塑料、橡胶、布料、木材和厨房垃圾等组成多组分，混合垃圾的组成比例由表1所示。
垃圾经过简单的机械压缩脱水后，样品的元素分析和工业分析见表2所示，MSW的热值为6726.6 kJ/kg。
实验前先把垃圾放在烘箱内105℃干燥3-4h，然后用研钵磨成过80目筛（≤200μm）的粉未，再根据比例把所有的材料混合在一起。
典型中药渣的热解特性研究
典型中药渣的热解特性研究
李俊;陈夏;李蕴钰;张国峰;郭光豪;米铁;辛善志
【期刊名称】《环境污染与防治》
【年(卷),期】2022(44)12
【摘要】采用热重分析仪研究了4种典型中药渣组分的热解特性,并根据Coats-Redfern积分方法计算得到不同中药渣组分的热解动力学参数。
结果表明:4种中药渣热解的主要热失重温度区间为200~400℃,其中当归的起始分解温度最低(203℃),连翘的起始分解温度最高(243℃),不同中药渣的热解特性因其主要化学组成不同存在差异性。
随着升温速率的升高,中药渣组分的最大失重峰温度与最大失重速率均增大,起始分解温度与终止分解温度均向高温区移动。
通过热解反应动力学分析,中药渣的热解过程主要符合二级动力学模型,主要热失重阶段的反应活化能为41.44~71.95 kJ/mol,二次碳化阶段的反应活化能为24.75~27.68 kJ/mol,4种中药渣的热稳定性从高到低依次为连翘、薄荷、决明子、当归。
【总页数】6页(P1601-1606)
【作者】李俊;陈夏;李蕴钰;张国峰;郭光豪;米铁;辛善志
【作者单位】江汉大学工业烟尘污染控制湖北省重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】R28
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主要垃圾组分热解动力学模型的优化及比较
主要垃圾组分热解动力学模型的优化及比较沈祥智;严建华;白丛生;李晓东;池涌;倪明江;岑可法【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2006(57)10【摘要】@@ 引言rn垃圾热解技术是近年来备受关注的热点技术这是因为该技术是在隔绝空气的还原性条件下完成的,产生的酸性气体、二(口恶)英等污染物很少另外,热解产物(包括可燃气体、焦油和焦炭)既可以储存,还可以进入下一级燃烧室,在低空气比下燃烧.【总页数】6页(P2433-2438)【作者】沈祥智;严建华;白丛生;李晓东;池涌;倪明江;岑可法【作者单位】能源清洁利用国家重点实验室(浙江大学),浙江,杭州,310027;能源清洁利用国家重点实验室(浙江大学),浙江,杭州,310027;能源清洁利用国家重点实验室(浙江大学),浙江,杭州,310027;能源清洁利用国家重点实验室(浙江大学),浙江,杭州,310027;能源清洁利用国家重点实验室(浙江大学),浙江,杭州,310027;能源清洁利用国家重点实验室(浙江大学),浙江,杭州,310027;能源清洁利用国家重点实验室(浙江大学),浙江,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】TQ511【相关文献】1.校园垃圾中主要可燃组分的热解及燃烧特性研究 [J], 杨慧;吴晓霞;黄芳;陈昌云2.垃圾衍生燃料与褐煤共热解特性及动力学模型比较 [J], 凌鹏;刘亮;刘成;尹艳山;姜哲浩;余俭民3.生活垃圾主要组分在回转窑内不同热解阶段的传热特性 [J], 王欢;尹丽洁;陈德珍;马晓波;何品晶4.城市生活垃圾中主要可燃组分的热解及燃烧特性研究 [J], 辛美静;董益名;蔡玉良;陈蕾;徐磊;成力5.城市生活垃圾典型组分的热解动力学模型研究 [J], 李斌;谷月玲;严建华;徐旭;池涌;蒋旭光;倪明江;岑可法因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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收稿日期:2007-11-16; 修订日期:2008-03-12作者简介:张 楚(1984-),男,湖北荆州人,上海交通大学博士研究生1专题综述文章编号:1001-2060(2008)06-0561-06中国城市垃圾典型组分热解特性及动力学研究张 楚,于 娟,范 狄,章明川(上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240)摘 要:对城市生活垃圾中的8种典型组分进行了热重分析实验,提出热解指数来表征垃圾的热解特性,热解指数越高,垃圾越容易热解。
结果表明,提高加热速率有助于增大热解指数;相同加热速率和粒度条件下,8种垃圾组分的热解能力依次为:废塑料、废纸张、废皮革、瓜皮类、化纤、落叶、植物类厨余和废橡胶,其中废塑料的热解指数远远大于其它7种组分。
用积分法对热解实验数据进行处理,得出反应动力学参数及反应速率控制方程,从而得到相应工况和温度区间下的动力学模型。
可以看出,垃圾组分不同,其反应机理可能不同,相对应的热解动力学模型也不同。
关键词:垃圾;组分;热解;热重分析;动力学分析中图分类号:TK6文献标识码:A引 言目前我国城市生活垃圾的年产量达113亿t,往年累计堆存量达610亿t,占地约313万km 2。
而实际垃圾处理能力远跟不上垃圾产生量的增长,全国有近2/3的城市形成了垃圾包围城市的严重局面。
未能有效处理的垃圾在堆积、简易填埋等过程中产生了大量的酸碱有机物,并溶解出垃圾中的重金属,这不仅对大气、水、土壤和植物等人类赖以生存的环境造成污染,而且还要侵占大量的土地,这对于土地资源本来就十分贫乏的我国来说,是十分沉重的负担。
垃圾热解技术以其较高的能源利用率和较低的二次污染排放而被认为是垃圾焚烧技术的下一代垃圾热化学处理技术[1~3]。
热解法也称为裂解法,是把有机废弃物在无氧或贫氧条件下加热到600~900e ,用热能使化合物的化合键断裂,由大分子量的有机物转化成小分子量的可燃气体、液体燃料和焦炭的过程。
这种技术与焚烧法相比温度较低,无明火燃烧过程,重金属等大都保持原状在残渣之中,可回收大量的热能,尤其是此种方式具有二口恶英产生的逆条件,较好地解决了垃圾焚烧技术的最大难题。
热重法是在程序控制温度下借助热天平获得物质的质量与温度关系的一种技术,通常在恒定的升温速率下进行,是研究化学动力学的重要手段之一,具有试样用量少、速度快,并具有能在温度测量范围内研究原料受热发生热反应的全过程等优点。
热重法测定反应动力学的实验方法通常有等温法(也称静态法)和非等温法(也称动态法)[4]。
在本文研究中,将采用非等温法对生活垃圾典型组分的热解特性及反应动力学参数进行研究。
1 热重实验本次研究选择了垃圾中的8种典型组分进行实验,分别为:废橡胶、废皮革、废塑料、废纸张、瓜皮类、化纤、植物类厨余和落叶,其中瓜皮类选用的是香蕉皮,植物类厨余选用的是莴苣叶,其工业分析值如表1所示。
由于实验材料都属于软质材料,无法用机器破碎,因此全部采用手工切割制取。
表1 城市生活垃圾组分工业分析结果(%)水分灰分挥发分固定碳废橡胶015380281945213518117废皮革017781201876715110185废塑料0100201138798139012196废纸张51435241666313261589瓜皮类67136218742416051165化纤0145268116490177016115植物类厨余941011103041821011413落叶91005615446817515171实验仪器为WRT 22P 型微量热天平,采用高纯N 2为载气,流量为160mL/min;加热速率为10、20和30e /min;热解终温为600e 。
试样重量一般控制在4~5mg 之间,粒度大小分别为015和110mm 。
为了消除水分蒸第23卷第6期2008年11月热能动力工程J OU RN AL OF E NGINEERIN G FOR T HERM AL EN ERG Y A ND PO WERVol 123,No 16Nov 1,2008图1 废橡胶在3种升温速率下的热重曲线图2 废塑料在3种升温速率下的热重曲线发对热重分析产生的影响,实验前样品在100e 的干燥箱内干燥1h 。
2 实验结果及分析211 升温速率对热解特性的影响对废橡胶与废塑料进行了在相同粒度下,升温速率为10、20和30e /min 的热重实验,热重T G (失重率)曲线如图1和图2所示。
由图1的实验结果可以看出,整个热解失重过程一般可分为4个温度区间:脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重。
按此归类分为4个区间,第一区间中,TG 曲线出现一段幅度很小的下降,试样有略微的失重,该温度区间一般是试样随着温度的升高开始失去残留水分的阶段。
尽管在分析前样品都经过了干燥,但由于样品的易吸水性和实验准备过程中不可避免地暴露在空气中,样品中多少会含有一定量的水分。
第二区间中,T G 曲线几乎成一直线,该温度区间一般是样品中的水分已完全析出,但尚未开始热解的阶段。
各个样品不同,这个区间的长度也不同,越短说明试样开始热解的时间越早,其结束时对应的特征点时间和温度分别为t 1和T 1。
第三区间中,TG 曲线急剧下降,该区间是试样热解失重过程的主要阶段,试样的绝大部分失重发生在该区间,失重率可高达50%以上,其开始和结束时对应的特征点时间、温度分别为t 1、T 1和t 2、T 2。
第四区间中,TG 曲线开始趋于平缓。
该温度区间是残留物的缓慢分解过程,并在最后生成固定碳和灰分。
在反应结束时,橡胶的热重曲线还没有完全水平,说明热解并没有完全结束,仍会继续反应并有固定碳和灰分的生成。
而废塑料的热解TG 曲线却有不同,并没有明显的第一区间,而是几乎成一直线,为试样尚未热解的阶段。
整个废塑料热裂解分成3个区间[1],即:缓慢裂解、快速裂解和再缓慢裂解。
这表明塑料与橡胶的化学组成不同,热解的过程也不相同。
垃圾热解过程是一个复杂的反应过程,假设其符合简单的动力学方程,定义A 为试样在热解过程中的消耗份额:A =(W 0-W)/(W 0-W ])式中:W 0)试样初始质量;W )试样在温度为T 时的质量;W ])试样最终质量。
由于每次实验过程中加热速率不变,因此A ~T 和d Ad t~T 可以由TG(W ~t )曲线和D TG(d Wd t~t )曲线计算得到,换算式为:t =T /加热速度(1)d A d t =-(W 0-W ])-1d W d t (2)为了反映热解速率d A /d t 与温度之间的关系,另定义一个表征热解特性的指标)))热解指数,其定义如下:I =(d A /d t )ma x /(T max @$T )(3)式中:A )试样消耗份额;(d A /d t )ma x )最大失重率;T max )对应于最大失重率的温度;$T =T 2-T 1,T 1是失重率开始急剧增大时的温度,T 2是失重率急剧减小并趋于平缓时的温度。
表2给出了主要的热解特性参数。
观察这些试样在不同加热速率下的各个特征点数值,可以发现t 1、t 2、t m ax 随加热速率的增大而减小,T 1、T 2、T ma x 、(d A /d t )max 随加热速率的增大而增大。
即加热速率越大,各个样品越早开始热解失重,最大失重率越大,同时开始失重、失重率达到最大和结束失重时的温度也越高。
还可以看出,尽管样品种类不同,但其各自的热解指数I 都随着加热速率的增大而增大。
也就是说,在不同样品相同粒度条件下进行的不同加热速率热解实验都得到同样的一个结论:加热速率提高,热解指数增大,垃圾更容易热解,即提高加热速率有助于垃圾的热解。
#562# 热能动力工程2008年表2 经换算和计算所得特征点及热解指数加热速率/e #min -1样品粒度/m m T 1/e T 2/e T ma x /e (d A/d t )m ax /%#min -1I (@10-6)/%#min -1#K -2废橡胶102030110255405320010276601576242704303400114444216552329549534501265823185246废塑料102030110390450430013151312121419415470440015257021172318420495455017972723136312212 物质种类对热解特性的影响图3给出皮革、废纸张、瓜皮类、化纤、植物类厨余和落叶等垃圾在相同粒度,相同升温速率下的热重TG(失重率)和D T G(失重速率)曲线。
图3 垃圾典型组分的热解实验曲线(粒度:110m m;加热速率:10e /min)#563#第6期张 楚,等:中国城市垃圾典型组分热解特性及动力学研究表3给出了不同垃圾组分经换算后所得的特征点及热解指数。
由实验结果数据中可以看到,当加热速率和粒度条件都相同时(10e /min 和110mm),所有8种生活垃圾典型组分中,废塑料的热解指数最大,说明其最容易热解,其它依次为:废纸张、废皮革、瓜皮类、化纤、落叶、植物类厨余和废橡胶。
表3 不同垃圾组分特征点及热解指数加热速率/e #min -1样品粒度/m m T 1/e T 2/e T m ax /e (d A /d t )m ax /%#mi n -1I (@10-6)/%#min-1#K -2废橡胶1011025540532001027660157624废皮革1011015026521001097224102577废塑料10110390450430013151312121419废纸张1011024034531001237117128459瓜皮类1011012032524501100692100487化纤1011030044540001113141195067植物类厨余1011012029024501032310177582落叶1011017041029001058440183968213 粒径对热解特性的影响本次研究在相同的加热速率下分别对废橡胶和废塑料进行了不同粒度大小的热解实验,如图4所示,所取的两种不同的粒度大小分别为015和110mm 。
表4给出了不同粒度大小的废橡胶和废塑料的热解指数。
由所得的实验结果数据可以看到,废橡胶和废塑料的热解指数随着粒径的变化都不太明显。
进一步观察两者在不同试样粒度大小下各个特征点数值,发现废橡胶的所有特征点数值都随试样粒度的增大而增大,而废塑料的所有特征点数值都没有明显的变化,无法得出有价值的规律性。
图4 不同粒径下的垃圾热解曲线#564# 热能动力工程2008年表4不同粒径垃圾组分的特征点及热解指数加热速率/e#min-1样品粒度/m mT1/eT2/eT ma x/e(d A/d t)m ax/%#min-1I(@10-6)/%#min-1#K-2废橡胶30015275445340011458321523073011029549534501265823185246废塑料3001542048545501855862819384930110420495455017972723136312214典型垃圾组分热解动力学分析由211节的研究内容可知,热解失重阶段主要分布在第三阶段,本文主要针对整个热解失重过程中的失重最明显区间进行研究[5~8],假设在无限短的时间间隔内,非等温过程可看作等温过程,垃圾的总体热解速率可以表示为:d Ad t=k#f(A)=A@e xp-ER T#f(A)(4)式中:A)前因子,min-1;k)反应速率常数,min-1;R)气体常数,8131kJ/(mol#K);E)活化能,kJ/mol;T)温度,K;f(A))固体反应物中未反应产物与反应速率有关的函数,它的大小取决于反应机理。