生活垃圾的热解动力学分析及热解装置的设计

摘要

随着我国城市化进程的发展，垃圾的处理问题日益严重，在现有的垃圾处理技术中，热解属于新兴的处理技术，在减量和降低二次污染等方面有着明显的优势，具有更好的发展前景。
　　本文首先对现有各种垃圾处理技术的优缺点进行了对比，提出了一种在烟气气氛下组织生活垃圾热解及低热值热解气燃烧的一体化工艺，对此进行了TG-FTIR联用热重分析、动力学分析、管式炉实验分析等。
　　在对生活垃圾进行的TG-FTIR联用热重分析中，生物质类垃圾热解过程较为类似，产气主要有CO2、CO、H2、H2O、烃类等；塑料类垃圾产气以小分子烃类为主。载气成分对热解机理的影响不大，生物质类垃圾的失重过程的二区均可以用 F1一级化学动力学反应来描述，三区可以用D3三向运输的扩散反应来描述。烟气气氛下各组分的活化能和热解速率高于N2气氛下的活化能和热解速率。
　　升温速率的提高会加强反应的强度，缩短反应时间，对热解整体趋势影响较小，且对产气成分影响也较小。不同升温速率下的活化能和指前因子随组分的不同，其变化趋势也不尽相同。
　　生活垃圾在管式炉中的热解趋势同在TG-FTIR实验中得出的趋势相一致，升温速率的提高使得产气较为集中。在管式炉实验条件下得出生物质类热解产气的热值在2MJ-3.5MJ左右，属于低热值燃气。
　　最后本文通过对垃圾热失重过程和产气过程的机理性研究，对垃圾热解及热解气燃烧一体化工艺的循环流程进行了详细的描述，为课题下一步的研究工作提供了可参考的理论基础。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2生活垃圾的分类及处理技术

1.3国内外研究现状

1.4主要研究内容

第二章 TG-FTIR热解实验设计及结果分析

2.1 TG-FITR实验设计

2.2白菜的TG-FTIR结果分析

2.3橘皮的TG-FTIR结果分析

2.4废纸板的TG-FTIR结果分析

2.5塑料的TG-FTIR结果分析

2.6混合组分TG-FTIR结果分析

2.7升温速率对热解过程的影响

2.8本章小结

第三章 热解动力学分析及过程吸热量计算

3.1热解动力学分析

3.2生物质类垃圾热解过程吸热量分析

3.3本章小结

第四章 生活垃圾典型组分的管式炉热解实验

4.1管式炉实验设计

4.2实验结果分析

4.3生物质单组分可燃产气浓度

4.4 本章小结

第五章 生活垃圾热解及热解气燃烧循环装置设计

5.1热解循环流程设计

5.2本章小结

第六章 全文总结

6.1本文主要结论

6.2不足及下一步工作建议

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢