生活垃圾典型组分热解过程中氮的迁移和转化规律研究

摘要

随着我国经济社会的高速发展，生活垃圾产量快速增长。生活垃圾焚烧技术能够实现垃圾处理的减量化、无害化和资源化，因此得到了快速发展。生活垃圾焚烧会产生多种污染物，其中氮氧化合物会导致酸雨和光化学烟雾，对环境造成较大危害。生活垃圾组分复杂，其热解和燃烧过程中NOx的产生规律和生成机理尚不清晰，尤其是热解过程中NOx前驱物析出规律。本文利用热重分析仪及傅里叶变换红外光谱仪联用系统研究了生活垃圾典型组分热解过程中NOx前驱物的析出特性，为低NOx技术开发提供了理论支撑，为进一步机理研究提供了方向。
　　本文选取了含氮量较高的三类生活垃圾典型组分作为研究对象，包括织物类、橡胶类和厨余类，考察不同种类生活垃圾典型组分热解特性及NOx前驱物的析出特性。实验结果表明，织物及橡胶的热解呈现单一的失重峰，厨余类则呈现双失重峰，且热解温度低。NH3是织物类及橡胶类热解的主要NOx前驱物，厨余类的热解以 HCN和NH3为主。组分不同，氮向HCN、NH3和HNCO转化的选择性不同。
　　本文研究了不同升温速率对生活垃圾典型组分NOx前驱物析出规律的影响。结果表明，升温速率越高，NOx前驱物的峰值析出速率增加，且析出峰向高温区移动；升温速率降低，促进了焦炭氮在高温下裂解生成HCN、NH3和HNCO。考虑不同影响因素的综合作用，升温速率对不同组分NOx前驱物析出的影响有所不同。
　　本文还考察了不同热解气氛对生活垃圾典型组分NOx前驱物析出规律的影响。结果表明O2对织物类热解NOx前驱物的析出影响较小，对橡胶和厨余类的影响较大，在高温下，橡胶和厨余在含O2气氛中有明显的NOx前驱物析出峰，O2增加了橡胶、桔皮的NOx前驱物的析出。而CO2抑制除桔皮外的其他组分NOx前驱物的析出，对HNCO的抑制效果最明显。

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第一章 绪 论

1.1课题的研究背景及意义

1.2我国生活垃圾的特点

1.3生活垃圾焚烧技术及NOx生成机理

1.4生活垃圾热解过程氮迁移和转化规律的研究现状

1.5本文的研究目的和研究内容

第二章 实验装置及方法

2.1实验装置

2.2实验样品

2.3实验方法

2.4本章小结

第三章 生活垃圾典型组分热解与NOx前驱物析出特性

3.1生活垃圾典型组分的失重分析

3.2生活垃圾典型组分热解过程中NOx前驱物析出特性

3.3本章小结

第四章 升温速率对生活垃圾典型组分NOx前驱物析出的影响

4.1生活垃圾典型组分不同升温速率下的失重特性

4.2升温速率对NOx前驱物析出特性的影响

4.3本章小结

第五章 热解气氛对生活垃圾典型组分NOx前驱物析出的影响

5.1生活垃圾典型组分不同热解气氛下的失重特性

5.2热解气氛对NOx前驱物析出特性的影响

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2建议与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的学术成果

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