红霉素过期药渣与烟煤在煤粉锅炉内共燃烧污染物排放特性研究

摘要

我国利用高温电站煤粉锅炉共处置危险废物的技术和实践还处于起步阶段，对共处置过程的环境风险和控制技术缺乏系统研究。因此，急需开展高温动力燃煤锅炉共处置危险废物的环境风险控制技术研究。
　　本文首先总结国内外煤粉锅炉共处置燃烧危险废物的相关研究进展，分析了国内外煤粉锅炉共燃烧危险废物的研究现状及不足之处。
　　其次，选用挥发分相差较大的红霉素过期药渣与烟煤在沉降炉内进行共燃烧试验。首先运用热重-红外分析方法，对国内外研究较少的红霉素过期药渣与烟煤进行共热解、燃烧动力学模型及烟气红外特性分析。红霉素过期药渣单独热解与共热解四个阶段反应动力学模型均采用Avrami-Erofeev方程随机成核和随后生长(n=4)机理模型进行描述，而烟煤单独热解挥发分析出、半焦状态、焦炭炭化三个阶段分别采用反Jander方程三维扩散、Avrami-Erofeev方程随机成核和随后生长(n=4)、Jander方程三维扩散球形对称机理模型进行描述;红外分析表明共热解过程中红霉素过期药渣的添加使共热解过程气体种类增多，主要增加烃类、醛类、酮类、羧酸类、酯类等物质的产生。
　　红霉素过期药渣与烟煤共燃烧过程中，添加比例小于30％（包含）的物质，共燃烧过程动力学模型发生改变，而另一种物质反应模型与单独燃烧反应模型相似，但反应级数发生改变，也表明共燃烧过程两种物质存在相互影响;红外分析表明共燃烧低温阶段（245℃以下）红霉素过期药渣熔融挥发部分热解产生酯、醛、酮、羧酸、酯类有机化合物;高温阶段(300℃以上)共燃烧过程中主要产生CO2、CO气体。
　　在一维沉降炉上对红霉素过期药渣与烟煤共燃烧试验，分析得到红霉素过期药渣与烟煤直接共燃烧对共燃烧过程中NOx的排放作用会因危险废物本身的含N量、燃烧温度以及添加比例的不同而差别加大。
　　文章最后对全文进行总结，提出煤粉锅炉可共处置危险废物种类及对炉内热工特性（着火、燃烬、负荷）和锅炉运行（腐蚀、换热、磨损等）的影响因素和相应控制措施以及危险废物的投加速率和危险废物投加位置及添加危险废物的元素限值要求，并对下一步应进行的试验研究做展望。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 课题提出的意义

1．3 煤粉锅炉共处置危险废物燃烧的研究现状

1．3．1 国内煤粉锅炉共处置危险废物燃烧的研究现状

1．3．2 国外煤粉锅炉共处置危险废物燃烧的研究现状

1．4 燃烧过程中污染物排放的形成机理

1．4．1 污染物中氮氧化物的形成机理

1．4．2 污染物中硫氧化物的形成机理

1．4．3 污染物重金属元素的迁移形成机理

1．4．4 污染物二噁英的形成机理

1．5 危险废物焚烧污染物的控制标准

1．6 本文主要研究内容和目的

第2章 试验装置及试验仪器介绍

2．1 热重红外联用分析仪

2．2 恒温沉降炉系统

2．2．1 沉降炉本体

2．2．2 给粉系统

2．2．3 烟气取样及分析系统

2．3 本章小结

第3章 红霉素过期药渣与烟煤共热解热重—红外特性研究

3．1 实验原料制备及分析

3．2 实验方法

3．3 实验目的及方案

3．4 红霉素过期药渣与烟煤共热解特性实验结果分析

3．4．1 红霉素过期药渣与烟煤共热解热重分析

3．4．2 红霉素过期药渣与烟煤共热解红外特性分析

3．5 本章小结

第4章 红霉素过期药渣与煤共燃烧热重—红外特性研究

4．1 实验方法

4．2 实验目的及方案

4．3 红霉素过期药渣与烟煤共燃烧特性实验结果分析

4．3．1 红霉素过期药渣与烟煤共燃烧热重分析

4．3．2 红霉素过期药渣与烟煤共燃烧红外特性分析

4．4 本章小结

第5章 红霉素过期药渣与烟煤沉降炉内共燃烧气体排放特性

5．1 实验方案及设计

5．2 红霉素过期药渣与烟煤的常规特性分析

5．2．1 红霉素过期药渣与烟煤的元素分析与工业分析

5．2．2 红霉素过期药渣与烟煤中重金属元素成分分析

5．3 共燃烧过程中气体排放特性

5．3．1 红霉素过期药渣添加比例对共燃烧气体排放特性影响

5．3．2 温度对共燃烧气体排放特性影响

5．4 共燃烧过程中NOx析出机理分析

5．5 本章小结

第6章 煤粉锅炉共处置危险废物潜力与技术要求

6．1 煤粉锅炉共处置危险废物技术要求

6．1．1 煤粉锅炉共处置危险废物对炉内热工特性的影响因素和相应控制措施

6．1．2 煤粉锅炉共处置危险废物对锅炉运行的影响因素和相应控制措施

6．2 煤粉锅炉可共处置危险废物种类

6．3 煤粉锅炉危险废物共处置适用性评价指标

6．4 危险废物的的添加位置方案及添加量控制

6．4．1 危险废物共燃烧的添加位置方案

6．4．2 危险废物处置的添加量控制

6．5 本章小结

第7章 结论

7．1 全文的主要工作及得到的主要结论总结

7．2 对研究方向的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文