城市生活垃圾直接气化熔融焚烧技术的试验研究

摘要

随着城市及其经济的快速发展,人类面临着生活垃圾包围城市的威胁.中国城市生活垃圾年产量已达1.5亿t,且每年以7~10％的速率增长.对生活垃圾的处理走减量化、减容化和无害化之路已经迫在眉睫.该文在综述了大量的国内外参考文献的基础上,对城市生活垃圾的处理技术及现状进行了评述,由此提出直接气化熔融焚烧处理生活垃圾的工艺,讨论了生活垃圾的特性、直接气化熔融焚烧过程、熔融渣再生利用的基础理论和垃圾处理的发展方向.首先,对昆明市的城市生活垃圾进行了调查和分析实验研究,结果表明:城市生活垃圾年产量以达75.28万t,年均递增9.4％,增长速度接近全国水平;城市生活垃圾中含水量较高,达到40％以上,而且随气候、季节和区域的变化,有一定的波动;城市生活垃圾中代表可燃成分的有机物含量已达60％以上,低位热值在4500kJ/kg左右.其次,对焚烧灰渣与煤混烧的熔融试验研究和生活垃圾进行了直接气化熔融焚烧的试验,结果表明:直接气化熔融焚烧工艺为先进性的垃圾焚烧工艺,能最大程度地实现生活垃圾的彻底减容化、无害化和资源化.在直接气化熔融焚烧过程中,炉膛上部温度达到1196℃,炉膛下部温度则高达1328℃,热量有效利用率达40.9％.对于一定的直接气化熔融焚烧炉;增加炉床处理能力的同时,可减少辅助燃料的添加量;提高助燃空气的富氧度,可使炉膛温度快速升高,一般以富氧度的27％~29％为宜.此外,为了稳定地进行直接气化熔融焚烧,要求生活垃圾的低位热值不低于5000kJ/kg;熔融温度的高低取决于灰渣成分,熔融渣组成成分以SiO<,2>-Al<,2>O<,3>-CaO-Fe<,2>OM<,3>四元系为主.经过直接气化熔融焚烧后的残留熔融渣热灼减率达0,渣中的重金属不易浸出,二恶英含量极低,仅为0.0049ngTEQ/g,分解率达99.93％,实现了真正意义上的无害化处理,可直接应用于建筑.由于直接熔融焚烧温度高达1300℃,烟气的停留时间大于2s以上,烟气中的二恶英已被彻底地分解;同时减少了焚烧时其它有害物质的排放量.最后,对生活垃圾熔融渣作为水泥路面砖的骨料进行实验研究,制得的产品具有良好的物理力学性能,完全符合JC446-91《混凝土路面砖》中的要求.熔融渣作为有用资源再生利用.总之,生活垃圾直接气化熔融焚烧技术是一种零排放化生活垃圾处理技术,将推动垃圾处理技术朝无害化、资源化和减量化方向发展.

目录

文摘

英文文摘

昆明理工大学学位论文原创性声明

第一章绪论

1.1城市生活垃圾的来源、分类及特点

1.2城市生活垃圾带来的环境问题

1.3国内外城市生活垃圾处理技术

1.4城市生活垃圾焚烧技术的发展及开发新工艺的意义

1.5课题的提出、研究目的、意义、研究的内容及方法

第二章城市生活垃圾的产生量及特性分析

2.1城市生活垃圾的产生量

2.2城市生活垃圾的组成成分

2.3城市生活垃圾的物理特性

2.4城市生活垃圾的化学特性

2.5昆明市城市生活垃圾的产生量和主要性能测试

2.6小结

第三章城市生活垃圾直接气化熔融焚烧的试验研究

3.1城市生活垃圾直接气化熔融焚烧过程的基础理论

3.2环境保护与资源回收

3.3城市生活垃圾灰渣熔融的试验研究

3.4城市生活垃圾直接气化熔融焚烧的试验研究

3.5小结

第四章城市生活垃圾熔融渣的再生利用研究

4.1城市生活垃圾熔融渣再生利用的可行性

4.2城市生活垃圾熔融渣制水泥路面砖的试验

4.3试验的结果及分析

4.4小结

第五章城市生活垃圾直接气化熔融焚烧炉的热平衡及其经济分析

5.1城市生活垃圾直接气化熔融焚烧炉的热平衡原理

5.2城市生活垃圾直接气化熔融焚烧技术的经济分析

5.3小结

第六章结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录A