含盐废渣的热解燃烧特性及双流化床的设计与实验研究

摘要

随着我国工业化进程的不断加快，在生产过程中产生了大量的废弃物，其中化工废渣的排放量逐年增大，对环境带来了污染，并危害人体健康。气化作为一种燃料热转化方式，在废弃物处理方面得到了广泛的研究和应用，它不仅解决了污染问题，还可以获得可燃性气体燃料，供工业化利用或者居民使用。
　　本文通过热重分析实验研究了含盐废渣的热解燃烧特性，分析表明含盐废渣热解和燃烧过程十分复杂。热解过程存在四个失重率较高的温度区域，分别是130-330℃、330-450℃、450-610℃和610-730℃;燃烧存在三个失重率较高的区域，130-300℃、300-640℃和640-950℃。随着升温速率的提高，含盐废渣热滞后现象明显，各阶段起始、终止和各阶段最大反应速率对应的温度都有所升高。20℃/min升温速率下热解和燃烧总失重率分别为57.20％和88.31％。
　　采用Coats-Redefern、Flynn-Wall-Ozawa法和Kissinger法三种动力学模型研究和分析含盐废渣的热解和燃烧动力学参数，并对三种模型所求得的结果进行了对比分析。结果表明Coats-Redefern和Flynn-Wall-Ozawa法计算结果较为理想，Kissinger法计算得到的结果偏差较大。
　　搭建双流化床冷态实验台，研究物料在流化床中的返料器返料特性、系统空隙率分布和物料循环情况等，通过研究表明，系统循环量0～10kg/(m2.s)，为热态试验台的设计提供基础参考数据，也为热态的设计运行积累了经验。
　　在冷态试验的基础上设计并搭建了处理含盐废渣的双流化床蒸汽气化热态试验台，并进行了热态试验调试，为含盐废渣双流化床气化工艺的应用提供参考依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 固体废弃物定义及其分类

1．1．2 固体废弃物处理技术

1．3 化工废渣国内外研究进展

1．3．1 化工废渣国内研究进展

1．3．2 化工废渣国外研究进展

1．4 双流化床气化技术国内外研究进展

1．4．1 国内研究进展

1．4．2 国外研究进展

1．5 课题研究的目的和意义

1．6 本文研究的主要内容

第2章 含盐废渣热解和燃烧特性实验研究

2．1 引言

2．2 热重分析实验内容和分析方法

2．2．1 实验仪器介绍

2．2．2 热重曲线特征参数

2．2．3 实验样品及预处理

2．2．4 实验内容

2．2．5 实验方法

2．3 含盐废渣热解特性实验结果及分析

2．3．1 含盐废渣TG-DTG曲线结果和讨论

2．3．2 升温速率对含盐废渣热解特性的影响

2．4 含盐废渣燃烧特性实验结果及分析

2．4．1 含盐废渣TG-DTG曲线结果和讨论

2．4．2 升温速率对含盐废渣燃烧特性的影响

2．5 含盐废渣热解与燃烧特性对比分析和讨论

2．6 本章小结

第3章 含盐废渣热解和燃烧动力学研究

3．1 引言

3．2 反应动力学基本方程

3．3 热分析反应动力学研究方法

3．3．1 微分法

3．3．2 积分法

3．4 模型的选择

3．4．1 Coats-Redfern法

3．4．2 Flynn-Wall-Ozawa法

3．4．3 Kissinger法

3．5 含盐废渣热解机理及动力学分析

3．5．1 Coats-Redfem动力学模型

3．5．2 Flynn-Wall-Ozawa动力学模型

3．5．3 Kissinger动力学模型

3．5．4 三种动力学模型结果比较

3．6 含盐废渣燃烧机理及动力学分析

3．6．1 Coats-Redfern动力学模型

3．6．2 Flynn-Wall-Ozawa动力学模型

3．6．3 Kissinger动力学模型

3．6．4 三种动力学模型结果比较

3．7 本章小结

第4章 双流化床冷态实验研究

4．1 引言

4．1 双流化床冷态试验台介绍

4．2 布风板阻力特性试验

4．2 石英砂临界流化风速的试验测定

4．2．1 石英砂特性

4．2．2 石英砂临界流化风速理论计算

4．2．3 石英砂临界流化风速实验测定

4．3 系统返料量试验研究

4．4 快速床空隙率实验研究

4．5 双流化床联合运行试验研究

4．6 本章小结

第5章 双流化床气化热态实验研究

5．1 引言

5．2 双流化床气化试验台设计

5．3 双流化床冷态试验

5．3．1 螺旋加料器加料率实验标定

5．3．2 布风板阻力特性实验

5．3．3 双流化床返料量实验测定

5．4 热态实验台调整实验

5．5 本章小结

第6章 全文总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢