2003年6月鄭州大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)第24卷第2期Journal of Zhengzhou University( Engineering Science)Vol 24 No. 2文章編號1671-683x2003)2-0105-03城市生活垃圾中可燃物的熱解特性實驗分析王秋紅,熊祖鴻2,黃海濤2,李海濱1.華北水利水電學(xué)院動力系,河南鄭州4500452.中國科學(xué)院廣州能源研究所,廣東廣州510070)摘要:從工業(yè)分析和熱解氣體組分等方面詳細討論分析了城市生活垃圾MSW胳可燃組分的熱解特性.從實驗結(jié)果可知,垃圾中眢可燃物的組成及性質(zhì)存在很大的差異直接焚燒處理必然會對焚燒爐的設(shè)計帶來困難.熱解燃燒處理技術(shù)是一種更容易和更有效地控制固體垃圾給城市帶來旳二次污染旳技術(shù)關(guān)鍵詞:城市生活垃圾河燃物熱解特性中圖分類號:X705文獻標識碼:A0引言品被分成兩類,類是可燃物包括紙、布、塑料、食品和橡膠焗一類是不可燃物質(zhì)包括土、玻璃和金垃圾是人類在日常生產(chǎn)生活中不可避免地產(chǎn)屬等.將可燃垃圾在溫度110℃下干燥2h測得其生的廢棄物.隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,人民生活含水量再進一步處理成實驗樣品水平的提高,廢棄物的產(chǎn)量日益增長,且成分也熱解實驗在管式加熱爐里進行實驗中向管在發(fā)生變化.近年來我國旳城市垃圾中有機質(zhì)的式爐的高溫陶瓷管內(nèi)充氮氣以形成惰性氣體環(huán)含量明顯上升其中廢塑料、橡膠等增長顯著.這境.熱解產(chǎn)生的氣體再經(jīng)過GC-20色譜分析儀些物質(zhì)在自然條件下分解緩慢,且密度小,體進行分析得出CO,CO2CH4H2C2H2,C2H氣體積大成分在不同溫度下的含量從而計算出氣體熱值傳統(tǒng)的垃圾處理方式主要以露天堆放或填埋氣體的熱值實際上是單位氣體產(chǎn)物中各種可為主這一方面會占用大量的寶貴土地另一方面燃成分燃燒熱的總和亦即2還會對大氣、土壤和地下水造成嚴重的二次污染Q=30.2C0+25.8H2+85.8CH4+152CnH由于垃圾成分中可燃物的增加、垃圾熱值的提高焚燒成為垃圾處理的主要方式之一.焚燒可使垃2實驗結(jié)果與分析圾減容95%重量減少75%~85%,并可以利用2.1城市生活垃圾工業(yè)分析結(jié)果討論其熱能來供熱和發(fā)電.但是垃圾焚燒存在許多問從表1中可以看出在相同條件下不同垃圾題如劇毒含氯高分子化合物PCD、PCDF、PCB、成分其揮發(fā)份含量、固定碳含量、灰含量及單位產(chǎn)統(tǒng)稱二惡英類物質(zhì))以及含IgPb的飛灰等造氣量是不相同的,且單位產(chǎn)氣量與揮發(fā)份含量不成大氣環(huán)境污染等1.曾有研究發(fā)現(xiàn)無論何種可存在正比例關(guān)系.如白塑料中的揮發(fā)份含量最燃物其氣體成分和熱值都較接近,因此認為熱高達94.6%但其產(chǎn)氣量卻最小.這主要是因為解焚燒較直接焚燒有利白塑料熱分解過程中一方面大分子裂解成小分子解決城市垃圾問題首先要對垃圾本身的性直至氣體另一方面又使小分子聚合成較大分子質(zhì)作全面的了解即部分揮發(fā)份又變成了較大分子的液體油份.熱1實驗部分解產(chǎn)物中碳含量多少視不同的熱解過程而定因中國煤化工有鹵素、硫氮隨著溫實驗樣品為城市生活垃圾首先將原始垃圾樣度CNMHG表現(xiàn)為揮發(fā)份使得垃收稿日期2003-01-29修訂日期2002-03-21作者簡介王秋紅(1973-)女河南省偃師市人華北水利水電學(xué)院助教碩士研究生主要從事熱能動力及能源方萬方106鄭州大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)2003年表1城市生活垃圾工業(yè)分析結(jié)果圾熱解產(chǎn)生更多的揮發(fā)性物質(zhì)相反低溫則增加ab. 1 Proximate analysis of Msw( municipal solid wastes)碳分的比例樣品揮發(fā)份/%固定碳/%灰份/%單位產(chǎn)氣量2.2城市生活垃圾熱解氣體組分的分布(mg-1)垃圾中各可燃物的熱分解分兩個溫度段來討11.90布73.6518.706.70172.16論即低溫450℃以下和高溫850℃試樣約5g廚余45.5012.5041.75113.8通過各物質(zhì)在管式爐熱解后產(chǎn)生的氣體分析對塑料53.7019.8086.39草木63.6517.9518.40各可燃物的熱解特性作進一步的探討,分析結(jié)果橡膠491519.2531.60見表2白塑料94.602.452.8545.65混合樣56.9016.2026表2生活垃圾分類樣品熱解氣體組分和產(chǎn)量Tab 2 Gases yield and distribution of classified MSw pyrolysis樣品組分的體積分數(shù)/%CHACOCHa熱值(km-3)產(chǎn)量(18.440.500.566164.01紙8.270.273638.51絲織物0.9241.137.790.52118.5911.508.770.850.58食品13.1610.160.453.162.410740.34108.21塑料4.821.072.772.596233.801812.497.797.9315516.70白塑料1.123.500.897300.8328.7617.90l1.16204933.818.38213236.6012.740.390.598101,38木屑6.4421.691.2410128.8537.682.163.428604.7013.69橡膠9,103,454.248847.813.750.500.362795.63混合物7.3548.704.3929676.2491.33從表2中數(shù)據(jù)可以看出盡管各種可燃物的保持氣體狀態(tài).木料在低溫和高溫階段產(chǎn)生的熱組成有很大的差異但其熱解氣的組成卻很相似.解氣體含量基本相等這表明兩個溫度的熱解過除了塑料、白塑料、橡膠產(chǎn)氣量較低外其他物質(zhì)程是相似的只是在高溫階段產(chǎn)生出更多的熱解產(chǎn)氣量都很大這是因為塑料、白塑料、橡膠為高氣體分子化合物熱解后產(chǎn)生的揮發(fā)份部分轉(zhuǎn)化為焦從表2還可以得知橡膠的熱解氣體在低溫油的結(jié)果.廢紙的熱解氣體組分CO含量是最高和高溫兩個階段的熱值差別很小.橡膠的熱解氣的塑料和橡膠是最低的.食品、塑料、白塑料和體在低溫和高溫兩個階段除了CO,的含量差別木料產(chǎn)生的熱解氣H2和CH含量較高而布產(chǎn)生很大外其它組分的差別很少但由于在高溫階段的熱解氣H2和(含量很低.木料和紙產(chǎn)生的產(chǎn)生出更多的熱解氣體因而熱解氣體的總熱值熱解氣中CH和CH含量比其它種類要低洏而在高溫階段還是增加的.由以上分析可推斷熱塑料產(chǎn)生的熱解氣C2H4和C2H含量是最高的解只有達到高溫階段才是完整的木料和橡膠的由此可分析出木料和紙的熱值與其它種類相比有熱凵中國煤化工熱解時間有關(guān)很大差別的原因CNMHG城市固體垃圾的成分從表2也可知幾乎所有的樣品都是在高溫多樣且每種成分都有自己的熱解特性這意味著階段產(chǎn)生岀大部分熱解氣體而白塑料在低溫和不能把城市固體垃圾看作是一種單一的可燃物進高溫兩個階段產(chǎn)生的熱解氣體量基本相等這是行研究因為熱解過程饗部分白塑料液化只有一部分相比較而言熱解燃燒是一種有前景的城市第2期王秋紅等城市生活垃圾中可燃物的熱解特性實驗分析107固體垃圾處理技術(shù)在這種技術(shù)中熱解和燃燒是化學(xué)過程.在這個反應(yīng)中將岀現(xiàn)有機物斷鏈、異分兩個階段進行的.首先堿市固體垃圾經(jīng)熱解構(gòu)等反應(yīng)其熱解的中間產(chǎn)物一方面進行大分子產(chǎn)生可燃氣體這種成分比較一致的熱解氣體再裂解成小分子直至氣體的過程另一方面又使小經(jīng)燃燒溻一方面熱解過程需要的熱量可從燃燒分子聚合成較大的分子階段的放熱反應(yīng)供給垃圾中各種可燃物的組成及性質(zhì)的很大差異3結(jié)論必然會對直接焚燒爐的設(shè)計帶來困難但由于它們的熱解具有共性因此可以設(shè)想垃圾熱解后再由城市生活垃圾的工業(yè)的分析可知物料含焚燒將會大大提高垃圾的利用率有較多的揮發(fā)分,對垃圾中的可燃物其主要構(gòu)成是碳水化合物.相對于煤等固體燃料而言垃參考文獻:圾可燃物是一種非常雜亂的松散結(jié)構(gòu)具有比煤「1] OLIE K ,VERMEULEN P L HUTZINGER O. Chlorodiben更多的長側(cè)鏈因而其熱解的反應(yīng)活性在較低溫zo-p- dioxins and chlorodibenzofurans are trace compo度時就可顯示出來.而且由于垃圾可燃物元素nents of fly ash and flue gas of some muni中含有較多的氧元素氫元素相對較少所以其揮in the Netherland J Chemosphere 199768):455發(fā)物的熱值較低459垃圾熱解過程是一個復(fù)雜的、同時的連續(xù)的[2]王中民,城市垃圾處理與處置M]北京沖國建筑工業(yè)出版社,1991Study on Pyrolysis Mechanism of Combustibles in Municipal Solid Wastes( MSw)WANG Qiu-hong, XIONG Zu-hong, HUANG Hai-tao, LI Hai-bin2(1. Department of Power North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power, Zhengzhou 450045, China;2, Guangzhou Institute of Energy Conversion Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510070, ChinaAbstract: Based on the experimental results of proximate and pyrolysis analysis the pyrolysis characteristics ofcombustibles in municipal solid wastes( MSW ) are discussed and analyzed in this paper. It can be known fromest data that there exists big difference among the combustibles on the composition and features. Therefore it isficult to design an incinerator of good performance for direct MSW incineration. Compared to direct incineration ofysis-combustion of MSw is easier to control the second pollution on citiesKey words: municipal solid wastes( MsW): combustibles pyrolysis characteristics中國煤化工CNMHG