【摘要】：我國(guó)2009年的危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量達(dá)到1430萬(wàn)噸,由于危險(xiǎn)廢物形態(tài)復(fù)雜,回轉(zhuǎn)窯焚燒是一種比較適宜的安全處置方式。目前對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒特性、灰渣特性的研究尚不深入,回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中缺乏必要的指導(dǎo),在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了危險(xiǎn)廢物焚燒效果不佳、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)渣、耐火材料腐蝕、污染物排放不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。依托國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)重點(diǎn)項(xiàng)目課題“危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與示范”(2007AA061302)和浙江省重大科技專項(xiàng)“工業(yè)危險(xiǎn)廢物新型回轉(zhuǎn)窯集成系統(tǒng)處置技術(shù)示范工程”(2007C13084),本文對(duì)幾種典型危險(xiǎn)廢物的熱解、燃燒特性開展了基礎(chǔ)研究工作,并對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒處置工程應(yīng)用進(jìn)行試驗(yàn)研究,為現(xiàn)有的危險(xiǎn)廢物熱處置研究提供有益的補(bǔ)充,為回轉(zhuǎn)窯危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化提供支持。 本文首先運(yùn)用化學(xué)熱力學(xué)平衡模擬和試驗(yàn)研究對(duì)危險(xiǎn)廢物在不同熱處置條件下的氣體生成特性進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn),危險(xiǎn)廢物熱解產(chǎn)物主要是H20、C2H4、C2H2、H2和CO,隨著溫度的升高,熱解氣態(tài)產(chǎn)物出現(xiàn)進(jìn)一步分解。在較低的過(guò)量空氣系數(shù)條件下,危險(xiǎn)廢物的氣化產(chǎn)物主要是CO、H2O、H2、和CH4,研究發(fā)現(xiàn),少量O2有利于危險(xiǎn)廢物在熱分解過(guò)程中CH4、H2和CO的生成。在危險(xiǎn)廢物熱處置過(guò)程中,絕大部分C1元素在300-600℃之間以HCl的形式釋放析出,危險(xiǎn)廢物焚燒過(guò)程中,S02是最主要的含S污染物。 利用熱重-紅外分析方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和動(dòng)力學(xué)分析表明,危險(xiǎn)廢物燃燒過(guò)程的揮發(fā)份析出階段與其熱解過(guò)程的揮發(fā)份析出階段具有相似的熱分解特性,而氧氣對(duì)危險(xiǎn)廢物的熱分解具有明顯的促進(jìn)作用,使熱分解溫度提前,表觀活化能降低。研究發(fā)現(xiàn),危險(xiǎn)廢物熱解氣態(tài)產(chǎn)物的析出主要集中在200-500℃之間,大部分危險(xiǎn)廢物在700℃之前燃燼。高揮發(fā)份危險(xiǎn)廢物的熱解氣態(tài)產(chǎn)物析出較為集中,析出氣體具有較高的濃度；高氮含量有機(jī)危險(xiǎn)廢物熱解氣中含有大量的HNCO,高硫危險(xiǎn)廢物熱處置過(guò)程中的主要?dú)鈶B(tài)污染物是S02。有機(jī)化工污泥的固定碳燃燒階段持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),且大部分失重都在固定碳燃燒階段完成。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),升溫速率的提高對(duì)危險(xiǎn)廢物熱解產(chǎn)物成分的影響較小 針對(duì)較高重金屬含量的制革污泥的研究發(fā)現(xiàn),其具有較好的燃燒特性。制革污泥在揮發(fā)份燃燒初期有少量有機(jī)酸析出,800℃時(shí)基本燃燼,超過(guò)900℃以后,制革污泥燃燒灰渣開始出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象。為避免制革污泥焚燒過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)渣,并有效減少重金屬的揮發(fā),可以選擇800℃為制革污泥的最佳燃燒溫度。 本文利用計(jì)算流體軟件,對(duì)危險(xiǎn)廢物在兩段式回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)內(nèi)的燃燒過(guò)程進(jìn)行了不同運(yùn)行工況條件下的模擬。研究發(fā)現(xiàn),在回轉(zhuǎn)窯的后部區(qū)域,煙氣流速存在明顯的分層現(xiàn)象。在額定負(fù)荷和配風(fēng)條件下,危險(xiǎn)廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)較為充分的燃燒,增加窯頭部位的送風(fēng)量以后,窯內(nèi)煙氣流速分層現(xiàn)象提前,窯內(nèi)高溫區(qū)域前移,危險(xiǎn)廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒完全程度提高,二燃室的燃燒現(xiàn)象明顯減弱。模擬研究表明,投用窯頭助燃燃燒器可以在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部形成一個(gè)穩(wěn)定的沿著回轉(zhuǎn)窯軸向分布的高溫區(qū)域,有助于促進(jìn)窯內(nèi)溫度的穩(wěn)定和危險(xiǎn)廢物在窯內(nèi)的燃燒。 對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒處置工程應(yīng)用的研究發(fā)現(xiàn),兩段式回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)完全可以滿足危險(xiǎn)廢物焚燒和污染物排放控制要求,穩(wěn)定運(yùn)行期間二VA英排放濃度只有0.016-0.035 TEQ ng/m3,但回轉(zhuǎn)窯內(nèi)存在較大程度的結(jié)渣隱患。危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰呈現(xiàn)明顯的小顆粒團(tuán)聚特征,底渣質(zhì)地致密,具有明顯的燒結(jié)跡象,灰渣中部分重金屬含量較高。通過(guò)對(duì)不同部位灰渣采樣的分析,研究了危險(xiǎn)廢物在高溫焚燒條件下的灰渣特性,以及煙氣流動(dòng)方向飛灰的形成過(guò)程和小顆粒的團(tuán)聚過(guò)程,以及小顆粒在大顆粒表面富集的過(guò)程,為危險(xiǎn)廢物焚燒應(yīng)用及污染物排放控制提供借鑒。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X705

【引證文獻(xiàn)】

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1 岳守艷;氧化球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)粉料對(duì)耐材的侵蝕及二者粘結(jié)機(jī)理研究[D];中南大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：2676284