城市生活垃圾中低温热解特性研究
近年来，由于世界能源、资源日益紧张以及各种垃圾资源化利用方法的出现，城市垃圾已从单纯收集、运输、处理、填埋的狭窄概念转向抑制垃圾生产、提高垃圾资源化利用率上来。城市垃圾作为一利资源被开发利用已是大势所趋。本文通过介绍国内外的垃圾处理现状，比较填埋法、堆肥法、焚烧法、热解法等的优缺点，尤其是热解技术处理垃圾的优越性，显示出热解法将是垃圾处理的一个重要方向之一，对其研究已成为相关专业研究的前沿问题。
本研究使用自行设计和制造的、旨在模拟工业化实际设备中热解特性的小型外热式固定床实验装置，以城市生活垃圾中典型的可热解成分组成的混合物为实验物料，进行300℃～700℃的一系列垃圾热解实验。研究了在具有一定规模的小型固定床热解实验装置中，城市生活垃圾热解过程中的温度场变化规律，以及热解反应时间、热解产物分布、挥发分的析出率等受热解温度影响的内在机理特征。
热解气作为垃圾热解的重要产物之一，其成分变化特性直接影响其后的热利用。热解气的成分含量和热值的平均值，均随热解温度呈现一定的变化规律。在本文的实验中，设定温度为300℃～700℃的范围内，其热值在5.4MJ/m3～15.13MJ/m3之间变化。热解气中除H2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6这六种主要气体外，还含有NOx、HCl、H2S、NH3、O2、C3、C4、C5碳氢化合物及高烃类气体等，且热解温度越高这些气体的含量越大。
文中还对热解的剩余物——半焦物质进行了元素分析和工业分析，分析表明其热值在21MJ/kg～24.7MJ/kg之间，可以作为固体燃料利用，但其元素成分和工业成分均随热解温度发生变化，且影响着半焦的燃烧特性。
通过对热解过程的能量分析，表明本实验物料热解需要的能量完全可利用热解产物来提供，而不需要其它辅助热源。
针对城市生活垃圾的特点，本文采用当量导热法的概念，将城市生括垃圾在热解过程中复杂的传热过程简化为纯导热过程，建立了一套求解固定床热解反应器中物料温度场的传热学模型。通过与实验数据的比较，表明该模型具有一定的实用性。
城市生活垃圾;低温热解;传热模型;温度场;固定床
天津大学
博士
热能工程
张于峰
2005
中文
X799.3;O621.259.1
117
2006-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）