微波熱解工業(yè)固體廢棄物及其氣液產(chǎn)物研究.pdf

1、隨著工業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，工業(yè)固體廢棄物的產(chǎn)量也在逐年增多，如何妥善處置這些固廢是近年來(lái)亟待解決的問(wèn)題之一。新興的微波熱解技術(shù)獲得了許多研究者的青睞，其可以高效、快速地對(duì)工業(yè)固廢進(jìn)行無(wú)害化處置與資源化利用。但是微波熱解技術(shù)還需一定的改善和放大，才能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。
　　本文采用自主設(shè)計(jì)的螺桿移動(dòng)床微波熱解設(shè)備，以糠醛渣、印染污泥兩種工業(yè)固體廢棄物為原料進(jìn)行微波熱解實(shí)驗(yàn)，考察了不同溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、催化劑對(duì)熱解產(chǎn)物的影響，并且采用氣相色譜

2、(GC)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)等檢測(cè)方法重點(diǎn)分析了氣相、液相產(chǎn)物的組成與結(jié)構(gòu)，總結(jié)了微波熱解過(guò)程印染污泥中氮的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)兩種物料的微波熱解過(guò)程進(jìn)行了質(zhì)量衡算、能量衡算和電耗計(jì)算。結(jié)果表明:
　　(1)印染污泥的冷凝液在650℃時(shí)達(dá)到最大產(chǎn)率，為12.86wt％?？啡┰睦淠旱漠a(chǎn)率在550℃達(dá)到最大，為21.49wt％。熱解氣的主要成分為CO2、CO、CH4和H2。

3、印染污泥和糠醛渣的熱解氣產(chǎn)率均隨著熱解溫度的升高而增加，兩者在750℃下獲得最高產(chǎn)率，分別為14.00wt％和40.73wt％。且H2含量也達(dá)到最大值，分別為33.77vol％和28.09vol％。
　　(2)CaO催化劑的使用可以使兩種物料的冷凝液和熱解氣的產(chǎn)率降低，同時(shí)熱解氣中CO2含量也大幅度降低，提高了H2含量。在印染污泥中添加Fe使不可凝氣體的產(chǎn)率比無(wú)催化劑時(shí)增加了5.7wt％，而且優(yōu)化了氣體組成，H2含量增大。向糠醛渣

4、中添加高嶺土、碳酸鉀可以降低冷凝液的產(chǎn)率，增加熱解氣的產(chǎn)率。尤其是添加碳酸鉀可以促進(jìn)二次熱解，獲得最低的冷凝液產(chǎn)率（8.14wt％）和最高的熱解氣產(chǎn)率（51.51wt％）。
　　(3)印染污泥的熱解油中包含芳香族化合物、含氧類(lèi)化合物、脂肪族化合物和一些含有N、P、S原子的化合物等。熱解油中芳香族化合物含量最高，其中大部分是含氮芳雜環(huán)化合物，如吡啶及其衍生物，含量約為30％-50％。溫度對(duì)熱解油成分的影響體現(xiàn)在低溫時(shí)含氧化合物居多，

5、高溫時(shí)芳香族化合物含量占主體地位。而糠醛渣熱解后得到的生物油中含有:(1)酚類(lèi)化合物，如苯酚等;(2)呋喃類(lèi)化合物，如2-呋喃甲醇等;(3)酯類(lèi)化合物，如4-羰基戊酸甲酯等(4)酮類(lèi)化合物，如1-（乙酰氧基）2-丙酮等。
　　(4)HCN和NH3是熱解過(guò)程中釋放的兩種典型的含氮?dú)怏w，NH3主要來(lái)自低溫段的無(wú)機(jī)鹽與蛋白質(zhì)類(lèi)化合物的分解，最大產(chǎn)率為0.65％(650℃);而HCN主要來(lái)自高溫段腈類(lèi)化合物和雜環(huán)含氮化合物的二次裂解，最大

6、產(chǎn)率為12.30％(850℃)。微波熱解過(guò)程中印染污泥的氮回收率為72-91％，且污泥中至少有1/3的氮還保留在固體中。
　　(5)能量衡算結(jié)果顯示，糠醛渣的三相產(chǎn)品能量回收率要比印染污泥的高。在相同實(shí)驗(yàn)條件下（650℃，1rpm），糠醛渣氣、液、固三相產(chǎn)品能量回收率分別為45.69％、0.95％、15.7％。而印染污泥的分別為17％、0.59％、7.64％。當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件為450-750℃，1-9rpm，印染污泥微波熱解的耗電量處于