生活垃圾協(xié)同污泥制備衍生燃料(RDF-5)及其熱力特性研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，2004年我國(guó)超過(guò)美國(guó)成為全球生活垃圾產(chǎn)生量最大的國(guó)家，許多城市和地區(qū)的生活垃圾處理面臨巨大的挑戰(zhàn)。重慶市主城區(qū)的填埋場(chǎng)開(kāi)始接近飽和，大多數(shù)區(qū)縣的填埋場(chǎng)均超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。污泥是城市污水處理過(guò)程中不可避免的副產(chǎn)物，重慶市的污泥年產(chǎn)量達(dá)54萬(wàn)噸，急需妥善處理。本文以重慶市生活垃圾為例，協(xié)同污泥制備衍生燃料(RDF-5)，為區(qū)縣生活垃圾處理問(wèn)題提供“鄉(xiāng)鎮(zhèn)收集-區(qū)縣制備-跨區(qū)域集中處理”的理論支撐，同時(shí)探索了污

2、泥處理處置的新方向。
　　首先，對(duì)重慶市的生活垃圾開(kāi)展調(diào)查研究，了解城市和農(nóng)村生活垃圾的現(xiàn)狀，探討其制備RDF-5的可行性。其次，根據(jù)重慶市生活垃圾的特點(diǎn)，考察含水率、成型壓力和原料配比對(duì)制備RDF-5的影響。在此基礎(chǔ)上，摻入污泥協(xié)同制備SS-RDF-5，并考察其較優(yōu)的制備參數(shù)。然后，采用同步熱分析儀對(duì)RDF-5及其制備原料進(jìn)行了熱重分析，根據(jù)分段燃燒/熱解模型對(duì)RDF-5和其原料進(jìn)行了動(dòng)態(tài)擬合，得到了相應(yīng)的擬合反應(yīng)方程、反應(yīng)級(jí)數(shù)

3、、活化能和反應(yīng)頻率因子等熱力特性參數(shù)。另外，通過(guò)testo350煙氣分析儀考察了RDF-5燃燒煙氣中氣態(tài)污染物的釋放情況；并借助掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外變換光譜(FTIR)等分析了灰渣中重金屬的形態(tài)分布。最后，本文落腳于制備RDF-5的溫室氣體排放因子和經(jīng)濟(jì)效益分析。通過(guò)生命周期評(píng)價(jià)(LCA)和政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)的溫室氣體名錄導(dǎo)則評(píng)估了制備RDF-5溫室氣體排放量（以當(dāng)量二氧化碳計(jì)）。在上述研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上得到了

4、以下結(jié)論：
　　(1)重慶市的生活垃圾中有機(jī)成分含量較高，熱值基本滿(mǎn)足焚燒要求，剔除不可燃等惰性成分后，可制備衍生燃料。
　　(2)橡塑類(lèi)、紙類(lèi)、竹木、織物類(lèi)和廚余比例分別為15%、6%、15%、9%和55%，含水率為8%，成型壓力為10 MPa時(shí)制得的RDF-5物理特性?xún)?yōu)良，延展率僅為41.18%，7天耐性指數(shù)(IRI)為61。
　　(3)用污泥替代原料中的廚余組分來(lái)制備RDF-5是可行的，污泥、橡塑、紙類(lèi)、織物和竹

5、木的干燥基占比分別為32.8%、39.54%、15.72%、6.24%和5.71%時(shí)，原料含水率為10%，成型壓力15 MPa制得的RDF-5顆粒能滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間堆放和長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)囊蟆?br>　　(4)分段動(dòng)態(tài)模型能較好地對(duì)制備原料及 RDF-5的燃燒和熱解熱力學(xué)進(jìn)行擬合：橡塑類(lèi)的燃燒為四段燃燒（2、1/2、2/3和2級(jí)燃燒反應(yīng)），其熱解可用一個(gè)2級(jí)反應(yīng)擬合；紙類(lèi)的燃燒和熱解均可用四段動(dòng)態(tài)模型擬合（1、1/2、2/3和1/3級(jí)燃燒反應(yīng)；1

6、/2、1、2、1和2級(jí)熱解反應(yīng)）；竹木類(lèi)可用兩段燃燒模型擬合（1/3和1/2級(jí)燃燒反應(yīng)），三段熱解模型擬合（2、1和2級(jí)熱解反應(yīng)）；織物類(lèi)可用兩段燃燒反應(yīng)擬合（兩個(gè)1級(jí)燃燒反應(yīng)），三段熱解反應(yīng)模型擬合（1/3、2和2級(jí)熱解反應(yīng)）；廚余類(lèi)可用6個(gè)連續(xù)的1級(jí)燃燒反應(yīng)擬合，三段熱解反應(yīng)擬合（1、3/2和3/2級(jí)熱解反應(yīng)）；污泥可用5段燃燒模型擬合（三個(gè)2/3級(jí)和2個(gè)2級(jí)燃燒反應(yīng)），三段熱解模型擬合（1/3、3/2和3/2級(jí)熱解反應(yīng)）；RDF-

7、5可用7段燃燒模型擬合（1/3、3/2、3/2、2、2、1/2和1級(jí)燃燒反應(yīng)），四段熱解模型擬合（1/3、1、2和2級(jí)熱解反應(yīng)）。
　　(5)可燃性從大到小的順序?yàn)閺N余>織物>RDF-5>竹木>塑料>紙類(lèi)>污泥；綜合燃燒特性指數(shù)從大到小的順序?yàn)閺N余>織物>污泥>RDF-5>竹木>塑料>紙類(lèi)。
　　(6)在制備RDF-5時(shí)摻入一定量的鈣，使得RDF-5燃燒時(shí)產(chǎn)生的HCl和Ca2+發(fā)生反應(yīng)生成鈣鹽（CaCl2），一方面大大降低了

8、燃燒煙氣中HCl的含量，另一方面也能降低熱解副產(chǎn)物焦油的產(chǎn)生量。RDF-5燃燒后灰渣中的重金屬含量遠(yuǎn)低于其熱解焦炭中的含量；RDF-5燃燒/熱解灰渣中含有羰基、C-Cl-1等復(fù)雜化合物，對(duì)殘留重金屬有一定的吸附效果；鈣類(lèi)添加劑對(duì)重金屬的形態(tài)分布有一定的影響，導(dǎo)致灰渣中Pb和Cr的生物可利用性指數(shù)(BI)增大，Zn的生物可利用性指數(shù)降低。
　　(7)生活垃圾衛(wèi)生填埋和焚燒處理，以及用于制備衍生燃料，三種處理方式的溫室氣體的排放因子分