【摘 要】
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随着我国城市化进程的加快,城市生活垃圾(MSW)不断增加,MSW的处理已经成为了城市发展中的一大难题。由于焚烧法是减少垃圾处理量和填埋场空间需求的有效途径,因此得到了世界各国的广泛关注和应用。但燃烧过程会产生HCl等物质,有可能造成二次污染。为了能够有效控制二次污染、推进垃圾焚烧进程,HCl的脱除很重要。因此,需要探索一种高效、经济的理想脱氯剂,以便在MSW焚烧过程中有效脱除HCl。文中对水滑石(
【基金项目】
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">国家自然科学基金项目“基于O2/CO2燃烧优化与吸收剂调质技术的HCl耦合控制研究”(51606071); 2/CO
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随着我国城市化进程的加快,城市生活垃圾(MSW)不断增加,MSW的处理已经成为了城市发展中的一大难题。由于焚烧法是减少垃圾处理量和填埋场空间需求的有效途径,因此得到了世界各国的广泛关注和应用。但燃烧过程会产生HCl等物质,有可能造成二次污染。为了能够有效控制二次污染、推进垃圾焚烧进程,HCl的脱除很重要。因此,需要探索一种高效、经济的理想脱氯剂,以便在MSW焚烧过程中有效脱除HCl。文中对水滑石(LDH)进行钙基改性,采用多种实验方法,着重研究改性LDH对MSW燃烧行为及脱氯特性的影响,为后续实际运用改性LDH作为脱氯剂提供理论支撑。具体工作如下:(1)利用共沉淀法对LDH进行钙基改性,制备出改性LDH。并通过扫描电子显微镜(SEM)分析了燃烧过程中改性LDH的表面形貌,发现未改性LDH在燃烧反应初期具有更好的HCl吸收结构,但在后期颗粒表面变得模糊,毛孔数量减少,而改性LDH在后期仍能保持相对完整的多孔结构。因此,总体来说改性LDH在结构上更利于长期吸收HCl。这是因为使用钙基对LDH进行改性,既保留了特殊双层结构,更加稳定,又能显著提高脱氯率。(2)利用管式炉进行MSW和脱氯剂共混燃烧,通过离子色谱仪测出尾气中氯含量,并计算脱氯率。实验发现,改性LDH的脱氯率普遍高于未改性LDH,更适合作为脱氯剂使用。最适合改性LDH脱氯的温度区间是700~800℃,并且加入10%~20%CO2有利于提高它的脱氯率。因此,采用烟气再循环和适当提高燃烧气氛中的CO2浓度可以为改性LDH脱氯创造更好的条件。(3)通过热重分析仪、红外光谱仪联用,研究了改性LDH对MSW燃烧行为的影响。根据燃烧特性参数发现,改性LDH对城市生活垃圾的燃烧抑制作用更为明显,且随着其比例增加,抑制作用越强。基于经济性、燃烧强度、HCl脱除率和脱氯剂利用率的综合考虑,改性LDH的适宜添加比例在30%~40%之间。(4)采用FWO法和Friedman法建立了燃烧反应动力学模型,计算出不同转化率下燃烧活化能E和指前因子A。MSW单独燃烧所需表观活化能为218.23 kJ/mol,与20%、30%、40%改性LDH混合燃烧活化能分别升高到288.93、272.04、266.17 kJ/mol,表明改性LDH会阻碍MSW的燃烧。
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