城市生活垃圾气化技术研究进展

简单介绍了城市生活垃圾的特点及能源回收方式,指出气化技术是新型的垃圾处理技术,具有高效的能源利用率和良好的环保特性,且气化和熔融技术相结合以其严格的污染控制、显著的减容性和高效的资源回收率等优点被认为是城市生活垃圾焚烧技术最具有潜力的替代技术。综述了城市生活垃圾气化处理技术的原理、工艺流程及其国内外发展现状,分析了现有技术的优缺点,按气化焚烧技术和气化熔融技术的分类对典型的垃圾气化工艺流程进行了重点介绍和分析,并对垃圾气化技术本土化应用的可行性进行了有益探索。     

用吉布斯自由能最小化方法模拟垃圾气化熔融工艺

基于吉布斯(Gibbs)自由能最小化方法建立了城市生活垃圾气化熔融技术工艺模型，模拟计算结果与已有文献的试验结果吻合良好。通过敏感性分析，获得了垃圾气化气体低位热值和熔融温度的相互关系，在此基础上，讨论了城市生活垃圾低位热值、垃圾含水率和气化炉过量空气系数对气化气体低位热值和气化温度的影响规律。结果表明：在无辅助热源情况下，进入熔融炉的气化气体低位热值必须高于3000kJ/m3，其燃烧绝热火焰温度方能达到1 350℃；气化气体低位热值随垃圾低位热值的增大和气化过量空气系数的减小而显著增高；气化温度随垃圾含水率的降低和过量空气系数的增大呈现线性升高趋势。模拟结果可为确定适合气化熔融技术的垃圾基本特性参数提供有益参考。     

气化熔融焚烧工艺与城市生活垃圾热解特性的适应性研究

城市生活垃圾气化熔融技术以其无害化、减量化和资源化优势,成为极具发展潜力的新一代废弃物处理技术。为开发该技术在我国应用的适宜工艺,采用TG-DSC热分析仪,研究了不同终温、升温速率、气氛和含水率下我国城市生活垃圾典型有机混合物的热解特性。研究结果显示,我国采用该技术处理城市生活垃圾,气化温度应控制在600℃~650℃;升温速率、实际空气量与理论燃烧空气量的当量比以及物料含水率是该技术工艺的重要影响参数,应合理控制,以期获得较高的气化效率。     

城市垃圾气化熔融处理技术探讨

介绍了一种崭新的垃圾处理技术——气化熔融技术,它具有彻底的无害化、显著的减容性、高效的能源利用率等优点。对目前存在的几种气化熔融技术进行了分类,详尽介绍了各自的工艺流程、适用条件、主要特点等,分析了气化熔融技术控制二恶英排放的机理。最后结合我国实际情况,提出一套新颖的城市垃圾处理系统:移动床—流化床气化熔融系统。     

垃圾特性对其气化产物影响的研究

在温度为650℃、过量空气系数为0.4的条件下,对城市生活垃圾的4种典型组分(聚乙烯、橡胶、木竹和纸)进行气化试验研究。运用灰色关联分析理论,考察物料性质对气化合成气的影响。CO和H2的主要影响因素为固定碳;CH4和C2H4的主要影响因素为挥发分;CO2和O2的主要影响因素为水分。影响总体气化气的因素依次为:固定碳水分挥发分灰分。     

基于医疗垃圾等离子气化的零碳高效热电联产系统性能分析

为降低医疗垃圾回收与运输环节的成本与风险,实现清洁高效的就地资源化利用,提出一类基于医疗垃圾等离子气化的燃料电池-燃气轮机热电联产系统。根据碳排放需求,创新系统分为常规方案和零碳方案。零碳方案在常规方案的基础上增加了碳捕集子系统,相应地余热利用系统中增加了部分换热设备。以300kg/h等离子气化炉为研究对象,对创新系统的常规方案和零碳方案进行了力学和经济学分析。计算结果表明,常规方案的净发电效率和热电联产效率分别为52.06%和84.34%,零碳方案的净发电效率降低了3.22%,热电联产效率下降了3.22%。等离子气化炉和换热器组是创新系统2种方案最主要的?损来源,约占系统总?损的50%以上。根据经济性分析结果,全生命周期内创新系统常规方案和零碳方案的净现值分别为5737.59万元和4832.46万元,动态回收周期分别为4.62年和5.46年。     

美国成功利用垃圾气化技术发电

据中国电力新闻网消息，美国北达科塔大学能源和环境研究中心(EERC)已经成功地利用生物能发电，其所采用的技术是柴油发电机低成本气化技术。燃料为森林废弃物、劈柴、锯末和农业副产品。     

垃圾衍生燃料气化动力学特性研究

采用气化工艺处理城市固体废物不仅可以从中回收能源,同时还可以降低二次污染的影响。采用热重分析法对垃圾/生物质为1:1、1:2、1:3和纯生活垃圾的RDF样品进行气化研究,通过分析不同物料比、不同升温速率、不同气氛、不同终温对RDF气化反应过程的影响,得出RDF气化反应动力学参数。研究表明随着升温速率的增加,产气中H2的产量呈上升趋势,CO和CH4的产量先升高再降低;随着O2含量的增加,RDF的气化效果越来越好,其气化产气中H2的含量呈上升趋势。     

木块在流化床气化炉内气化特性的试验研究

利用自行设计的小型流化床试验装置系统,对城市生活垃圾中木块组分在不同的反应温度、不同的过量空气系数下进行了空气气化实验。分析了在流化床气化炉中,这些反应条件对木块转化为气化气的影响以及在不同的气化反应条件下,木块气化气成分、产气率、气化气热值及气化效率的变化规律。最后,提出了流化床城市生活垃圾气化熔融技术中一些有价值的运行参数范围。     

模拟垃圾流化床气化特性的实验研究

利用自行设计建造的处理量为2.5 t/d大型流化床气化实验平台,在反应温度为550~750 ℃、空气系数0.4的工况下,对模拟垃圾(municipal solid waste,MSW)进行了气化试验研究,讨论反应产物特性随反应温度的变化规律。结果表明,对于模拟垃圾,在反应温度为650 ℃,空气系数0.4时能自稳定反应,气化气的可燃成分随温度上升而升高, 750 ℃ 时气化气的热值达6.9 MJ/m3,能量转化率63.5%;含碳飞灰的产率占反应物料的10%左右,在1 200 ℃即可以达到完全熔融,其自身热值15~29 MJ/kg。可凝物的产率占到了反应物料的30%~50%,可凝物中水分含量65%~93.5%。     

城市生活垃圾典型可燃组分热解气化动力学参数的实验研究

对成都市生活垃圾中典型可燃组分进行热解气化特性试验,根据TG、DTG曲线描述了各组分的热解气化特性,并阐释各组分在反应温度区间内影响失重的原因。通过所选取的反应机理函数拟合实验结果得出了反应动力学参数,并将试验结果与计算值比较,结果表明各组分有较好的符合性,本文中所选取的反应模型能够准确描述热解气化动力学过程,所获得的热解气化动力学参数能为后续研究提供参考。     

城市垃圾焚烧过程中主要污染物的生成和控制

介绍了城市垃圾焚烧过程中产生的主要污染物如二恶英、酸性气体、CO、颗粒物以及重金属的排放特性。分析和探讨各种污染物的生成机理,并提出了相应的防治措施。     

水分对垃圾焚烧影响的实验研究

以层燃-流化复合垃圾焚烧为研究背景,利用实验方法,从垃圾干燥、层燃、流化燃烧3个方面研究了水分对垃圾焚烧过程的影响。垃圾中的过多水分导致垃圾的干燥过程延长,阻碍了垃圾的起燃,吸水性强的垃圾携带较多水分比吸水性弱的垃圾更能阻碍燃烧。在低温层燃状态下,因水煤气反应等作用,CO生成量随着含水率的增加而增加,高温下由于H2O能促进CO的氧化反应,CO随着含水率的增加而降低。高挥发分PVC、PS、木屑等燃料在层燃状态下可产生较高的CO。随着H2O的增加,N向NO、H向CH4的转化率多呈增加的趋势。而在流化燃烧状态下,随着水分的增加,CO降低,NO降低,表明H2O分子在流化床内对燃烧在机理上有强化作用。     

城市生活垃圾焚烧飞灰基本特性研究

研究了国内3个正在运行的城市生活垃圾发电厂的飞灰。结果表明:焚烧飞灰成分相当复杂,其主要成分是SiO2、CaO、Al2O3和Fe2O3,其次为Na2O、K2O、MgO,还含有少量重金属,如Cd、Cr、Cu、Pb、Zn等,其中Pb、Zn等重金属严重超出危险废物鉴别标准,属于危险废物。飞灰粒径的主要范围在10～100μm之间。焚烧飞灰熔点受成分的影响最为显著,SiO2+Al2O3含量的高低直接影响飞灰试样的熔点,3种焚烧飞灰的熔点由高到低依次为FA3>FA2>FA1。     

高比例新能源电力系统的发展机遇、挑战及对策

环境污染、气候变化、能源安全和可持续发展等问题日益突出,全球主要国家已将新能源列入国家能源优先发展战略,高比例新能源发展面临重大机遇与挑战。在介绍了国内外新能源发展的背景和现状的基础上,分析了中国大规模新能源发展的主要特点,以甘肃为例,研究高比例新能源接入电力系统发展的机遇,分析了面临的送出、消纳、系统稳定、运行控制、经济性和效率等一系列挑战,展望了高比例新能源发展趋势并提出了应对措施。     

流化床垃圾焚烧技术及其污染物排放特性

中国的城市生活垃圾成分复杂、热值低,采用流化床垃圾焚烧技术是一种有效的途径。系统地分析流化床垃圾焚烧炉技术特点,包括锅炉的结构特点和焚烧污染物控制,以及垃圾和煤流化床混烧技术优势,特别是煤与垃圾相对于纯烧垃圾可以有效地抑制和减少二噁英的生成和排放。对一台300 t/d的煤和垃圾混烧的流化床锅炉的排放特性进行了测试和分析,试验结果表明对于低热值的城市生活垃圾,流化床焚烧技术性具有明显优势,垃圾流化床焚烧炉混烧煤的污染物排放完全可以达到国家标准要求。     

城市生活垃圾处理新方式--垃圾衍生燃料

介绍了城市生活垃圾的一种新的处理方式———垃圾衍生燃料。通过对其生产过程、应用过程、燃料特性以及在国外实际应用情况的具体分析,探讨了该种方式在我国垃圾处理领域内的应用前景。