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随着我国经济的迅速发展,居民生活水平不断提高,餐厨垃圾的产生量日益增大。然而,大部分餐厨垃圾尚未得到有效合理的处理利用。热解方法由于能够有效实现固体废弃物的无害化、减量化、资源化利用而在固体废弃物处理方面得到广泛应用。本文围绕热解方法处理餐厨垃圾进行了一系列的研究。 利用热重-红外联用技术及管式炉反应器研究了餐厨垃圾的热解行为。首先进行了餐厨垃圾的热解动力学计算。餐厨垃圾的热解过程分为两个阶段,温度区间分别为30~354℃、354~650℃。两个阶段热解动力学反应模型函数积分形式均为g(α)=(1-α)-1-1,但第二阶段活化能较大,热解过程第二阶段需要更高的反应能量。热解温度为500℃时可基本满足餐厨垃圾的减量化处理要求。对升温速率为19.75℃/min,热解终温为500℃的热解产物进行了分析。结果表明,气体产物主要是CO和CH4;固体产物焦的恒容低位发热量为20.33 MJ/kg;液体产物焦油主要是醇和烃,占焦油总量的70.55%。通过分析不同热解温度焦的红外谱图、元素组成及热解过程的小分子气体释放规律,探究了餐厨垃圾的热解机理。290℃时,餐厨垃圾中肽键断裂,释放出大量CO2和CO;350℃时,脂类化合物已经完全分解或挥发;500℃时,焦中甲基及亚甲基峰消失,释放出大量烃类;未分解的物质主要是淀粉。最后考察了升温速率对热解产物分布的影响。提高升温速率,焦收率基本不变,焦油收率下降,气体产物收率增加。 对餐厨垃圾热解产物焦进行了气化实验研究。在热重分析仪内进行了餐厨垃圾热解焦的CO2气化实验,使用混合反应模型求得餐厨垃圾热解焦的气化动力学参数。在管式炉反应器内进行了餐厨垃圾热解焦的CO2及水蒸气气化实验,考察气化温度对产气量及气体成分的影响。结果表明,800℃时,餐厨垃圾热解焦即可完全气化。提高气化温度,气化产气量及产气速率增加。CO2气化气体产物主要是CO,水蒸气气化气体产物主要是CO、H2和CO2。水蒸气气化温度明显低于CO2气化温度;提高气化温度,水蒸气气化气中CO含量升高,CO2含量降低,这些现象可由热力学计算得到合理的解释。 最后,按照实验室的要求,设计了一套额定处理量5 kg/h的快速热解反应系统。该系统主要由螺旋进料器、鼓泡流化床反应器、旋风分离器和冷凝器组成,可用于餐厨垃圾等的连续快速热解制热解油。