垃圾热解气化技术相比与焚烧和填埋,在环保以及污染物控制方面具有明显的优势,被认为是未来最有发展前途的处理方式之一。本文充分了解我国生活垃圾特性,开发生活垃圾热解气化处理系统工艺流程,针对热解气化工艺建立模型,并对生活垃圾热解气化处理工艺方案进行经济性分析,以期为工艺系统的设计和运行提供依据和借鉴。其研究内容主要包括:(1)对我国生活垃圾物理组成、含水率、热值、工业分析以及元素分析特性进行文献调研与总结,并对垃圾热值、工业分析和元素分析的预测方法进行了探讨。(2)结合我国生活垃圾的实际情况,并与合作单位其他工艺系统相配合,开发出一套以自身产生的可燃气为主要热源的生活垃圾热解气化处理工艺系统。(3)针对开发的工艺系统流程,利用物料平衡和能量平衡原理建立与之相对应的预测模型,分析预测热解气化炉的热效率、热损失以及热解气化气的回用率。在垃圾焚烧组分三元图的基础上,绘制垃圾热解气化三元图,以期对进料垃圾是否适宜采用本系统工艺进行判别,进而提出一种利用三元图对进料垃圾组分变化时热解气化气回用率进行预测的方法。并模拟分析了垃圾灰分含量、热解气化炉排烟温度以及过剩空气系数对热解气化效果的影响。(4)基于Aspen Plus平台,建立生活垃圾热解气化平衡模型,将RYield模块和RGibbs模块用于热解段,将RGibbs模块用于气化段。模拟分析气化剂为水蒸汽时,气化温度和气化剂量对产气特性以及碳转化率的影响。结果表明:气化温度在800℃左右,气化剂比例(气化剂/干垃圾)在0.4时热解气化效果最佳。同时在上述最佳工况下,对比分析了四种不同气化剂类型(水蒸汽、二氧化碳、水蒸汽和二氧化碳(0.45/0.55)、水蒸汽和烟气(0.2/0.8))下的产气特性,结果表明:采用水蒸汽和烟气的混合气作为气化剂是一种既经济又高效的方法。(5)以廊坊市为例,初步设计了生活垃圾热解气化系统工艺方案,该方案的设计主要包括垃圾预处理工艺设计、热解气化炉设计以及相关附属设备的设计。最后对本方案进行经济性分析,以10年的成本回收期估算,需要政府给予垃圾处理场一定的补贴费用。