熔融温度对城市生活垃圾焚烧飞灰旋风熔融试验特性的影响

采用自行设计的旋风熔融系统对焚烧飞灰进行熔融试验，研究了不同熔融温度条件下熔渣的微观形貌及熔融过程中重金属行为。结果表明，旋风熔融处理系统设计合理，系统能够协调稳定运行，使用方便；旋风熔融可有效地固溶焚烧飞灰中的重金属，易于焚烧飞灰的大规模处理。在较低熔融温度下(1250~1300℃)，试样仅发生烧结反应或部分熔融；较高的熔融温度(>1350℃)可使试样完全转化为玻璃态。在1250~1 400℃范围内，Ni、Cr、Cu、Co、Mn的固溶率随熔融温度的升高呈缓慢增长趋势，而熔融温度变化对As、Pb、Cd、Zn的固溶率影响显著。熔融产物中Zn、Cr、Pb、Cu、Cd、Hg等重金属浸出率均非常低，低于美国EPA标准限值。     

气氛对焚烧飞灰熔融过程中重金属行为的影响

在小型熔融炉上将焚烧飞灰进行熔融处理实验,系统地研究了不同气氛对几种重金属固溶、挥发行为的影响,并用扫描电镜对试样微观结构进行了分析。结果表明,在氧化性气氛下重金属Cr、Ni、Cu、As的固溶率与其熔沸点呈正相关,固溶率依次为:Cr>Ni>Cu>As;低沸点重金属Pb、Cd、Hg等在熔融过程中均有很高的挥发性,由于熔融时Zn易形成Zn2SiO4、ZnSiO3和ZnAl2O4等不易挥发的化合物,故其挥发率较低。还原性气氛有利于Ni、Cr、Cu和As的固溶,有助于Hg、Cd、Zn的挥发,但对Pb的挥发却有抑制作用,Pb的挥发率在1100~1400℃范围均小于50%。还原性气氛下飞灰的熔融效果明显优于氧化性气氛,低沸点重金属的挥发率也高于氧化条件,熔渣断面气孔基本消失,且表面平整光滑,结构致密紧凑。     

不同氧化物对焚烧飞灰旋风熔融过程中重金属迁移行为的影响

利用自行设计的0.2MW旋风熔融炉研究了不同氧化物(CaO、SiO2和MgO)对焚烧飞灰熔融过程中重金属迁移行为的影响。结果表明:CaO掺杂量为5%时可抑制熔融过程中重金属的排放;SiO2和MgO的掺杂有利于重金属向熔渣中迁移。烟气中As、Cd、Zn、Pb的比例随SiO2掺杂量的增加而减少,而Cu、Co、Mn的在熔渣中的比例显著提高。烟气中重金属含量随着MgO掺杂量的增加呈先减小后增加的趋势,在10%左右达到最低。当MgO掺杂量为10%时,As、Zn、Cd、Pb、Hg大部分迁移至熔融飞灰或烟气中,由高到低顺序为:HgAsZnPbCd。对于Cu、Co和Mn,迁移至熔渣中范围约在45.5%~59.4%之间,而在烟气中的比例在23.8%~26.3%之间。XRD分析表明,飞灰中掺杂5%的CaO后,熔渣中为:CaSiO3、CaAl2Si2O8、Ca2Al2SiO7、Fe2SiO4。随着SiO2掺杂量的增加,熔渣中Ca2Al2SiO7、CaSiO3等晶体的份额下降,有利于熔渣中形成玻璃态无定形物质,可显著提高重金属迁移到熔渣的比例。当试样中MgO掺杂量为10%时,熔渣中的主要晶相为:(MgFe)2SiO4、Fe3Al2Si3O12、Ca2MgSi2O7,其熔渣玻璃化程度较好。     

SiO2添加剂对城市垃圾焚烧飞灰熔融特性的影响

在小型熔融实验台上,将不同比例的SiO2与焚烧飞灰均匀混合进行熔融处理实验,系统地研究了SiO2掺入量对熔融试样的重金属分布、浸出毒性等方面的影响。结果表明,飞灰SiO2掺入量对焚烧飞灰熔融特性有显著影响,SiO2添加剂可有效控制焚烧飞灰重金属污染物。当Cr,SiO2掺入量为15%时,Cr的固溶率达到最高,为106.3%;对于Ni,Cu和As,当SiO2的掺入量低于15%时,有利于它们的固溶率提高,但SiO2掺入量超过15%时,3种重金属的固溶率与SiO2掺入量成反比。对于Cd、Pb、Zn,三者的挥发率均随SiO2的添加量增加而减少,但SiO2对Zn的挥发抑制作用较明显,而对Pb,Cd的挥发有较弱影响;SiO2掺入量对Hg的挥发几乎没有影响。当SiO2掺入量超过20%时,熔渣断面平整且结构致密,呈细条纹状,表面无任何孔隙。随着SiO2掺入量的增加,试样收缩率趋于线性增长,熔渣密度则缓慢减小,熔融体中重金属的浸出率呈减少趋势。     

不同氧化物对焚烧飞灰旋风熔融过程中重金属迁移行为的影响EI北大核心CSCD

利用自行设计的0.2MW旋风熔融炉研究了不同氧化物（CaO、SiO2和MgO）对焚烧飞灰熔融过程中重金属迁移行为的影响。结果表明：CaO掺杂量为5%时可抑制熔融过程中重金属的排放;SiO2和MgO的掺杂有利于重金属向熔渣中迁移。烟气中As、Cd、Zn、Pb的比例随SiO2掺杂量的增加而减少,而Cu、Co、Mn的在熔渣中的比例显著提高。烟气中重金属含量随着MgO掺杂量的增加呈先减小后增加的趋势,在10%左右达到最低。当MgO掺杂量为10%时,As、Zn、Cd、Pb、Hg大部分迁移至熔融飞灰或烟气中,由高到低顺序为：Hg〉As〉Zn〉 Pb〉Cd。对于Cu、Co和Mn,迁移至熔渣中范围约在45.5 %~59.4 %之间,而在烟气中的比例在23.8%~26.3%之间。XRD分析表明,飞灰中掺杂5%的CaO后,熔渣中为：CaSiO3、CaAl2Si2O8、Ca2Al2SiO7、Fe2SiO4。随着SiO2掺杂量的增加,熔渣中Ca2Al2SiO7、CaSiO3等晶体的份额下降,有利于熔渣中形成玻璃态无定形物质,可显著提高重金属迁移到熔渣的比例。当试样中MgO掺杂量为10%时,熔渣中的主要晶相为：（MgFe）2SiO4、Fe3Al2Si3O12、Ca2MgSi2O7,其熔渣玻璃化程度较好。     

添加剂对污泥流化床焚烧过程重金属迁移特性影响

通过流化床焚烧试验 ,主要考察了焚烧温度、添加剂 (CaO和NaCl)对污泥焚烧过程中重金属元素 (Cu、Zn、Pb、Cr、Ni和Cd)的残留特性和固化率的影响情况 ,以寻找重金属在焚烧底灰中的迁移规律。研究表明 ,添加NaCl导致大多数重金属的固化率降低 ,说明氯含量的增加会妨碍重金属在焚烧过程中向底灰中迁移 ,但对Ni而言 ,其影响并不显著。随着焚烧温度的升高 ,6种重金属元素的固化率顺序为 :Pb >Cu >Cr>Ni>Cd >Zn ,与它们的挥发性呈明显的负相关关系     

炉内添加剂对垃圾焚烧过程中重金属捕集影响的试验研究

在管式炉内对垃圾焚烧过程中不同炉内添加剂下重金属Zn、Cu、Pb、Cd、Cr的捕集效果进行了研究,用原子吸收分光光度计和扫描电镜–能谱仪对焚烧底渣中重金属分布、底渣表面形貌和表面元素分布进行了分析。结果表明,1 000℃下垃圾焚烧底渣结构形貌非常复杂,主要有针状、层状、颗粒状结构,极少部分呈轻微融化状态;底渣消解宜使用HCl/HNO3/HF/HClO4而不应使用王水;在无添加剂情况下垃圾中重金属挥发性顺序为:Pb>Cd>Cu>Cr>Zn;Si的存在可显著减少Zn的挥发;沸石和石灰石对Zn、Cr有一定的捕集效果,砖粉和玻璃粉对Zn、Cu有很好的捕集效果,而高岭土无捕集效果;垃圾组分中硅铝原子比3:1最有利于降低焚烧中重金属挥发。     

垃圾焚烧飞灰旋风炉高温熔融处理技术

阐述了目前我国垃圾焚烧处理过程中飞灰处理所存在的问题。提出了一种已获得国家发明专利的垃圾焚烧飞灰旋风炉高温熔融处理及再生利用新技术。在一台75t/h旋风炉上的试验结果证明,该项技术能够分解飞灰中99.9%以上的二恶英,急冷熔渣、静电除尘器捕集灰以及尾气中二恶英含量分别为1-2ng-TEQ/kg、25-26ng-TEQ/kg和0.033ng-TEQ/m3。急冷熔渣及静电除尘器捕集灰中的重金属浸出毒性远低于国家环保标准,可作为建筑材料使用。采用煤粉作为辅助燃料,因而运行成本低,焚烧产生的热量经余热锅炉发电,可给企业创造可观的经济效益,符合目前国内垃圾焚烧厂实际情况。     

污泥焚烧过程中重金属排放特性试验研究

利用实验室小型电加热流化床装置对深圳城市污水处理厂污泥进行了焚烧实验,研究不同的氯添加量、不同的焚烧温度及水分变化对重金属排放特性的影响。实验表明,随着温度增加,烟气中挥发性重金属元素的含量明显增多,烟气中重金属元素Zn、Pb含量随着所焚烧的污泥的水分的增加而减少,氯的添加也使重金属的挥发增加,尤以挥发性重金属更为显著。     

玉米秆气化过程添加剂对钾固留特性的影响

在生物质热转化过程中,加入不同成分的添加剂可以抑制碱金属K的析出,从而缓解由K引发的受热面积灰、结渣和腐蚀等问题。本文选取Al2O3、CaO、MgO、粉煤灰和炉渣作为添加剂,利用固定床实验系统研究了玉米秆气化过程中添加剂对K的固留特性。实验结果表明:温度是影响K析出的主要因素;不同添加剂对K的固留效果差异较大,MgO和CaO的固留效果最好,粉煤灰和炉渣次之,Al2O3的固留效果相对较差;对添加剂的经济性分析结果表明,CaO和MgO更适合作为玉米秆气化的添加剂。     

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。     

城市垃圾焚烧飞灰资源化利用前景分析

垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧处理过程中主要的副产品,随着垃圾焚烧事业在国内的推广,垃圾飞灰的处理及资源化利用问题越来越受到普遍关注。对国内两种不同类型的垃圾焚烧炉产生飞灰的理化特性进行了分析对比,同时介绍了垃圾飞灰可能的资源化利用途径,为提高垃圾焚烧处理过程中资源化利用的程度提供了参考。     

利用垃圾焚烧飞灰制备陶粒的实验研究

阐述了垃圾焚烧飞灰的性质;详细介绍了飞灰制备陶粒的实验方法,该方法能有效固化有毒物质,而且陶粒可作为轻质建筑材料,达到了资源化利用的目的。     

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。     

垃圾焚烧飞灰旋流熔融炉及玻璃化利用

在以焚烧方法处理城市生活垃圾、医疗垃圾、工业污泥日益增多的情况下,垃圾焚烧所产生的灰、渣等危险废物处理己成为亟待解决的问题。在研究焚烧飞灰化学、物理特性的基础上开发了用于无害化处理焚烧飞灰的高温旋流熔融炉,熔融渣可用作建筑材料。旋流熔融炉内温度可达1 350~1 550°C,熔融灰在炉内停留30 min左右,二恶英可销毁99.5%以上,旋流炉捕渣率≥95%。随飞灰一起添加少量玻璃粉、硼砂等助熔剂可降低熔融温度,熔渣经水淬急冷后形成玻璃态物质,对重金属固化效果较好。     

脉冲放电降解垃圾焚烧飞灰PAHs和二恶英的研究

焚烧炉处理城市垃圾后排放的粉尘中含有严重危害人类身体健康，甚至危害生命安全的有机污染物多环芳烃(PAHs)和二恶英。该文采用高压正脉冲电晕放电低温等离子体对垃圾焚烧炉布袋除尘器中飞灰进行处理，并对处理后飞灰的孔隙结构、微观表面形态及其PAHs和二恶英含量进行了观察分析。结果发现高压正脉冲电晕放电可以使颗粒表面产生物理脆性变化，从而改变其原有的孔隙结构。含量分析结果表明放电后粉尘中PAHs和二恶英含量明显降低，而且随着放电峰值电压升高，降解效率逐渐增加。随着粉尘中PAHs和二恶英初始浓度的增加，降解效率有所减小，峰值电压为30 kV时对高浓度二恶英的降解效率为5%~15%，对低浓度二恶英的降解效率可以高达50%。随着放电时间的增加，PAHs的降解效率逐渐增加，放电时间3 min对其降解效率可达80%。     

垃圾焚烧炉内水分干燥过程分析及其仿真研究

针对北京市生活垃圾的组分分布特点,建立了垃圾模块的数学模型。分析了垃圾模块在垃圾焚烧炉内的蒸发过程,主要包括对流换热和辐射换热过程。根据垃圾中水分的质量变化,提出了水线的概念。以水线为界,将通常认为的静态干燥区变为随水线变化动态干燥区。给出了水线在垃圾水分含量、一次风、干燥炉排速度和一次燃烧室温度输入下的阶跃响应。仿真结果表明,炉排上的干燥区域是一个不断变化的区域,水分含量、干燥炉排速度和一次燃烧室温度对水线位置影响较大,而一次风温度和压力的直接影响有限。此结果与实际焚烧过程较吻合。