發(fā)布時間：2020-05-25 15:41

【摘要】：隨著工業(yè)的進步和發(fā)展,工業(yè)固體廢棄物的產(chǎn)量也在逐年增多,如何妥善處置這些固廢是近年來亟待解決的問題之一。新興的微波熱解技術(shù)獲得了許多研究者的青睞,其可以高效、快速地對工業(yè)固廢進行無害化處置與資源化利用。但是微波熱解技術(shù)還需一定的改善和放大,才能實現(xiàn)規(guī)�；瘧�(yīng)用。本文采用自主設(shè)計的螺桿移動床微波熱解設(shè)備,以糠醛渣、印染污泥兩種工業(yè)固體廢棄物為原料進行微波熱解實驗,考察了不同溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、催化劑對熱解產(chǎn)物的影響,并且采用氣相色譜(GC)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)等檢測方法重點分析了氣相、液相產(chǎn)物的組成與結(jié)構(gòu),總結(jié)了微波熱解過程印染污泥中氮的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。最后根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對兩種物料的微波熱解過程進行了質(zhì)量衡算、能量衡算和電耗計算。結(jié)果表明:(1)印染污泥的冷凝液在650℃時達到最大產(chǎn)率,為12.86wt%�？啡┰�的冷凝液的產(chǎn)率在550℃達到最大,為21.49wt%。熱解氣的主要成分為CO2、CO、CH4和H2。印染污泥和糠醛渣的熱解氣產(chǎn)率均隨著熱解溫度的升高而增加,兩者在750℃下獲得最高產(chǎn)率,分別為14.00wt%和40.73wt%。且H2含量也達到最大值,分別為33.77vol%和28.09vol%。(2)CaO催化劑的使用可以使兩種物料的冷凝液和熱解氣的產(chǎn)率降低,同時熱解氣中CO2含量也大幅度降低,提高了 H2含量。在印染污泥中添加Fe使不可凝氣體的產(chǎn)率比無催化劑時增加了 5.7wt%,而且優(yōu)化了氣體組成,H2含量增大。向糠醛渣中添加高嶺土、碳酸鉀可以降低冷凝液的產(chǎn)率,增加熱解氣的產(chǎn)率。尤其是添加碳酸鉀可以促進二次熱解,獲得最低的冷凝液產(chǎn)率(8.14wt%)和最高的熱解氣產(chǎn)率(51.51wt%)。(3)印染污泥的熱解油中包含芳香族化合物、含氧類化合物、脂肪族化合物和一些含有N、P、S原子的化合物等。熱解油中芳香族化合物含量最高,其中大部分是含氮芳雜環(huán)化合物,如吡啶及其衍生物,含量約為30%-50%。溫度對熱解油成分的影響體現(xiàn)在低溫時含氧化合物居多,高溫時芳香族化合物含量占主體地位。而糠醛渣熱解后得到的生物油中含有:(1)酚類化合物,如苯酚等;(2)呋喃類化合物,如2-呋喃甲醇等;(3)酯類化合物,如4-羰基戊酸甲酯等(4)酮類化合物,如1-(乙酰氧基)2-丙酮等。(4)HCN和NH3是熱解過程中釋放的兩種典型的含氮氣體,NH3主要來自低溫段的無機鹽與蛋白質(zhì)類化合物的分解,最大產(chǎn)率為0.65%(650℃);而HCN主要來自高溫段腈類化合物和雜環(huán)含氮化合物的二次裂解,最大產(chǎn)率為12.30%(850℃)。微波熱解過程中印染污泥的氮回收率為72-91℃%,且污泥中至少有1/3的氮還保留在固體中。(5)能量衡算結(jié)果顯示,糠醛渣的三相產(chǎn)品能量回收率要比印染污泥的高。在相同實驗條件下(650 ℃,1rpm),糠醛渣氣、液、固三相產(chǎn)品能量回收率分別為45.69%、0.95%、15.7%。而印染污泥的分別為17%、0.59%、7.64%。當實驗條件為450-750℃,1-9rpm,印染污泥微波熱解的耗電量處于0.64-5.26 kWh/kg干物料。而糠醛渣在450-750 ℃,1 rpm的操作條件下進行微波熱解,其電耗范圍處于1.26-5.13kWh/kg干物料。較高的螺桿轉(zhuǎn)速和較低的溫度可以減小微波熱解過程的耗電量。
【圖文】：

１．２．３熱解逡逑熱解［２４］是一種熱分解過程，在缺氧的情況下，，將物料轉(zhuǎn)化為富含碳的有機固體和逡逑液體，并且產(chǎn)生Ｃ0２、ＣＯ、ＣＨ４、Ｈ２等氣體［２５］。熱解產(chǎn)物如圖１－１所示。熱解根據(jù)熱逡逑解溫度、升溫速率、以及停留時間的不同可以分為慢速熱解［２６］、快速熱解［２７］以及閃速逡逑熱解［２８］。熱解技術(shù)的分類及特點如表１－１所示。逡逑？邐；邐ｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ邋ｒｅｓｉｄｕｅｓ邋ｓｕｃｈ逡逑－［Ｓｏｌ—邋邐邋ａＳ邋ｃｈａｒ，邋ｂｉｏｃｈａｒ，邋ｅｔｃ．逡逑Ｂｉｏｍａｓｓ邐Ｌｉｑｕｉｄ邋ｆｒａｃｔｉｏｎ邋邐邋Ｌｉｑｕｉｄ邋ｆｕｅｌｓ邋ｓｕｃｈ邋ａｓ邋ｂｉｏ－ｏｉｌ．逡逑邐邋Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ逡逑—Ｇａｓ邋ｆｒａｃｔｉｏｎ邋邐邋ｇａｓｅｓ邋ｓｕｃｈ邋ａｓ邋Ｈ２，邋ＣＯ，邋Ｃ２Ｈ２，逡逑邐１邐ＣＨ４，邋ｅｔｃ．逡逑圖１－１熱解產(chǎn)物逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ邋ｐｒｏｄｕｃｔｓ逡逑４逡逑

的微波頻率為２．４５邋ＧＨｚ，其對應(yīng)的波長為１２．２５邋ｃｍ。為了避免干擾移動電話通信信號，逡逑美國聯(lián)邦通信委員會（ＦＣＣ）規(guī)定了工業(yè)、科研、醫(yī)療上所使用的微波頻率為９１５邋ＭＨｚ逡逑和２４５０邋ＭＨｚ兩種。微波的電磁譜圖如圖１－２所示。從圖１－３中我們可以看出微波的逡逑波長區(qū)間介于遠紅外和ＦＭ廣播之間ｔ３１］。逡逑Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，邋Ｈｚ逡逑３ｘＪ０５邐３邋＾邋１０６邐３邋ｘｉ0７邐３邋ＭＯ８邋３邋ｘ邋１０９邋３邋ｘ邋１０ＩＣ３邋ｘ邋ｉ0ｎ邋３邋ｘ邋ｉ0１２邋３邋ｘ邋ｌ0１３邋３邋ｘｌ0！４逡逑￣Ｉ邐Ｉ邋ＦＩ邐Ｉ￣Ｉ￣Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ￣Ｉ￣逡逑0邋Ｉ邋Ｉ邋。邋Ｉ邋１邋ｌ；｜ｌ邋Ｉ邐Ｉ邐ＩＩＩ逡逑１邋１１邋ｉ邐１邐＇邐Ｕ邋＇Ｉ＇邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐，邐ｉｆ逡逑＞邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｌ邋＇邋ｉｊｉ邋ｉ邋Ｍｋｒｏｗａｖｅｓ邋ｉ邋｜邋ｉ邋Ｉ邋１５１逡逑＾邋Ｉ邋１邋Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邋Ｋ邋Ｉｆ！邐Ｉ邐Ｉ邐■：邐Ｉ邐■￡邐ＨＩ逡逑ｆ邋Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐＾邐ｉｌｌ邐Ｉ邐Ｉ邐》Ｉ邐￣邐ｉｌｌ逡逑Ｊ邋Ｉ邐｜邐Ｉ邐Ｍ邐Ｉ邐Ｉ邐ｉｌｌ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐ＩＩ逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邋Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐ＩＩ逡逑１０３邐１０２邐１０邐１邐！0？＇邐１０—２邐１０＇５邐１０Ｊ邐丨０—５邐Ｉ０－＂逡逑Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ，邋ｍ逡逑圖１－２電磁譜圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｐｅｃｔｒｕｍ逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X705

【參考文獻】

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本文編號：2680369