高级搜索

生活垃圾灰渣对生物质的热解特性及动力学的影响

,  ,  ,  , 

downloadPDF

上一篇

下一篇

马大朝, 霍钰, 孙翔, 韩彪, 刘峥. 生活垃圾灰渣对生物质的热解特性及动力学的影响[J]. 环境工程学报, 2018, 12(11): 3251-3259. doi: 10.12030/j.cjee.201807032
引用本文: 马大朝, 霍钰, 孙翔, 韩彪, 刘峥. 生活垃圾灰渣对生物质的热解特性及动力学的影响[J]. 环境工程学报, 2018, 12(11): 3251-3259. doi: 10.12030/j.cjee.201807032
shu
MA Dachao, HUO Yu, SUN Xiang, HAN Biao, LIU Zheng. Effect of ash derived from municipal solid wastes on pyrolysis behaviors and kinetics of biomass[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(11): 3251-3259. doi: 10.12030/j.cjee.201807032
Citation: MA Dachao, HUO Yu, SUN Xiang, HAN Biao, LIU Zheng. Effect of ash derived from municipal solid wastes on pyrolysis behaviors and kinetics of biomass[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(11): 3251-3259. doi: 10.12030/j.cjee.201807032
shu

生活垃圾灰渣对生物质的热解特性及动力学的影响

  • 1.

    广西大学资源环境与材料学院，南宁 530004

  • 2.

    广西壮族自治区环境保护科学研究院，南宁 530004

  • 基金项目:

    广西自然科学基金回国基金项目（2016GXNSFCA380027）

    广西重点研发计划（桂科AB16380253）

    广西大学青年博士科研启动基金项目（XBZT161052）

Effect of ash derived from municipal solid wastes on pyrolysis behaviors and kinetics of biomass

  • 1.

    School of Resources, Environment and Materials, Guangxi University, Nanning 530004, China

  • 2.

    Scientific Research Academy of Guangxi Environmental Protection, Nanning 530004, China

  • Fund Project:

  • 摘要: 生活垃圾热解焚烧产生的热灰渣可以作为热解过程的热载体。为研究灰渣对生活垃圾中生物质热解的影响，在热重分析仪中将生活垃圾的典型组分木屑和纸屑分别与2种垃圾灰渣混合热解，并进行热解动力学研究。结果表明，城市生活垃圾的热解焚烧炉灰渣（A灰）可以提高木屑和纸屑的热解转化率，比理论值高出4%~5%。农村生活垃圾热解焚烧炉的灰渣（B灰）对纸屑热解具有促进作用，但对木屑的热解没有显著影响。动力学研究表明，混入A灰后，木屑热解的第1、第2阶段的表观活化能都大幅降低，与其提高木屑的热解转化率的结果相一致。B灰也使得木屑的热解第1阶段活化能降低。此外，A灰和B灰均可以显著降低纸屑第1段热解的活化能。
    Abstract: The ash derived from the municipal solid waste (MSW) after pyrolysis and incineration can be used as heat carrier during the pyrolysis process. To investigate the influence of ash on biomass pyrolysis in MSW, wood or paper, typical biomass in the MSW, was blended with two types of MSW ash (ash-A and ash-B) to conduct pyrolysis and test the pyrolysis kinetics in the thermo gravimetric analyzer. To make comparison, theoretical TG and DTG values of blending pyrolysis are obtained by linearly calculating the TG and DTG values of homogenous pyrolysis of biomass and ash. It is found that the blending with ash-A (from city MSW) can improve the weight loss of both wood and paper by 4%~5% compared with the theoretical value, while the blending with ash-B (from rural area MSW) can improve the weight loss of paper but show no obvious effect on wood pyrolysis. In addition, the pyrolysis kinetic parameters were calculated, which show that ash-A can reduce the apparent activation energy (E value) of first and second pyrolysis stage of wood. Ash-B also can reduce the E value of the first pyrolysis stage of wood. For paper, ash-A and ash-B both obviously reduce E value of the second pyrolysis stage. All the results indicate that recycling and blending ash in the MSW pyrolysis can effectively affect the conversion rate and ratio of the biomass.
  • 加载中
  • [1] ZHANG D Q, TAN S K, GERSBERG R M.Municipal solid waste management in China: status, problems and challenges[J].Journal of Environmental Management,2010,91(8):1623-1633 10.1016/j.jenvman.2010.03.012
    [2] ARENA U.Process and technological aspects of municipal solid waste gasification: A review [J].Waste Management,2012,32(4):625-639 10.1016/j.wasman.2011.09.025
    [3] CHEN D, YIN L, WANG H, et al.Reprint of pyrolysis technologies for municipal solid waste: a review [J].Waste Management,2015,37:116-136 10.1016/j.wasman.2015.01.022
    [4] 王俊琪，方梦祥，刘耀鑫，等. 以循环灰热载体热解为基础的热电气多联产技术的开发与进展[J]. 能源工程,2004(2):39-43
    [5] LAI D, CHEN Z, SHI Y, et al.Pyrolysis of oil shale by solid heat carrier in an innovative moving bed with internals[J].Fuel,2015,159:943-951 10.1016/j.fuel.2015.07.068
    [6] SHEN Y, CHEN X, WANG J, et al.Oil sludge recycling by ash-catalyzed pyrolysis-reforming processes[J].Fuel,2016,182:871-878 10.1016/j.fuel.2016.05.102
    [7] 吕俊复. 一种循环床循环灰条件下焦油组分的催化裂解[J]. 清华大学学报(自然科学版),1998,38(7):66-69
    [8] 吕俊复，岳光溪. 循环床锅炉循环灰对焦油裂解的催化影响[J]. 工程热物理学报,1999,20(1):106-110
    [9] 梁新星，金国荣，梁杰. 灰渣对煤炭地下气化催化效果的初步研究[J]. 煤炭转化,2008,31(1):21-25
    [10] 刘晓峰. 以循环灰为热载体的垃圾热解焚烧技术研究[D].北京：中国科学院研究生院,2007
    [11] 王贤华，陈汉平，王静，等. 无机矿物质盐对生物质热解特性的影响[J]. 燃料化学学报,2008,36(6):679-683
    [12] 沈祥智，严建华，白丛生，等. 主要垃圾组分热解动力学模型的优化及比较[J]. 化工学报,2006,57(10):2433-2438
    [13] 温俊明，池涌，罗春鹏，等. 城市生活垃圾典型有机组分混合热解特性的研究[J]. 燃料化学学报,2004,32(5):563-568
    [14] DENG N, ZHANG Y, WANG Y.Thermogravimetric analysis and kinetic study on pyrolysis of representative medical waste composition[J].Waste Management,2008,28(9):1572-1580 10.1016/j.wasman.2007.05.024
    [15] 李晓辉，杨宏斌，黄华存，等. 水泥窑协同处置村镇生活垃圾[J]. 环境工程学报,2016,10(6):3255-3259 10.12030/j.cjee.201501019
    [16] 张建铭，胡敏云，许四法. 两种典型垃圾焚烧灰渣特性的试验研究[J]. 环境污染与防治,2008,30(12):50-54
    [17] 杨海平，陈汉平，杜胜磊，等. 碱金属盐对生物质三组分热解的影响[J]. 中国电机工程学报,2009,29(17):70-75
    [18] 李斌，谷月玲，严建华，等. 城市生活垃圾典型组分的热解动力学模型研究[J]. 环境科学学报,1999,19(5):562-566
    [19] 丁卫华.Ca(OH)2对煤炭腐植酸催化气化影响的实验研究[D].上海：上海交通大学,2008
    [20] 廖艳芬，马晓茜，孙永明. 木材热解及金属盐催化热解动力学特性研究[J]. 林产化学与工业,2008(5):45-50
    [21] 周锦文. 钙系添加剂对煤热解行为的影响[C]//中国建筑学会建筑热能动力分会.中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第1次全会论文集.太原,2011
    [22] NEWSOME D S.The water-gas shift reaction[J].Catalysis Reviews,1980,21(2):275-318 10.1080/03602458008067535
    [23] COATS A W, REDFERN J P.Kinetic parameters from thermogravimetric data[J].Nature,1964,201(1):68-69
    [24] 金余其，严建华，池涌，等.PVC热解动力学的研究[J]. 燃料化学学报,2001,29(4):381-384
    [25] 刘耀鑫，陈炜，卢红伟. 稻壳催化热解特性及动力学研究[J]. 热力发电,2011,40(4):53-56
    [26] 张鹏，王文举. 碱金属催化稻壳热解动力学研究[J]. 化学与生物工程,2016,33(12):34-37
    [27] 杨晓刚，柴勇利，陈英. 松木屑非等温热解动力学研究[J]. 河南科学,2012,30(8):1024-1028
    [28] MISHRA R K, MOHANTY K.Pyrolysis kinetics and thermal behavior of waste sawdust biomass using thermogravimetric analysis[J].Bioresource Technology,2017,251:63-74 10.1016/j.biortech.2017.12.029
    [29] 梁小平，潘红，王雨，等. 城市生活垃圾典型组分的热解动力学分析[J]. 环境工程学报,2009,3(6):1118-1122
    [30] 张波. 钙基添加剂强化生物质热解气化产氢特性及作用机制研究[D].重庆:重庆大学,2016
    [31] 武宏香，赵增立，张伟，等. 碱/碱土金属对纤维素热解特性的影响[J]. 农业工程学报,2012,28(4):215-220
    [32] 王树荣，廖艳芬，骆仲泱，等. 氯化钾催化纤维素热裂解动力学研究[J]. 太阳能学报,2005,26(4):452-457
    [33] ZHAO N, LI B X.The effect of sodium chloride on the pyrolysis of rice husk[J].Applied Energy,2016,178:346-352 10.1016/j.apenergy.2016.06.082
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  2321
  • HTML全文浏览数:  2203
  • PDF下载数:  87
  • 施引文献:  0
出版历程
  • 刊出日期:  2018-11-12
马大朝, 霍钰, 孙翔, 韩彪, 刘峥. 生活垃圾灰渣对生物质的热解特性及动力学的影响[J]. 环境工程学报, 2018, 12(11): 3251-3259. doi: 10.12030/j.cjee.201807032
引用本文: 马大朝, 霍钰, 孙翔, 韩彪, 刘峥. 生活垃圾灰渣对生物质的热解特性及动力学的影响[J]. 环境工程学报, 2018, 12(11): 3251-3259. doi: 10.12030/j.cjee.201807032
shu
MA Dachao, HUO Yu, SUN Xiang, HAN Biao, LIU Zheng. Effect of ash derived from municipal solid wastes on pyrolysis behaviors and kinetics of biomass[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(11): 3251-3259. doi: 10.12030/j.cjee.201807032
Citation: MA Dachao, HUO Yu, SUN Xiang, HAN Biao, LIU Zheng. Effect of ash derived from municipal solid wastes on pyrolysis behaviors and kinetics of biomass[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(11): 3251-3259. doi: 10.12030/j.cjee.201807032
shu

生活垃圾灰渣对生物质的热解特性及动力学的影响

  • 1. 广西大学资源环境与材料学院，南宁 530004
  • 2. 广西壮族自治区环境保护科学研究院，南宁 530004
基金项目:

广西自然科学基金回国基金项目（2016GXNSFCA380027）

广西重点研发计划（桂科AB16380253）

广西大学青年博士科研启动基金项目（XBZT161052）

摘要: 生活垃圾热解焚烧产生的热灰渣可以作为热解过程的热载体。为研究灰渣对生活垃圾中生物质热解的影响，在热重分析仪中将生活垃圾的典型组分木屑和纸屑分别与2种垃圾灰渣混合热解，并进行热解动力学研究。结果表明，城市生活垃圾的热解焚烧炉灰渣（A灰）可以提高木屑和纸屑的热解转化率，比理论值高出4%~5%。农村生活垃圾热解焚烧炉的灰渣（B灰）对纸屑热解具有促进作用，但对木屑的热解没有显著影响。动力学研究表明，混入A灰后，木屑热解的第1、第2阶段的表观活化能都大幅降低，与其提高木屑的热解转化率的结果相一致。B灰也使得木屑的热解第1阶段活化能降低。此外，A灰和B灰均可以显著降低纸屑第1段热解的活化能。

English Abstract

参考文献 (33)

返回顶部

目录

/

返回文章
返回

Copyright © 2019 中国科学院生态环境研究中心