陈化垃圾燃料化及其两个应用途径的生命周期分析

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填埋或堆埋多年的垃圾臭味基本消失,性质相对稳定,被称为陈化垃圾。其中的可燃组分占据填埋场体积,若能开挖利用,则不仅为新产的垃圾腾出愈来愈难以寻找的填埋场地,而且还是一种简捷、方便的可再生能源。生物质废料秸秆,虽然能量密度低,但含有大量的碱性灰分,能固定塑料中的氯,本课题考虑将二者混和制作垃圾衍生燃料。 本文研究了以陈化垃圾中废旧塑料和生物质秸秆为原料,制作垃圾衍生燃料的过程,分析了RDF密度,机械强度,变形率,完成了塑料和秸秆原料的工业分析和热值分析,并通过实验研究讨论了原料配比,工况温度,添加剂对RDF燃烧和碳化特性的影响。研究结果表明:用陈化垃圾中分离出的塑料与生物质秸秆混合后制成RDF的构想完全可行,在不同原料配比的RDF中,塑料的含量越高,样品的热值越大,而机械强度越大,但同时一定时间内的变形率也变大,添加一定量的秸秆有利于保持形状。选择塑料含量20%~50%的配比,可以制成机械强度较好,不易变形,热值达到15000~20000KJ/Kg,同时容易燃烧或碳化利用的RDF燃料。通过马弗炉和管式炉内的RDF燃烧实验,本课题研究分析了燃料配比、燃烧温度和添加剂对RDF的燃烧性能,包括燃烧情况,燃尽时间,灰渣特性以及烟气污染物成分和含量的影响,还分析了添加尿素对燃烧产生的NOx,SO2,HCl的减排作用。分析发现在800℃的燃烧温度下,20%的塑料与80%的秸秆混和为最佳比例来制作RDF用于燃烧,保证了放热量和燃烧的充分性,污染物的排放也在较低水平,可以作为工业燃烧应用的RDF最佳配比。在管式炉中进行的RDF碳化实验研究了燃料配比、燃烧温度和添加剂对RDF碳化反应速率、得碳率、碳化产物结焦状况以及碳化过程中伴生气体热值和成分的影响。研究表明:在750℃下添加少量的CaO,选择50%的塑料与50%的秸秆混和为最佳比例来制作RDF,适合RDF的碳化利用。 最后本文利用生命周期评价(LCA)对陈化垃圾和生物质一起制成RDF制的燃烧和碳化利用的过程进行了环境影响评价,在收集全过程物质和能源消耗数据的基础上建立生命周期分析清单(LCI),利用EASEWASTE软件计算出全过程环境影响潜值并给出了推荐的利用方案。
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