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《浙江大学》 2002年
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城市垃圾焚烧飞灰熔融过程的机理研究

李润东  
【摘要】: 热化学技术在城市固体废物处理领域日趋重要,然而焚烧等热化学处理产生的无机灰渣却带来新的环境问题。尤其是垃圾焚烧飞灰由于富含重金属和二恶英被认为是危险废物,必须进行特殊处理。因此垃圾焚烧飞灰的熔融处理已成为废物处理领域新的研究热点。 本文系统地开展了垃圾焚烧飞灰熔融处理技术基础研究,同时为气化熔融技术的可行性论证提供参考。本文在自行设计的飞灰熔融试验台上进行了垃圾焚烧飞灰熔融处理基础研究,考察飞灰熔融机理、能耗以及污染控制效果特性,为飞灰无害化处理以及垃圾气化熔融处理技术进行有益的探索。 首先,对国内外垃圾焚烧飞灰进行收集和统计,并结合能谱分析、压汞仪、原子吸收光谱、GC-MS等分析手段进行了飞灰成分、熔点、孔隙率、重金属含量、二恶英含量等理化特性分析。 其次,在微型尺度的高温DSC-DTA热分析仪上进行飞灰熔融的机理研究。根据实验测定熔融吸热量,并据此提出飞灰熔融吸热量的热力学预测模型,从而对适合气化熔融处理工艺城市垃圾的临界热值进行了理论分析。依据DTA-DSC曲线建立了飞灰熔融的动力学模型,求出飞灰熔融过程的表观活化能。上述模型的建立为熔融工艺设计提供了理论依据。结合了我国国情从经济性角度对垃圾焚烧飞灰熔融和垃圾气化熔融工艺进行了分折并提出工程设想。 最后,在自行设计的飞灰熔融实验台上进行小型批量试验。系统研究了熔融处理减容性、熔渣的孔隙率、晶相结构、玻璃转变温度和热力稳定性研究,并详尽探讨了温度、气氛、冷却方式、添加剂等对上述性质的影响。 通过上述批量实验,还对垃圾焚烧飞灰熔融过程中二恶英分解特性进行了深入研究。研究表明:熔融过程可以有效地分解二恶英。二恶英在熔融过程中绝大部分(高于99.9%)都被分解,只有很少一部分留在熔渣中,而熔融后排气中没检测出二恶英。二恶英分解率随熔融温度升高而升高,1460℃时分解率达到100%。氧化性气氛比惰性气氛更利于二恶英的分解。加入10%的液体陶瓷,可以将二恶英的完全分解温度由1460℃降至1100℃。 飞灰熔融过程中六种重金属(Ni、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn)的迁移特性也在小型批量装置上得到了开展。具体研究了几种飞灰在温度、气氛、时间、冷却方式、添加剂等因素对重金属固化率的影响。研究表性,飞灰熔融过程中重金属的迁移特性因元素不同呈现较大差异。Ni、Cr和Zn通常属于不挥发金属,而Cd、Pb容易挥发。研究表明飞灰的碱度对重金属固化影响显著,存在一个达到最佳固化 摘要(Abstract) 效果的临界K值,偏离该临界值,固化效果变差。 通过飞灰或熔渣中重金属浸出特性(尤其是熔渣中的重金属稳定性)的试验研 究,建立了飞灰熔融处理工艺中重金属控制效果评估理论模型,模型综合考虑了 四个方面因素:重金属含量、种类、毒性和浸出特性对二次污染的贡献。该模型 新颖性在于首次将各种重金属的综合危害进行定量评价,其与二恶英的毒性当量 计量互为补充,完善了城市垃圾飞灰这类危险废物对环境污染的评价方法。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:X701

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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10 陈明周;吕永红;向文元;孟月东;;核电站低中放固体废物热等离子体处理研究进展[J];辐射防护;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 王顺元;陈豪吉;黄中和;;以垃圾焚化飞灰添加水库淤泥烧制轻质骨材之研究[A];“第九届全国轻骨料及轻骨料混凝土学术讨论会”暨“第三届海峡两岸轻骨料混凝土产制与应用技术研讨会”论文集[C];2008年
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3 刘汉桥;蔡九菊;包向军;田红;张琦;吴增幅;;城市垃圾气化熔融焚烧新技术[A];2005中国钢铁年会论文集(第2卷)[C];2005年
4 余真;罗文邃;;餐厨废弃物资源化概述[A];2013中国环境科学学会学术年会论文集(第五卷)[C];2013年
5 党小庆;夏夕科;吕涛;黄家玉;周宇翔;;生活垃圾热解烟气净化设备研究与应用[A];第十五届中国电除尘学术会议论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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6 刘亮;污泥混煤燃烧热解特性及其灰渣熔融性实验研究[D];中南大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 谢燕;吴笑梅;樊粤明;余其俊;;掺垃圾焚烧飞灰煅烧水泥熟料过程中重金属的挥发研究[A];中国硅酸盐学会水泥分会第三届学术年会暨第十二届全国水泥和混凝土化学及应用技术会议论文摘要集[C];2011年
4 别如山;;旋风炉高温熔融垃圾焚烧飞灰中试研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
5 吴道洪;阮立明;王翼鹏;;蓄热式气化熔融焚烧技术和垃圾焚烧飞灰的处理[A];2010固废战略论坛论文集[C];2010年
6 李巍;;城市垃圾焚烧飞灰资源化利用现状[A];房建材料与绿色建筑[C];2009年
7 李巍;;城市垃圾焚烧飞灰资源化利用现状[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
8 海景;张刚;陈海燕;程江;张洁茹;;我国生活垃圾焚烧设施飞灰处理处置研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
9 ;关于发布二○○九年国家重点环境保护实用技术推广项目的通知[A];中国环境保护产业发展报告(2009年)[C];2010年
10 苏华;;传统色彩寓意与色彩设计应用——北京环卫集团安定垃圾填埋场建筑色彩设计方案[A];传统色彩与现代应用——海峡两岸传统色彩与现代应用学术研讨会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者徐彦泓;北京金隅集团琉璃河水泥“垃圾焚烧飞灰水洗中试线”通过验收[N];中国建材报;2009年
2 记者 李楠;我市垃圾焚烧飞灰将可资源化[N];大连日报;2009年
3 本报记者 李贺林 王婧芳;永葆青春的“琉水”[N];中国建材报;2009年
4 北京市琉璃河水泥有限公司总经理 赵向东 副总工程师 周治平;飞灰水洗与水泥窑共处置技术的完美结合[N];中国建材报;2011年
5 ;科技创新驱动金隅集团健康快速发展[N];中国建材报;2010年
6 高金良 刘宾;技术精益求精,追求永无止境[N];中国企业报;2010年
7 本报记者 刘晓星;推广协同处置还缺什么?[N];中国环境报;2011年
8 本报记者李贺林 通迅员付建高;琉璃河水泥公司循环经济迈上新台阶[N];中国建材报;2009年
9 本报记者 李静;中国水泥工业“黄埔军校”的传奇[N];中华建筑报;2009年
10 关中;固废:潜力无穷的循环经济[N];中国国门时报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 金漫彤;地聚合物固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的研究[D];南京理工大学;2011年
2 王勤;利用热等离子体熔融垃圾焚烧飞灰制备微晶玻璃的实验研究[D];浙江大学;2009年
3 田书磊;垃圾焚烧飞灰重金属热分离工艺及挥发特性研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 姜永海;垃圾焚烧飞灰浸出行为与机理研究[D];北京化工大学;2008年
5 屠昕;用于危险废弃物处理的直流等离子体射流特性研究[D];浙江大学;2007年
6 金剑;水热法垃圾焚烧飞灰重金属稳定化处理及同步去除废水中重金属[D];浙江大学;2010年
7 谢燕;水泥工业协同处置生活垃圾焚烧灰渣技术及重金属离子固化机理的研究[D];华南理工大学;2010年
8 林奕明;电弧炉飞灰和垃圾焚烧灰及剩余活性污泥的部分资源化处理方法研究[D];华南理工大学;2013年
9 吴海龙;焚烧炉二恶英排放特性及关键控制技术研究[D];浙江大学;2012年
10 余量;滑动弧放电等离子体降解芳香烃类有机污染物的基础研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋丽芸;垃圾焚烧飞灰的资源化研究[D];华东理工大学;2011年
2 张璧;垃圾焚烧飞灰热处理过程中汞释放的研究[D];华中科技大学;2012年
3 武志明;我国典型区域生活垃圾焚烧飞灰污染特征及环境安全评价研究[D];上海大学;2013年
4 白晶晶;水泥窑共处置垃圾焚烧飞灰的预处理技术研究[D];西北农林科技大学;2012年
5 吕华芳;典型国家地区生活垃圾焚烧飞灰重金属污染特性比较及其资源化过程风险评价研究[D];上海大学;2013年
6 叶秀雅;生活垃圾焚烧飞灰的特性及其与垃圾渗滤液的联合处理[D];华南理工大学;2012年
7 樊国祥;矿物添加剂对垃圾焚烧飞灰熔融过程中重金属特性的影响[D];华中科技大学;2012年
8 吕阳;垃圾焚烧飞灰—水泥熟料中重金属固化行为及机理研究[D];武汉理工大学;2012年
9 李夫振;城市生活垃圾焚烧飞灰的特性及其在染料废水处理中的应用[D];华南理工大学;2013年
10 屠宏斌;城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属富集特性研究[D];浙江大学;2010年
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