生活垃圾产量快速增长,土地资源日益短缺,处理生活垃圾成本连续提高,促使人们开始关注采用焚烧方式处理生活垃圾,但生活垃圾中含有大量的塑料、橡胶等有机氯化物以及厨余中的食盐等无机氯化物,这些物质在焚烧时发生分解并和垃圾中的氢源反应产生HCl有毒气体,氯化氢气体会造成锅炉尾部烟道腐蚀,污染大气并危害人体健康,因此有必要对垃圾焚烧产生氯化氢的释放特性进行研究。
    本文根据城市生活垃圾的组成,配制模拟城市生活垃圾(Simulated Municipal Solid Wastes,缩写为SMSW),并对其各组分进行物化特性研究,重点分析含氯量,丰富了生活垃圾物化特性数据库,为固体废物的相关研究提供了数据与理论基础。通过添加有机氯化物(PVC)和无机氯化物(NaCl)调节SMSW的含氯量,在实验室条件下用管式炉对SMSW及其和煤的混合物进行焚烧,并采用傅里叶变换红外分析系统Gasmet烟气分析仪对焚烧产生的氯化氢气体进行实时在线检测,讨论温度、氯源、含氯量及煤和SMSW的不同配比对氯化氢释放特性的影响,并得到一些有价值的结论。
    研究结果发现：相比较于添加无机氯化物,含有机氯化物的SMSW焚烧产生氯化氢的体积浓度较高,随着氯含量增加,氯化氢析出浓度明显增加,在含无机氯化物的SMSW焚烧过程中,随着含氯量的增加,氯化氢浓度没有明显的变化。含有机氯化物的SMSW焚烧时发现在250℃开始析出氯化氢气体,在300℃左右浓度最大,含无机氯化物的SMSW焚烧时,在900℃以上仍检测到一定体积浓度的氯化氢气体；因此添加无机氯化物的SMSW焚烧产生氯化氢的温度要比含有机氯化物焚烧释放HCl的温度高400℃左右,且氯化氢的体积浓度低至少一个数量级。
    对添加无机氯化物的SMSW分别在750℃和850℃下焚烧1小时,将得到的两组灰分采用场发射电子扫描显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)对样品的化学组分和微观结构进行分析,并采用化学热力学平衡软件FACTSage在给定条件下,分析整个体系达到热力学平衡状态时各生成产物的组成及变化趋势,从理论上解释和证明了含无机氯化物的SMSW焚烧时氯化氢开始析出的温度要比含有机氯化物的SMSW焚烧时氯化氢开始析出温度高400℃左右,由于NaCl和KCl都在800℃左右由固态转变为气态,但是烟气分析仪只能检测到氯化氢气体,因而添加无机氯化物SMSW焚烧时氯化氢释放浓度要比添加有机氯化物的SMSW焚烧时氯化氢的释放浓度低至少一个数量级的规律也可以得到验证。
    煤和模拟城市生活垃圾混烧时HCl的释放特性表明：随着煤和SMSW比例R值的增大,混合物中氯的百分比含量降低,说明混合物中的氯大多来自SMSW和添加物PVC及NaCl。随着R值的增大,添加有机氯化物的混合物焚烧产生氯化氢最大体积浓度减小,但对应释放区间变大,说明煤的存在使得氯化氢的释放速率变缓,而添加无机氯化物的混合物焚烧时发现产生氯化氢最大体积浓度值随R增大而增大。无论添加有机物还是无机物,Cl的转化率α随着R值的增大均增大。
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