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可燃固体废弃物热化学反应表征探索

清华大学 辅仁网/2017-07-07
可燃固体废弃物热化学反应表征探索
蒙爱红,龙艳秋,周会,张衍国(),李清海
Pseudo-component model to predict the thermochemical behaviour of combustible solid waste
Aihong MENG,Yanqiu LONG,Hui ZHOU,Yanguo ZHANG(),Qinghai LI
Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education, Beijing Key Laboratory for CO2 Utilization and Reduction Technology, Department of Thermal Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China

摘要:
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文章导读
摘要该文对20余种典型固体废弃物及组分物质进行了热重分析并依据热重曲线相似度进行分组。基于热重曲线相似度提出了“基元” 表征思想和初步选定的“基元”组。“基元”组对白菜、桔皮、杨树枝和杨树叶的拟合热重曲线关联度在0.92以上。采用模拟垃圾的“基元”组拟合重构城市生活垃圾热重曲线,与模拟垃圾热重曲线吻合较好。结果表明,采用“基元”对可燃固体废弃物进行热化学反应表征是可行的。
关键词 ：可燃固体废弃物,热化学反应特征,基元
Abstract：More than 20 kinds of typical solid waste and component compounds were analyzed using a thermogravimetric analyzer (TGA). The waste was divided into 6 groups with a pseudo-component model used to re-configurate their mass loss curves. The principal idea of the pseudo-component model was described and used to define the typical pseudo-component model and its groups. The correlation coefficient for Chinese cabbage and its pseudo-components is higher than 0.92 with similar results for orange peels, aspen branches and leaves. The re-configurated TG curves for the pseudo-components fit well with the experimental curves for the solid waste. The results show that the pseudo-component model and its groups can be used to predict the thermochemical behavior of combustible solid waste based on TGA measurements.

Key words：combustible solid wastethermochemical characteristicpseudo-component model
收稿日期: 2013-12-04 出版日期: 2015-04-16
ZTFLH: 
基金资助:国家 “九七三” 重点基础研究项目(2011CB201502)
引用本文:
蒙爱红, 龙艳秋, 周会, 张衍国, 李清海. 可燃固体废弃物热化学反应表征探索[J]. 清华大学学报（自然科学版）, 2014, 54(2): 235-239.
Aihong MENG, Yanqiu LONG, Hui ZHOU, Yanguo ZHANG, Qinghai LI. Pseudo-component model to predict the thermochemical behaviour of combustible solid waste. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2014, 54(2): 235-239.
链接本文:
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/或 http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2014/V54/I2/235


图表:
垃圾
分类		 样品
名称		 w/% Qnet,v, ar/(kJ·kg-1)
Mad Aad Vdaf
PE 0.17 0.00 99.81 184.60
塑料橡 PS 0.45 0.04 99.12 156.80
胶类 PVC 0.16 0.00 94.78 83.24
橡胶粉 0.93 10.14 62.25 143.03
米饭 9.30 0.36 76.57 63.06

厨余类		 白菜 8.50 9.07 61.85 60.13
土豆 4.80 3.00 75.7 63.47
桔皮 6.88 2.71 71.23 66.74

木竹类		 杨树枝 6.61 7.04 68.97 67.33
杨树叶 5.10 14.89 65.23 62.85

纸张类		 生活纸 6.49 0.49 84.6 62.01
打印纸 5.82 10.04 74.71 48.86
报纸 7.27 7.48 73.76 61.72
棉布 5.46 1.44 79.91 63.81
织物类 涤纶布 1.32 0.48 87.43 82.53
羊毛线 3.42 1.20 81.86 80.77
腈纶线 1.23 0.14 74.32 118.53


原料工业分析
垃圾
分类		 样品
名称		 w/%
N C H S O
PE 0.00 85.66 14.08 0.39 0.00
塑料橡 PS 0.00 92.16 7.72 0.26 0.00
胶类 PVC 0.00 38.56 4.61 0.40 56.43(Cl)
橡胶粉 0.51 79.90 6.76 1.59 —
米饭 1.48 40.76 6.46 0.20 51.10

厨余类		 白菜 3.78 37.41 5.84 0.37 52.60
土豆 2.00 41.61 6.38 0.20 49.81
桔皮 1.19 42.80 5.88 0.17 49.96

木竹类		 杨树枝 1.16 46.67 5.74 0.09 46.34
杨树叶 1.05 39.64 4.19 0.25 34.88
生活纸 0.00 41.94 6.29 0.36 51.41
纸张类 打印纸 0.05 36.08 4.82 0.10 58.95
报纸 0.06 40.10 5.07 1.66 53.11
棉布 0.18 41.56 6.13 0.20 51.93
织物类 涤纶布 0.02 60.46 4.30 0.09 35.13
羊毛线 2.81 57.03 4.59 1.27 34.30
腈纶线 22.05 65.58 5.48 0.35 6.54


原料元素分析
w/% Qnet,v.ar/(kJ·kg-1)
Var Mar Aar Car Har Oar Nar Sar Clar
23.72 70.19 6.09 12.08 1.86 8.96 0.50 0.10 0.22 3 527.5


实际垃圾工业分析和元素分析
类别 w/%
收到基比例 干基比例 水分
厨余类 77.19 61.36 76.31
纸类 6.47 11.00 49.34
橡塑类 11.37 16.09 57.80
木竹类 0.29 0.64 33.44
砖瓦陶瓷类 0.58 1.86 3.74
玻璃类 0.50 1.68 0.71
金属类 0.14 0.47 1.88


实际垃圾物理组分
橡塑类固体废物TG曲线
厨余类固体废物TG曲线
木竹类固体废物TG曲线
纸张类固体废物TG曲线
织物类固体废物TG曲线
纯物质类TG曲线
类别 “基元”组
厨余、木竹等生物质类 纤维素、半纤维素、木质素、
果胶、淀粉
塑料类 PE、PS、PVC
织物类 涤纶、纤维素


垃圾表征“基元”组
生物质 “基元”分解结果 关联度
纤维素 半纤维素 木质素 果胶
白菜 0.045 0.825 0.130 — 0.925 3
桔皮 0.175 0.520 0.065 0.240 0.955 2
杨树叶 0.265 0.365 0.370 — 0.945 8
杨树枝 0.430 0.285 0.285 — 0.947 2


生物质表征结果示例
模拟垃圾组分 干基比例/% 折算“基元”比例(占全部模拟垃圾的质量分数,%)
纤维素 半纤维素 木质素 果胶 淀粉 PE PVC 涤纶
桔皮 60.16 10.53 31.28 3.91 14.44
米饭 1.20 1.20
生活用纸 11.00 11.00
PE 14.38 14.38
PVC 1.71 1.71
棉布 3.45 3.45
涤纶 3.45 3.45
杨树枝 0.64 0.28 0.18 0.18
不可燃物 4.02
总计 100 25.26 31.46 4.09 14.44 1.20 14.38 1.71 3.45


鞍山市生活垃圾的“基元”表征
模拟垃圾TG曲线实验值与“基元”重构值对比


参考文献:
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