城市生活垃圾破碎機(jī)的研制及粒徑對(duì)垃圾熱解氣化特性的影響研究.pdf

1、為了提高城市生活垃圾資源化處理的效率，需要對(duì)垃圾進(jìn)行破碎預(yù)處理，我國對(duì)垃圾的破碎都主要是針對(duì)垃圾中的硬質(zhì)和脆性物料，破碎設(shè)備以錘式破碎機(jī)和沖擊式破碎機(jī)為主，但由于有機(jī)生活垃圾中高韌性、低硬度的固體廢棄物如修剪下來的樹枝、舊橡膠輪胎、塑料和紙等含量較大，而沖擊破碎的方式對(duì)含水率要求高和對(duì)韌性物料破碎效果差的缺點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了對(duì)有機(jī)垃圾破碎的要求。
　　 本文針對(duì)有機(jī)城市生活垃圾密度小、間隙大、低硬度和韌性物質(zhì)含量高的特點(diǎn)，提出了垃圾

2、壓縮剪切破碎的新方法并設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)型垃圾破碎機(jī)，通過破碎實(shí)驗(yàn)對(duì)這種破碎方法的可行性以及影響破碎機(jī)性能的因素進(jìn)行了分析和探討。并對(duì)破碎后粒徑對(duì)城市生活垃圾熱解和水蒸汽氣化特性的影響進(jìn)行了研究。
　　 （1）采用某一組分的城市生活垃圾(廚余57.6wt.％，紙板6.9wt.％，織物7.2wt.％，木竹19.7wt.％，塑料8.6wt.％)作為實(shí)驗(yàn)原料，在實(shí)驗(yàn)型破碎機(jī)上進(jìn)行垃圾破碎實(shí)驗(yàn)，以破碎產(chǎn)品粒徑分布和破碎單位功耗作為衡量指

3、標(biāo)，探討破碎機(jī)工作參數(shù)如壓縮室壓力、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、刀片間距、工作負(fù)荷和進(jìn)料方式對(duì)破碎機(jī)性能的影響。結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)型破碎機(jī)能夠有效地對(duì)有機(jī)生活垃圾進(jìn)行破碎處理，在最佳工況下，破碎產(chǎn)品中粒徑達(dá)到設(shè)計(jì)要求(粒徑小于10mm)的顆粒重量百分含量為85.7％，破碎單位功耗為13.2J/g；垃圾在破碎前受到壓力越大，破碎效果越好，單位能耗越低；增加轉(zhuǎn)速雖然能降低破碎能耗，但是影響破碎產(chǎn)品質(zhì)量；減小刀片間隙可以提高產(chǎn)品中小粒徑顆粒的比重，但能耗較高，對(duì)于

4、韌性高的物料如塑料的破碎，刀片間隙應(yīng)相應(yīng)地減小，使破碎空間等于或稍小于破碎要求粒；為了保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全性，需嚴(yán)格控制垃圾破碎機(jī)工作負(fù)荷，在負(fù)荷允許的范圍內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)操作；與單向進(jìn)料的破碎方式相比，雙向進(jìn)料提高了破碎機(jī)的工作效率，降低了破碎單位能耗，對(duì)破碎產(chǎn)品的粒徑分布影響不明顯。
　　 （2）通過改變垃圾組分、含水率和原料尺寸，探討原料自身特性對(duì)破碎機(jī)性能的影響。結(jié)果表明：新型破碎機(jī)能夠用于不同類固體廢棄物的破碎處理，但

5、對(duì)于低硬度物料的破碎更有效；物料中含水率的增加不利于垃圾的破碎，且在低工作壓力下，含水率對(duì)破碎產(chǎn)品質(zhì)量和單位能耗的影響更顯著；垃圾原料尺寸對(duì)破碎產(chǎn)品粒徑分布的影響不明顯，原料尺寸越小破碎能耗越低。
　　 （3）將破碎后的產(chǎn)品進(jìn)行篩分，采用自行設(shè)計(jì)的管式爐熱解反應(yīng)器和上吸式固定床氣化反應(yīng)器作為小試平臺(tái)，探討粒徑在不同的溫度下對(duì)垃圾熱解和水蒸氣氣化特性的影響。結(jié)果表明：增加反應(yīng)溫度可以降低焦油和焦炭產(chǎn)率，提高氣體產(chǎn)量；粒徑越小氣體產(chǎn)

6、量越高，焦油和焦炭量越低；粒徑的影響隨著溫度的升高逐漸減??；熱解和氣化燃?xì)庵蠬2和CO的含量隨著粒徑的減小而增加，CO2降低；熱解和氣化溫度越高，原料粒徑越小，反應(yīng)進(jìn)行的越完全，殘留的焦炭中C和H元素含量越低，灰分的含量相對(duì)增加。
　　 （4）以自行研制的垃圾壓縮裝置作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，探討垃圾粒徑和壓力對(duì)垃圾體積壓縮比的影響。在自制的連續(xù)性進(jìn)料的固定床催化熱解爐中進(jìn)行了中試研究，探討粒徑和進(jìn)料壓力對(duì)垃圾催化熱解產(chǎn)氣特性的影響，得出了