工程热物理所在城市垃圾焚烧飞灰流化熔融研究中获进展
近日，中国科学院工程热物理研究所循环流化床实验室研发团队提出稻壳/垃圾飞灰流化共融路线，解决了垃圾飞灰熔融需要的能量和助熔剂问题。城市生活垃圾焚烧面临着焚烧飞灰的无害化处理“最后一公里”较难解决的问题，垃圾飞灰作为危险废弃物，其处置依赖于引进技术，且成本颇高，已成为垃圾焚烧全过程中污染控制和风险管理的瓶颈。高温熔融技术可实现有机污染物分解和重金属固化，被认为是飞灰无害化、资源化的终极处理技术。飞灰中含有大量Cl元素，熔融过程中会产生HCl、含有重金属的二次污染物；飞灰CaO含量达30%以上，熔融过程需要添加助熔剂，综合能耗较高。上述原因限制了飞灰熔融技术在工业上的推广，低能耗飞灰熔融技术研发迫在眉睫。
项目组针对垃圾飞灰多种矿物质、氯元素、碱金属组分与稻壳之间的耦合和牵制竞争反应开展研究，探讨了H2O、CO、Air等复杂气氛以及矿物添加剂对飞灰熔融过程氯迁移转化影响机制，确定了污染物氯脱除温度和位置窗口；剖析了稻壳灰与飞灰共熔特性，揭示了两种灰分不同配伍比例下矿物质生成转化规律、玻璃相生成条件；开展了稻壳与飞灰流化特性研究，分析了预热固相微观形貌、孔隙结构、元素分布，阐释了预热矿物质元素之间的反应机理。该研究为飞灰流化熔融耦合工艺研发提供了关键的基础数据支撑。
相关研究成果发表在Journal of the Energy Institute、Journal of Thermal Science、ICEE国际会议等上。
图1.不同稻壳灰和飞灰配伍比例下高温处理熔渣XRD图谱
图2.不同稻壳灰和飞灰配伍比例下高温处理熔渣玻璃体含量
图3.预热气体成分含量和预热固相孔径分布
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