可燃固体废弃物热处理过程中Cl的迁移转化规律及脱除研究

During the combustible solid waste thermal treatment the release of HCl in flue gas restricts the main steam parameters, resulting in low efficiency of power generation. Especially, high concentration of HCl enhances the toxicity of PCDD/Fs. So in this project, the chlorine migration and transformation during combustible solid waste thermal treatment and chlorine removal in flue gas arise from the great demand of country. As a frontier and a hot spot of current reseach, it is an important fundamental research in the field of engineering thermal physics and energy utilization, and also has important theoretical significance and engineering reference value. This project intends to study the migration and transformation of Cl during the thermal treatment and establish the volatilization kinetic model of Cl. For the characteristics of hydrotalcite-like compound (HTLs), such as interlayer ion exchange, acid base, thermal stability and so on, the HTLs is chosen to remove HCl under middle-high temperature as the adsorbent. By changing the composition of the material, a novel HTLs will be developed, improved and optimized. The combination of theory, experiment and characterization analysis will help to develop the kinetic model of dechlorination. The kinetic parameter is obtained through the deep study of the effects of external diffusion, chemical reaction and internal diffusion druing removal of HCl. The new resolution of HCl removal at medium-high temperature developed in this project will provide a theoretical basis for the future engineering applications during combustible solid waste treatment.

本项目针对可燃固体废弃物处理过程中产生的HCl会制约焚烧发电主蒸汽参数，导致发电效率偏低，会增强PCDD/Fs毒性等问题，提出可燃固体废弃物热处理过程中Cl的迁移转化规律及脱除研究，是工程热物理和能源利用领域的重要基础研究内容，是当前研究前沿和热点问题，具有重要的理论意义和工程参考价值。本项目重点研究可燃固体废弃物在热处理过程中Cl的释放规律并建立其挥发动力学模型。参照类水滑石结构具有层间离子的可交换性，酸碱双性，热稳定性等特点，通过改变物质组成，拟研制出一种新型的类水滑石吸附剂，并对其进行改进和优化。通过实验研究、表征分析等建立脱氯剂的反应动力学模型，通过深入研究外扩散、化学反应及内扩散三种控制因素在脱氯过程的影响，获得动力学参数，为脱氯剂在实际工业中的应用提供指导，发展具有创新性的中高温下脱除HCl新思路。

本项目为解决可燃固体废弃热处理过程中产生的HCl气体所造成的设备腐蚀以及二恶英形成等问题，进行了可燃固体废弃热转化过程中Cl元素的迁移规律及中高温下的HCl深度脱除的研究。.在流化床反应器中研究了可燃固体废弃在热转化过程中Cl元素迁移特性以及Cl元素在迁移过程中和碱金属（主要为K、Na）相互作用，结果表明：Cl元素主要是以气体的形式释放，随着反应温度的升高，气体中HCl的含量增加。当温度低于700℃时，Cl对Na的释放具有明显的作用，在温度高于700℃时Cl对K的释放影响比较明显。采用共沉淀法制备了CaMgAl-HTLs、ZnMgAl-HTLs、FeMgAl-HTLs三种类水滑石，并考察了制备条件对其脱氯性能的影响。在结晶温度为60℃，合成溶液pH为10，金属离子配比为n(M2+)/n(M3+)=3、n(Ca2+)/n(Mg2+)=2、n(Zn2+)/n(Mg2+)=2、n(Fe3+)/n(Al3+)=2，筛分粒径为0.15-0.355mm时得到的吸附剂样品的脱氯性能较好。在350-650℃温度窗口，Ca基、Zn基、Fe基吸附剂均具有良好的脱氯效果，最佳瞬时脱除率分别为97.6%、96.8%和94.1%。其中CaMgAl-HTLs吸附剂的综合性能最佳，FeMgAl-HTLs的性能最不稳定。建立脱氯剂的反应动力学模型，通过表观动力学模型函数分析脱氯反应的机理，结果表明：HCl在类水滑石上吸附过程的同时受气膜扩散、粒内扩散、表面反应和物理吸附等多重机制共同控制。 .本项目获得了可燃固废热处理过程中Cl元素迁移特性及高效脱除HCl气体的廉价脱氯剂，为脱氯剂在实际工业中的应用和大规模脱除HCl工程提供理论基础和指导。