城市生活垃圾典型组分水分分布特性及干燥过程试验研究

城市生活垃圾焚烧处理因其能较好实现垃圾减量化、无害化和资源化而成为许多国家处理垃圾的首选方式,然而我国城市生活垃圾具有含水率高、热值低的特点,给焚烧带来一系列困难,如果能在焚烧前对垃圾进行干燥脱水处理,则可改善燃烧工况。本文选用废纸板、纺织物、瓜果皮、竹木四种典型城市生活垃圾组分,研究了各组分的结合水含量及水分分布特性,分析了垃圾组分在低温条件下的干燥特性,并对其干燥过程进行了动力学模拟和研究。本文的主要研究内容如下： 采用热干燥法、热重-示差热分析法(TG-DTA)、热重-差示扫描量热法(TG-DSC)测定了废纸板、纺织物、瓜果皮、竹木四种典型垃圾组分中的结合水含量,运用TG-DTA法、TG-DSC法测定了水分与固体物料间结合能的变化规律,并对三种检测方法的试验结果进行了分析比较,总结出各种方法的优缺点。 在40～80℃的试验条件下,研究了四种垃圾组分的干燥特性,分析了介质温度、通风速率及垃圾尺寸等因素对典型垃圾组分低温干燥过程的影响规律,结果表明：随着介质温度、通风速率的增加,各组分的干燥速率不断增加,但增加的幅度逐渐下降,垃圾尺寸也会对干燥速率产生影响, 引入Newton、Herderson and Pabis、Page及Modified Page四种常见薄层干燥模型对城市生活垃圾典型组分的干燥过程进行模拟,并对各模型拟合结果的准确性进行验证,发现Modified Page模型比其他三种模型更适合描述垃圾组分的干燥特性。 对典型垃圾组分的干燥过程进行动力学分析,运用Fick扩散模型得到了低温干燥条件下废纸板、纺织物、瓜果皮和竹木四种垃圾组分有效水分扩散系数的变化范围为6.51×10-8～23.84×10-8m2·s-1,根据Arrhenius方程建立温度与有效扩散系数之间的关系,得到四种垃圾组分的干燥活化能。