论文总字数：25077字

摘 要

垃圾衍生燃料（RDF）具有较高的热值，因此本文讨论将垃圾转变为RDF进行水泥窑协同处置过程中氮氧化物、二氧化硫和二氧化碳的减少量。首先将煤和RDF进行工业分析和元素分析，得出RDF和煤中氮、硫元素的含量差异，并计算出煤和RDF实际烟气量，然后结合NO_X、SO₂的标准排放限值，计算出RDF和煤的最适质量比。以煤的投加量14 t/h为例，在只考虑热值相等因素下，通过反推得出：当以NO_X排放量为限值时，煤可被全部替代，此时NO_X的排放量为45.61 kg/h。以SO₂为限值，当绝干RDF的质量小于11.95 t，SO₂的排放都是达标的，此时RDF与煤投加量的最适质量比为0.497。当绝干RDF的质量为11.95 t时，SO₂排放量为22.58 kg/h。并计算出煤和RDF在最佳投加量时的CO₂减少量，在NO_X中RDF替代煤时，二氧化碳减少了20.245 t，在SO₂中RDF替代煤时，二氧化碳减少了23.886 t，低碳化程度分别为34%和78%。最后也是在只考虑热值相等的因素下，煤以14 t/h的投加量，通过正推计算出煤与RDF在0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0质量比例下低碳化程度分别为34%、100%、100%、98%、86%、77%、70%、64%、59%、56%、51%，即说明RDF替代煤确实达到了碳减排的效果。

关键词：垃圾衍生燃料 协同处置 质能平衡计算 最适质量比 碳减排

Carbon emission and pollution emission characteristics of domestic waste during cement kiln co-processing

Abstract

Refuse derived fuel (RDF) has a relative high calorific value, so this paper will discuss the reduction of nitrogen oxides, sulfur dioxide, and carbon dioxide in the process of converting garbage into RDF for co-processing in cement kilns. By using industrial analysis and elemental analysis, the difference between the nitrogen and sulfur content of RDF and coal is obtained, and the amount of actual emission of coal and RDF is calculated. Then combined with the standard emission limits of NO_X and SO₂, the optimum mass ratio of RDF and coal is calculated. Taking the coal added as 14 t/h as an example, Taking into account only the equal value of calorific value, through inverse deduction: when the NO_X emission amount is reached the limit, the coal can be completely replaced, and the NO_X emission amount is 45.61 kg/h. When the mass of the absolute dry RDF is less than 11.95 t, the SO₂ emission is 22.58 kg/h, and the optimal mass ratio of RDF to coal dosage is 0.497, then the CO₂ reduction of coal and RDF at the optimal dosage is calculated. When RDF is substituted for coal with the limitation of NO_X, carbon dioxide is reduced by 20.245 t. When RDF is substituted for coal with the limitation of SO₂, carbon dioxide is reduced by 23.886 t, and the low carbonization levels are 34% and 78% respectively. Finally, considering only the factors of equal calorific value, the coal is added by 14 t/h, which is calculated by forward push, the low carbonization degree of coal and RDF is calculated at the ratio of 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, and 1.0, and the result of that are 34%, 100%, 100%, 98%, 86%, 77%, 70%, 64%, 59%, 56%, and 51% respectively. This means that RDF substitution of coal has indeed achieved the effect of reducing carbon emissions.

Key Words: Refuse derived fuel; Co-processing; Mass energy balance calculation ;Optimal mass ratio；Carbon emission reduction

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1研究背景 1

1.2生活垃圾进行水泥窑协同处置的现状分析 2

1.2.1国外生活垃圾进行水泥窑协同处置的现状分析 2

1.2.2国内生活垃圾进行水泥窑协同处置的现状分析 3

1.3生活垃圾进行水泥窑协同处置的原理 4

1.4生活垃圾进行水泥窑协同处置优劣和意义 6

1.4.1 生活垃圾进行水泥窑协同处置的优劣 6

1.4.2 生活垃圾进行水泥窑协同处置的意义 7

第二章 水泥工业用煤以及生活垃圾的理化性能 8

2.1 水泥工业用煤、 RDF工业分析 8

2.2 水泥工业用煤、 RDF元素分析 11

2.3 煤、RDF的热值分析 11

2.4 RDF和煤燃烧特性分析 12

第三章 污染物排放的计算 15

3.1 RDF质能平衡计算 15

3.2 煤和RDF最适比例计算 17

3.2.1 RDF和煤的烟气量计算 17

3.2.2 煤和RDF混烧比例 18

3.2.3 NO_X和SO₂排放计算 18

3.3 碳排放减少的计算 20

3.3.1 RDF代替煤燃烧碳排放减少的计算 20

第四章 不同比例下污染物排放 23

4.1 不同比例下NO_X和SO₂的计算 23

4.2 不同比例下二氧化碳排放 29

第五章 结论 36

参考文献 38

致 谢 40

引言

1.1研究背景

近年来，由于我国城市公共基础卫生设施配套建设薄弱，城市日常生活中的垃圾已逐渐成为我国城市生态环境主要污染源之一。全国至少已经有1/3的大中城市被生活垃圾处理包围，这已经成为目前影响整个城市整体市容以及市貌最严重的城市环境污染问题之一，给影响城市全体居民日常生活和以及城市其他社会经济事业的持续发展建设造成了极大的经济损害。目前我国处理垃圾的方式主要是填埋和焚烧，但是这俩种方法对环境有不好的影响。如果用填埋场的话，会占用很大面积的土地，对土地的资源保护也没有起很大的作用，而且这样会使很多垃圾场周转不及时，容易导致无法及时处理垃圾，当下再重新寻找新的填埋场也很难，最坏的结果是全国都会有这样的问题到时候处理起来会很不方便。焚烧燃煤发电则可能会直接产生火山飞灰和二恶英等多种有毒或者有害物质，造成环境二次污染。而在以落实科学发展观为思想统领，以人为本大力推进城市和谐社会关系建设的国际新形势下，生活垃圾的减量和资源无害利用，是各级城市政府实施绿色可持续发展战略必须深刻解决的迫切问题^[1][2]。由于国家对生活垃圾进行水泥窑处理的重视，其技术也在快速发展，所以现在我国最常见并且最受欢迎最环保的处理方法是将生活垃圾放入水泥窑中进行处理^[3]。

如果将生活垃圾放入水泥窑中进行处理，可以做到资源回收利用并且有利于环境，减少天然气的矿物质和能源综合利用，减少城市土地资源占用，有利于实现低碳环保，符合国家关于水泥节能和环保资源节约综合利用相关政策，是我国开展环保资源节约综合利用、节约能源、环境生态保护和经济可持续发展的迫切需求，是我国水泥生产行业向环保资源产业综合发展转型道路上必须迈出的非常具有深远历史意义的一步^[4][5][6]。

1.2生活垃圾进行水泥窑协同处置的现状分析

1.2.1国外生活垃圾进行水泥窑协同处置的现状分析

在1970s年代的时候，国外有些发达国家开始发现并且探索将生活垃圾放到水泥窑中进行处理这一技术的优势，并较早的初步着手了利用水泥窑协同处置城市生活日用垃圾的相关技术开发和科学研究推广应用，之后在《巴塞尔公约》中明确提出将生活垃圾放入水泥窑中处理这一技术对城市的环境没有危害并且污染物排放减少，之后也会普遍使用也是最安全无害的协同处理垃圾方法^[7]。经过多年的研究实践，美国、日本、加拿大、欧洲和澳大利亚已经初步开发涌现出了较为成熟的联合技术，并已经开始推广使用不同燃料类型的联合废物燃料作为各类联合垃圾处理的主要替代品和燃料。我国是世界水泥工业最发达的发展国家之一，也是在我国水泥厂和窑炉工业协同清理处置各类生活能源垃圾利用领域最广泛具有国际代表性的发达国家之一，2014年来在全国基本实现了每个水泥厂和窑炉工业协同清理处置各类生活利用垃圾平均效率达63.4%以上的化石燃料能源替代率。荷兰和瑞士等已基本实现了100%的产能替代率，但只有几条大型水泥锅炉窑产线没有更具代表性。2014年，欧洲发达国家的大型水泥窑炉和燃料能源替代率平均每年达到了7%^[8][9][10]。
国外仍然还有许多专家学者在积极研究利用水泥窑协同综合处理各类生活垃圾的相关技术，并在国外水泥窑中逐步扩大水泥替代化石燃料的推广使用。
Must垃圾替代燃料a Kara^[11]已经完成了技术研究和开展工业应用规模化的测试，即用由生活垃圾制成的废物替代燃料替代部分石油焦。在替代燃料使用率不同的情况下，对熟料的质量和温室气体的排放进行了测试，所有使用的物品的标准都是参考有关水泥的，经过这个测试，更加明确了生活垃圾可以替代水泥窑中有些燃料并且可以减少污染物排放。

1. Genon^[12]研究出一些具有较高热值的替代燃料，他们主要都是从人们生活的固体废物中发现的，而且有些工厂里开始实践运用，主要是水泥工厂，再用这些替代燃料的过程中发现一些能量是能够回收利用的。从这个研究中得出：在水泥窑燃烧中的煤炭可以用生活垃圾转变的高热值燃料替代，并且替代燃料的燃烧会让二氧化碳排放减少，而且其他的污染物排放也会随之减少。在燃烧的过程中，由于燃烧过程中较低的火焰温度和较低的过量空气系数，NO_X的产生可能较低。此外，生活垃圾中的氯离子不会影响氯的排放。

温哥华地铁^[13]调查产生的城市生活垃圾生产RDF的可行性，以便在该地区的两个水泥窑中进行联合处理，这项研究证实，RDF的生产和在水泥窑中的应用，对于温哥华地铁来说，是一种既环保又经济可行的解决方案。世界各地的市政当局采取了许多举措，以减轻城市生活垃圾处理战略的环境负担。最有益的MSWM的策略之一也就是进行热处理或其他能量资源回收，以从工业废物中回收获得更清洁的可再生清洁能源。垃圾焚烧衍生回收燃料(RDF)燃料是一种新型固体垃圾回收衍生燃料，可以用来替代目前传统的其他化石衍生燃料。通过国外多年的研究实践，水泥窑协同垃圾处理日常生活中的垃圾被普遍认为仅仅是一种对人环境友好、安全有效的协同处理垃圾方法之一。

1.2.2国内生活垃圾进行水泥窑协同处置的现状分析

我国在1990s时也已起始开展了成功利用国内水泥窑协同处理国内固体和其他液体利用废物的科学研究^[14]，有俩家在上海金山的水泥厂成功利用水泥窑处理一些危险废物已经有很多年；有几个专业的水泥厂进行合作，他们来自于上海建材集团和上海同济大学，俩者一起研究利用生活垃圾、污泥等固体废物作为燃料和孰料在水泥窑燃烧的工业性实验，并且取得了很大成功；北京的金隅集团研究用水泥窑这项技术，不管是处理在工业中的固体废物还是处理居民日常的生活垃圾等问题都取得了很大成功，并且取得了水泥行业国际领先的科学技术成果，并先后建立了二十多条技术示范线，为我国水泥窑材料协同加工技术的持续发展应用打下良好的技术基础。目前而言，我国在利用水泥窑技术处理生活垃圾这个项目上，取得了很大的进步并且有些技术已经得到了国际的上肯定并且赐予一些成就，除了合作一起研究的合作单位而且还和很多的公司进行合作共同进步。

请支付后下载全文，论文总字数：25077字