城市生活垃圾热处理中氯元素转化的热力学平衡分析

何祺东，马晓茜，王耀汉，唐玉婷，陈晓斌

(华南理工大学 电力学院，广东 广州 510641)

经济发展使垃圾产生量日益增加，垃圾无害化、资源化处理是当务之急[1]。Cossu[2]认为热处理方法符合环保趋势。焚烧具有无害化处理率高、减量化大和可资源化利用等优点[3]。而热解相对于焚烧，更能实现清洁、高效处理[4]。

李季等[5]对垃圾焚烧时氯转化规律进行了模拟分析；Ma等[6]对垃圾焚烧时氯转化规律进行了实验研究；任强强等[7]对垃圾、秸秆混合热解时氯的析出特性进行了实验研究；Zhu等[8]采用热重红外联用技术对PVC在热解时加入Ca基脱氯剂的HCl脱除效果进行了实验研究；Yang等[9]对垃圾焚烧产物中的氯化物等有害物质在水洗工艺下的脱除效果进行了实验研究。已有大量针对垃圾在常规空气焚烧中氯转化或脱除的研究，但氯转化规律与热利用方式、气氛以及吸附剂的联系尚处于探索阶段。因此，本文利用化学热力学软件FactSage模拟MSW热处理过程，探究燃烧气氛、温度、过量空气系数及脱氯剂对氯转化规律的影响。

1 热力学平衡分析原理与方法

各物质的热力学参数来自FactSage的热力学数据库：FactPS、FToxid、FTmisc和FTpulp[10]。在FactSage的Equilib模块中输入初始反应物的种类和组成(包括燃烧气氛转化为元素组成来输入)、反应温度范围、反应压力，以Gibbs自由能最小法为判据，假定反应停留时间足够长，系统达到平衡时输出数据。并选择所需研究的元素占该元素原始输入量≥1%的数据，输出及记录。为研究脱氯剂的脱氯效果，分别加入5%CaO、10%CaO、15%CaO、5%CaCO3、10%CaCO3、15%CaCO3。……