廢塑料與煤粉升溫過程中的燃燒特性

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郁慶瑤教授級高級工程師1952年生1982年畢業(yè)于東北大學(xué)現(xiàn)從事煉鐵科研工作電話26647668刖言廢塑料作為一種固態(tài)燃料噴入高爐內(nèi)，將發(fā)生非常復(fù)雜的多相反應(yīng)，包括氣一氣反應(yīng)、氣一固反應(yīng)、氣一液反應(yīng)。廢塑料的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)不同于煤粉和重油，噴入高爐后，會(huì)以不同于煤粉和重油的燃燒模式進(jìn)行燃燒，因此，廢塑料在高爐內(nèi)燃燒特性的研究是高爐噴吹廢塑料技術(shù)的一個(gè)重要課題。　　本試驗(yàn)就是將廢塑料置于空氣和氧氣中研究其燃燒特性，同時(shí)對不同種類的廢塑料與高爐噴吹用煤粉的燃燒特性作了對比研究?！　?試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料選用目前占國內(nèi)塑料產(chǎn)量比重較大的兩種廢棄塑料聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP，粒度為3 ~5mm煤粉選用寶鋼高爐噴吹系統(tǒng)的成品煤，其無煙煤和煙煤各占50%，其化學(xué)成分見表1煤粉粒度分析見表2表1試驗(yàn)材料化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表2煤粉粒度分析目308240072911由表1可知，廢塑料的w/wr為0.于煤粉的0.052廢塑料的灰分也遠(yuǎn)低于煤粉。　　因此，將廢塑料噴入高爐中，將提高高爐的還原性能，降低高爐出渣量。還原性能的提高，渣量的減少，將有利于高爐順行，操作穩(wěn)定，提高高爐熱能利用率，同時(shí)也可節(jié)約焦炭，降低煉鐵成本?！　?試驗(yàn)裝置和功能燃燒尾氣分析裝置示意圖如所示?！　”狙b置以靜態(tài)的方式，將不同試驗(yàn)材料置于升溫的試管中，分別在空氣和富氧的條件下，從升溫初期到反應(yīng)完成，全過程采集不同溫度時(shí)反應(yīng)尾氣中CQCQ的含量變化，尋求其不同的峰值和對應(yīng)的溫度，在相同條件下作燃燒特性的可比性分析?！　?熱電偶CO紅外氣體分析儀三通試管con體記錄儀瓷舟緩沖瓶，洗氣瓶氣瓶干燥過濾瓶（無水CaCl2）CO：紅外氣體分析儀co2氣體記錄儀管式電阻爐燃燒尾氣分析裝置圖明顯P后尾氣中峰值含量比在3試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果見~7及表3 PE在空氣中燃燒尾氣分析pp燃燒后尾氣中的COC）含量走勢可見，同種物料在空氣和氧氣中的反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)速度差值較大，在氧氣中反應(yīng)時(shí)間和終了時(shí)間提前，該現(xiàn)象在PP的燃燒中非常氣條件下高4~5倍?！　?煤粉燃燒后尾氣中CQCQ含量走勢可見，在氧氣中，煤粉反應(yīng)時(shí)間較在空氣中縮短，終了時(shí)間較在空氣中明顯提前，C）峰值含量是空氣條件下的5倍；與廢塑料在同樣氣氛條件下對比，反應(yīng)時(shí)間和終了時(shí)間、C）峰值有明顯滯后。　　表3中數(shù)據(jù)差值也同樣顯示廢塑料的燃燒特性明顯優(yōu)于煤粉?！　E在氧氣中燃燒尾氣分析表3PEPP與煤粉燃燒尾氣比較煤粉CQ含量顯著升高時(shí)所對應(yīng)的溫度及峰值含量A°C，）空氣氧氣CQ2含量顯著升高時(shí)所對應(yīng)的溫度及峰值含量A°c，）空氣氧氣CQ含量達(dá)到最大值時(shí)所對應(yīng)的溫度及峰值含量A°C，）空氣氧氣C2含量達(dá)到最大值時(shí)所對應(yīng)的溫度及峰值含量A°c，）空氣氧氣CQ消失時(shí)所對應(yīng)的溫度/°c空氣氧氣cq2消失時(shí)所對應(yīng)的溫度（即燃燒完成時(shí)的溫度）/c空氣氧氣4試驗(yàn)結(jié)論無論是廢塑料還是煤粉，在氧氣條件下cc含量明顯升高的溫度都比在空氣中的低。前者低約30°Q后者低約40°C.廢塑料和煤粉在氧氣中燃燒時(shí)，CO含量都比空氣中的高得多，前者由12%升高到60%以上，后者由5%升高到24%以上。　　廢塑料和煤粉在氧氣中燃燒時(shí)，完成燃100°C，后者降低200°C以上，廢塑料的氣化速度明顯快于煤粉?！　U塑料與煤粉在相同條件下比較，廢塑料燃燒后的CQ！大含量為8%~15%，而煤粉的僅為5%.廢塑料進(jìn)入氣化溫度區(qū)域內(nèi)氣化速度較快，短時(shí)間使氧量不足而產(chǎn)生較多的CQ而煤粉氣化的揮發(fā)分量有限，固定碳反應(yīng)速度滯后，與氧氣需求產(chǎn)生時(shí)間差、分散了集中度，故產(chǎn)生的CC較少。燒即am厭失溫度都顯著降低，前者降低約秘命（下轉(zhuǎn)至第3頁）et Fe+為使生成的絮體沉降下來，一般會(huì)調(diào)節(jié)p值至弱酸性、中性或堿性，使Fe+發(fā)揮混凝作用?！　∮煽芍?dāng)p值在8~10范圍內(nèi)時(shí)，COD去除率均在30%以下，而當(dāng)值在5 ~7范圍波動(dòng)時(shí)，COD去除率大幅上升，均維持在50%左右?！　≌f明對于經(jīng)過Feno試劑處理后的廢水而言，在m值在5~7時(shí)Fe+能發(fā)揮很好的混凝作用。　　混凝pH值混凝ffl值對COD去除率的影響在上述最佳反應(yīng)條件下，經(jīng)過Feno混凝之后的處理水BOD/CD為048石油類含量為242mg/L略高于原水。這是因?yàn)镕non式劑能改變污染物的結(jié)構(gòu)，大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)，使可生化性提高，同時(shí)在這個(gè)過程中ch、ch及芳香環(huán)的數(shù)量會(huì)增多，而這些小分子不能被Fnon式劑氧化，最終造成了石油類含量的增高?！　?結(jié)論采用Femrn氧化法對質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的SP―H令乳平整液模擬廢水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的試驗(yàn)研究，得出以下主要結(jié)論：當(dāng)反應(yīng)溫度為15~25°C，初始PH值為9.9FS）和HO投加量分別為1520g/L和3 33g/L反應(yīng)15將廢水IH值調(diào)到5~7范圍內(nèi)時(shí)，COD去除率達(dá)56%，同時(shí)BOD/CCD由017提高到048廢水的可生化性得到了顯著改善，可以滿足后續(xù)生物處理的進(jìn)水水質(zhì)要求。