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)的一個重要課題?！　”驹囼?yàn)就是將廢塑料置于空氣和氧氣中研究其燃燒特性，同時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。　　本裝置以靜態(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)時間和反應(yīng)速度差值較大，在氧氣中反應(yīng)時間和終了時間提前，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)時間較在空氣中縮短，終了時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)時間和終了時間、C）峰值有明顯滯后?！　”?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)到最大值時所對應(yīng)的溫度及峰值含量A°c，）空氣氧氣CQ消失時所對應(yīng)的溫度/°c空氣氧氣cq2消失時所對應(yīng)的溫度（即燃燒完成時的溫度）/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，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?！　U塑料和煤粉在氧氣中燃燒時，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，一般會調(diào)節(jié)p值至弱酸性、中性或堿性，使Fe+發(fā)揮混凝作用。　　由可知，當(dāng)p值在8~10范圍內(nèi)時，COD去除率均在30%以下，而當(dāng)值在5 ~7范圍波動時，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Fe+能發(fā)揮很好的混凝作用?！　』炷齪H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，同時在這個過程中ch、ch及芳香環(huán)的數(shù)量會增多，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。　　3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，COD去除率達(dá)56%，同時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。