颗粒密度对垃圾衍生燃料燃烧特性的影响
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固体燃料粒度对烧结过程及烧结质量的影响目前,国内在烧结料中配加的固体燃料主要是焦粉和煤粉,焦粉一般是来自高炉槽下筛分的产物。
在烧结过程中,固体燃料燃烧所提供的热量占烧结总需热量的90%左右,因此,烧结料中配加的固体燃料的特性,配加量等对烧结过程及烧结质量都可能产生较大的影响,而固体燃料的粒度是影响燃料在烧结料层中的燃烧特性的重要因素之一,探讨固体燃料粒度对烧结过程及烧结矿质量的影响是保证和提高烧结矿质量的手段之一。
在烧结料层中,固体燃料分散于烧结料中,炭含量少、粒度细而分散,燃料只占总料质量的3-5%,按体积计不到总料体积的10%,所以,烧结过程中的燃烧是介于单颗粒与燃料群的典型的固定床燃烧,燃料的燃烧特性对烧结质量影响很大。
固体燃料的粒度对烧结过程及烧结质量的影响主要表现在以下方面:一、燃料粒度过大对烧结过程及烧结质量的影响:1、燃料粒度过大时,烧结过程中使燃烧带变宽,从而使烧结料层透气性恶化。
2、当燃料配加量一定时,粒度越大,其在烧结料层中的分布也愈不均匀,使得在大颗粒燃料的周围物料熔化的历害,离燃料颗粒远的地方的物料不能很好的烧结。
3、粗颗粒燃料的周围,还原性气氛较强,而没有燃料的地方,空气得不到利用。
4、因烧结料中大颗粒燃料的存在,使得在烧结布料时易产生布料偏析,使大颗粒燃料过多的集中在料层下部,加上烧结料层下部的蓄热作用,使烧结料层上下温度相差很大,造成上部烧结矿强度差,下层过熔FeO含量偏高。
因此,固体燃料粒度过大不利于烧结和烧结质量的提高,实际生产中应严格控制燃料粒度上限。
二、燃料粒度过小对烧结过程及烧结质量的影响:1、燃料粒度过小时,烧结过程中燃料燃烧快,烧结速度也快,燃料燃烧所产生的热量难以使烧结料层达到所需要的足够高的温度,生成的液相数量减少,从而使烧结矿强度降低。
2、过小的燃料颗粒(小于0.5mm)使烧结料层的透气性变坏,并有可能被抽风带走,增加燃料损失。
可见,无论是燃料粒度过大或过小,对烧结过程及烧结质量的提高都是不利的。
rdf垃圾衍生燃料标准
RDF垃圾衍生燃料(Refuse Derived Fuel)是指通过对垃圾进行分类、分拣、破碎、干燥等处理,将其中可燃的部分提取出来制成燃
料的一种方法。
RDF垃圾衍生燃料不仅可以减少垃圾填埋的数量,还可以将垃圾中的可燃物质转化为能源,帮助解决能源短缺问题。
为了确保RDF垃圾衍生燃料的质量和安全性,各国和地区都制定
了相应的标准。
这些标准一般包括以下几个方面:
1. 原料要求:要求明确指出RDF燃料的原料来源,可接受的垃
圾种类和含量限制等。
2. 粒度和湿度:要求RDF燃料的粒度和湿度在一定的范围内,
以确保其适合于燃烧过程。
3. 燃烧性能:要求RDF燃料在燃烧过程中具有一定的燃烧性能,如高热值、低灰分、低硫含量等。
4. 污染物排放限制:要求RDF燃料在燃烧过程中产生的污染物
排放符合环保要求,如对二氧化碳、氮氧化物、颗粒物等的排放限制。
5. 质量控制要求:要求对RDF燃料的质量进行严格控制和监测,包括对原料的采样分析、生产过程的控制和检测等。
RDF垃圾衍生燃料标准对于确保RDF燃料的质量和安全性非常重要,能够促进其在能源利用和环境保护方面的应用。
不同国家和地区
的标准可能略有不同,但都致力于提高RDF燃料的利用率和环保性能。
化工进展 2016年第35卷·772·(2)蒙脱石掺混的3个地区干酪根在热解温度达到440℃之前其热解失重率较干酪根单独热解低,而440℃之后热解失重率迅速提高并较干酪根单独热解有所提高。
表明蒙脱石对其热解产物释放起到先抑制后催化的作用。
(3)每种干酪根随升温速率提高CH3/CH2比值都有不同程度升高,此外,在相同升温速率下3个地区干酪根均表现随着蒙脱石配比的增加CH3/CH2比值有所增加,表明蒙脱石对油页岩干酪根热解表现为催化异构。
(4)蒙脱石对油页岩干酪根热解产物存在物理吸附和裂解催化两种影响,且随着热解过程的加深和蒙脱石配比的改变而不同,蒙脱石与干酪根掺混比例较小时对蒙脱石催化裂解作用较强,热解失重率较干酪根单独热解大,但随着蒙脱石掺混比例的增加热解产物的吸附作用增强,使得热解失重率降低。
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颗粒密度对垃圾衍生燃料燃烧特性的影响黎涛;熊祖鸿;房科靖;鲁敏;谢森;熊培培【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2017(033)023【摘要】垃圾衍生燃料(RDF,refuse derived fuel)是垃圾焚烧发电的原料,该文研究RDF预加工的形态对其燃烧释放能量过程的影响.将RDF制备成不同密度等级的成型颗粒,通过热重、热值、灰分分析,同时参比与非成型的RDF和生物质秸秆燃料,观察RDF成型颗粒燃烧特性.研究结果表明,该组非成型RDF的着火点为234.0℃,3个最大失质量速率分别为6.30,2.21,0.53%min;高密度RDF的着火点为238.2℃,3个最大失质量速率分别为5.70,3.11,0.61%/min,表明较高密度RDF颗粒在燃烧过程中,着火点较高,燃烧速率较为均衡.该组高密度RDF比非成型RDF燃烧后的灰渣少6.7%,表明高密度RDF燃烧较为充分.在热值方面,方差显著性分析表明,RDF颗粒密度值对其燃烧产生的热值无明显影响.%Waste to energy (WTE) plants have been built more and more worldwide nowadays. It is one of the most successful types to resolve the impact of city rubbish on environment. Refuse derived fuel (RDF) is the fuel of WTE plant, which is made of combustible refuse such us cardboard, paper, various plastics, textile and wood. According to literature, the incineration process has the advantage of reducing waste weight by 80% and volume by 70%, and around 25%-30% energy within RDF can be obtained through conversion of power facilities. Combustible refuse can be processed into pellets with physical density of more than 0.3 g/cm3through extrusion forming afterseparating, crushing, and drying procedure. In this paper, pelleted RDF with different densities of 0.51, 0.42, and 0.31 g/cm3was adopted in this experiment, and their combustion characteristics from 30 to 900℃ were investigated by means of thermogravimetric (TG), calorific value, and ash content analysis. Meanwhile, pelleted RDF was compared with non-pelleted RDF and straw which represented biomass fuel. By comparing TG of pelleted RDF and non-pelleted RDF, the results indicated that non-pelleted RDF was faster in burning, showing pelleted RDF can release energy slower, which is good for boiler equipment to absorb energy more efficiently. By comparing DTG of pelleted RDF and non-pelleted RDF, the ignition point of the non-pelleted RDF (0.10 g/cm3) was 234.0℃, and 3 maximum mass loss rates were 6.30, 2.21 and 0.53 percentage points per minute, respectively; While for the highest density of pelleted RDF (0.51 g/cm3), the ignition point was 238.2℃, and 3 maximum mass loss rates were 5.70, 3.11, and 0.61 percentage points per minute, respectively, showing that the higher density, the higher ignition point, and the higher burning rate got more balance. DTG data also show that pelleted RDF is more suitable for the boiler to absorb heat efficiently. After finishing burning, the content of combustion ash coming from the highest density pelleted RDF sample in this experiment was 6.7% less than that of the non-pelleted one, showing that procession of extrusion forming will help to reduce weight and volume of RDF ash, thus relieving the pressure of landfill, which is the most serious problem to our environment. For the burning calorific value, and the data from pelleted RDF and non-pelletedRDF checked by calorimeter, each sample was checked 3 times. By calculating all sample values with the method of variance analysis,F value was 0.25, whiledf values between groups and within group were 3 and 8, respectively, the finalF0.05(3, 8) value was 4.07, andF0.01(3, 8) value was 7.59, thusF<F0.05<F0.01.The results of variance analysis show that calorific value difference between pelleted RDF and non-pelleted RDF is not obvious. Though pelleted RDF has some advantage for equipment to absorb energy, its procession is limited by many factors, such us space, equipment structure, transportation, moreover, investment cost and energy cost are also included in the consideration. On other hand, we also can make use of RDF ash as product material, so there are still many researching works to be done.【总页数】5页(P241-245)【作者】黎涛;熊祖鸿;房科靖;鲁敏;谢森;熊培培【作者单位】中国科学院广州能源研究所,广州 510640;中国科学院广州能源研究所,广州 510640;中国科学院广州能源研究所,广州 510640;中国科学院广州能源研究所,广州 510640;中国科学院广州能源研究所,广州 510640;中国科学院广州能源研究所,广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TK16【相关文献】1.模化垃圾衍生燃料的燃烧特性研究 [J], 刘汉桥;魏国侠;叶会华;王泽生2.铁路垃圾衍生燃料燃烧特性分析 [J], 任福民;燕艳;宋贺强;陶若虹;蚁哲翰3.铁路复合垃圾衍生燃料(C-RDF)的燃烧特性研究 [J], 任福民;高明;陶若虹;宋贺强4.垃圾衍生燃料炭化物燃烧特性分析 [J], 赵凯峰;孙军;赵鹏;傅庚福5.水泥窑用垃圾衍生燃料燃烧特性的TG-DTG研究 [J], 郑旭;刘晨;王昕;颜碧兰;魏丽颖因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
废弃生物质颗粒燃料的燃尽性能与燃烧过程研究随着能源资源的日益枯竭和环境问题的日益突出,对可再生能源的利用和开发变得尤为重要。
废弃生物质是一种可再生能源,其利用不仅可以有效解决环境问题,还能满足能源需求。
废弃生物质颗粒燃料作为一种重要的能源形式,在能源供应和环保方面具有重要的意义。
因此,研究废弃生物质颗粒燃料的燃尽性能与燃烧过程对于推广和应用废弃生物质颗粒燃料具有重要意义。
首先,废弃生物质颗粒燃料的燃尽性能是评价其能源利用效率和环境影响的重要指标之一。
燃尽性能主要包括燃烧效率、燃烧过程中的排放物和灰渣产生量等。
研究燃尽性能可以为废弃生物质颗粒燃料的选择和优化提供依据。
通过实验方法,可以测量废弃生物质颗粒燃料的燃烧效率和排放物浓度,进而评估其燃尽性能。
研究结果表明,废弃生物质颗粒燃料的燃烧效率相对较高,而其排放物和灰渣产生量较低,对环境影响较小。
这些研究成果为废弃生物质颗粒燃料的广泛应用提供了技术支撑。
其次,燃烧过程是影响废弃生物质颗粒燃料使用性能的重要因素。
研究废弃生物质颗粒燃料的燃烧过程可以揭示其燃烧机理和特点,并为提高其燃烧效率提供技术支持。
在燃烧过程中,废弃生物质颗粒燃料的燃烧速率、温度分布和气体组成等参数对燃烧效率起着关键作用。
通过实验和数值模拟方法,可以研究废弃生物质颗粒燃料的燃烧过程,预测其燃烧特性,并进一步优化其燃烧效率。
研究结果表明,废弃生物质颗粒燃料燃烧过程具有较高的燃烧速率和较低的氮氧化物排放,可以实现有效的能源利用和环境保护。
此外,研究废弃生物质颗粒燃料的燃尽性能与燃烧过程对于改善其应用性能和设计合理的燃烧设备也具有重要意义。
废弃生物质颗粒燃料在不同的燃烧设备中的燃烧过程和燃尽性能存在差异。
通过研究废弃生物质颗粒燃料在不同燃烧设备中的燃烧特性,可以为优化燃烧设备设计和废弃生物质颗粒燃料的应用提供依据。
研究结果表明,优化燃烧设备结构和操作参数,可以提高废弃生物质颗粒燃料的燃尽性能和燃烧效率,降低排放物产生量。
生物质颗粒燃料在锅炉中的燃尽特性及其对污染物排放影响分析1. 生物质颗粒燃料的广泛应用已经成为解决能源和环境问题的一个重要途径。
作为一种可再生能源,生物质颗粒燃料在锅炉中的燃尽特性及其对污染物排放的影响备受关注。
2. 生物质颗粒燃料在锅炉中的燃烧过程中,首先需要考虑的是燃尽特性。
生物质颗粒燃料的燃烧过程通常包括干燥、热解、燃烧和灰化等阶段。
3. 在燃烧过程中,生物质颗粒燃料的物理性质和化学成分对燃尽特性有着重要影响。
首先是颗粒大小和形状,颗粒大小适中能够提高燃烧效率,而颗粒形状的不规则性可能导致燃烧过程中的不均匀性。
4. 另外,生物质颗粒燃料的含水率也是影响燃尽特性的关键因素之一。
过高的含水率会导致燃烧过程中需消耗更多热量来蒸发水分,从而影响燃烧效率。
5. 此外,生物质颗粒燃料的灰含量和灰成分对燃烧过程和燃尽效果也有着显著的影响。
高灰含量会增加燃烧床的污染,影响锅炉的正常运行。
6. 生物质颗粒燃料在锅炉中的燃尽过程中,还需要考虑燃烧过程中的污染物排放问题。
燃烧过程中会产生二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、挥发性有机物等污染物,对环境造成一定的影响。
7. 生物质颗粒燃料燃烧产生的二氧化碳是一种温室气体,其排放会加剧全球气候变化。
因此,减少生物质颗粒燃烧过程中的二氧化碳排放至关重要。
8. 与化石燃料相比,生物质颗粒燃料的燃烧排放中的二氧化硫和氮氧化物等有害物质含量较低,对大气环境的影响相对较小。
9. 然而,生物质颗粒燃料的燃烧过程中还会产生一定量的挥发性有机物,部分挥发性有机物具有臭气特性,可能对周围环境和人体健康造成一定的影响。
10. 因此,在生物质颗粒燃料的燃烧过程中,需要从控制颗粒燃料的物理性质和化学成分入手,优化燃烧条件,减少污染物排放。
11. 为了提高生物质颗粒燃料在锅炉中的燃尽效率及减少污染物排放,可以采取一些技术措施。
比如采用氧化剂进行气化,增加燃烧炉的温度和氧气浓度,利用高效过滤器和脱硫脱硝设备等。
废弃生物质颗粒燃料的物化特性与燃烧行为研究随着对可再生能源的需求增加,废弃生物质成为了一种重要的资源。
废弃生物质如木屑、秸秆等可用于生产颗粒燃料,该颗粒燃料具有高热值、低排放和可再生等优势。
然而,废弃生物质颗粒燃料的物化特性和燃烧行为直接影响其应用效果和环境效益。
因此,研究废弃生物质颗粒燃料的物化特性与燃烧行为具有重要的理论和实践意义。
废弃生物质颗粒燃料的物化特性是指其在燃烧过程中的物理和化学性质。
具体来说,物化特性包括粒径分布、密度、含水率、挥发分含量、灰分含量、固定碳含量和高位发热量等指标。
这些指标的测定可以通过实验方法和理论计算来获得。
了解废弃生物质颗粒燃料的物化特性有助于评估其燃烧性能,提高其利用效率。
首先,粒径分布是描述颗粒燃料颗粒大小范围的重要参数。
粒径分布的测定可以通过采用激光粒度仪等设备来完成。
对于废弃生物质颗粒燃料来说,其粒径分布通常在0.1-50毫米之间,大小不均匀。
特别是在生产过程中,通过调整颗粒机的参数,可以获得所需的颗粒大小。
密度是燃料颗粒的质量与体积之比,是衡量颗粒紧密程度的参考指标。
常用的测定方法有浮力法、气排法以及浸水法等。
废弃生物质颗粒燃料的密度通常较低,与颗粒的松散程度和孔隙结构有关。
因此,在燃烧过程中需要注意其燃烧稳定性,避免不完全燃烧和颗粒堆积。
含水率是指废弃生物质颗粒燃料中含有的水分的比重。
水分含量的测定方法可以采用烘箱法、干燥器法以及红外反射法等。
废弃生物质颗粒燃料的含水率对其燃烧效果和热值有显著影响。
含水率过高会导致燃烧温度降低、热值减少和排放物增多。
因此,在生产和储存过程中,需要控制废弃生物质颗粒燃料的含水率,以提高其燃烧效率和利用价值。
挥发分含量是指废弃生物质颗粒燃料中挥发性物质的含量。
挥发分含量的测定可以采用加热法、热失重法以及红外光谱法等。
废弃生物质颗粒燃料中的挥发分含量影响其燃烧速率和燃烧过程中的火焰稳定性。
在燃烧过程中,挥发性物质首先释放出来,然后与空气中的氧气发生快速氧化反应。
2010年10月农业机械学报第41卷第10期DO I :10.3969/.j issn .1000-1298.2010.10.020生物质颗粒燃料特性及其对燃烧的影响分析*姚宗路1赵立欣1R onnback M 2孟海波1罗 娟1田宜水1(11农业部规划设计研究院农村能源与环保研究所,北京100125;21瑞典SP 技术研究所能源部,瑞典布罗斯50115) =摘要> 采用欧盟生物质固体成型燃料标准(CEN /TC 335)试验检测了中国和瑞典典型的10种生物质颗粒燃料,重点对中国的秸秆类颗粒燃料与瑞典的木质颗粒进行了对比,并分析其对燃烧特性的影响。
结果表明中瑞两国的生物质颗粒燃料都能满足技术标准要求,瑞典木质颗粒具有较高的性能参数;中国的玉米秸秆颗粒燃料发热量比瑞典木质颗粒低2019%,挥发分低,燃烧后灰渣中的硅含量高20%,灰熔点低,燃烧后灰分多,易结渣,对燃烧设备有较高的要求。
关键词:生物质能 颗粒燃料 物理特性 化学成分 燃烧特性中图分类号:TK 16文献标识码:A文章编号:1000-1298(2010)10-0097-06Co mparison on Characterization E ffect of B i o mass Pellet Fuelson Co mbustion B ehavi orYao Zong lu 1Zhao Lix i n 1Ronnback M 2M eng H a i b o 1Luo Juan 1T ian Y ishui1(11Instit u te of Energy and E nviron m ent al P rotection,Chinese A cade my of A gricult ural Engineering ,B ei j i ng 100125,Ch i na21Energy D e p ar t m ent ,SP T echn ical Research Instit ute of S w eden ,B oras 50115,S w eden)A bstractTen types o f b i o m ass pe llet fuels fr o m Ch i n a and Sw eden w ere analyzed accord i n g to European solid b i o f u el standards (CEN /TC 335),and the differences i n characteristics w ere analyzed bet w een stra w pellet f u el i n China and wood pellet fuel fro m Sw eden .The results sho w ed that t h e b io m ass pe llet f u elsfr o m Ch i n a and Sw eden satisfied t h e standar d requ ire m ent and the w ood pe llets fr o m Sw eden had h i g hest quality .The ca l o rific value o f pelletm ade fro m corn stra w in China w as 2019%l o wer and the Si content w as 20%higher i n the ash and sl a g after co m busti o n than t h at o f Sw edish wood pe llets .Th is i n d icated that the bio m ass pe llet fue ls fro m Ch i n a have m ore ash and m ore easily for m slag duri n g co m busti o n./Ch i n ese 0crop pellets w ith h i g her ash con tent and i n creased risk for slagg i n g w ill require h i g h quality co mbusti o n equ ip m en t to ensure high availab ility .K ey words B i o m ass energy ,Pellet fue,l Physica l characterization ,Che m ical co m positi o n,Co m bustion behav i o r收稿日期:2010-03-08 修回日期:2010-04-28*农业部引进国际先进农业科学技术项目(2008G2)和农业科技成果转化资金资助项目(2008GB23260384)作者简介:姚宗路,工程师,博士,主要从事生物质能技术与设备开发与利用研究,E-m ai:l yaoz ongl u @163.co m 通讯作者:田宜水,高级工程师,主要从事节能、可再生能源技术和设备研究,E-m ai:l y i shu it @yahoo .co m引言生物质颗粒燃料具有高效、洁净、点火容易、CO 2近似零排放等优点,可替代煤炭等化石燃料应用于炊事、供暖等民用领域和锅炉燃烧、发电等工业领域,近几年来在欧盟、北美、中国得到了迅速发展[1~3]。
第33卷第23期农业工程学报V ol.33 No.232017年12月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Dec. 2017 241 颗粒密度对垃圾衍生燃料燃烧特性的影响黎涛,熊祖鸿,房科靖,鲁敏,谢森,熊培培(中国科学院广州能源研究所,广州 510640)摘要:垃圾衍生燃料(RDF,refuse derived fuel)是垃圾焚烧发电的原料,该文研究RDF预加工的形态对其燃烧释放能量过程的影响。
将RDF制备成不同密度等级的成型颗粒,通过热重、热值、灰分分析,同时参比与非成型的RDF和生物质秸秆燃料,观察RDF成型颗粒燃烧特性。
研究结果表明,该组非成型RDF的着火点为234.0 ℃,3个最大失质量速率分别为6.30,2.21,0.53% min;高密度RDF的着火点为238.2 ℃,3个最大失质量速率分别为5.70,3.11, 0.61%/min,表明较高密度RDF颗粒在燃烧过程中,着火点较高,燃烧速率较为均衡。
该组高密度RDF比非成型RDF燃烧后的灰渣少6.7%,表明高密度RDF燃烧较为充分。
在热值方面,方差显著性分析表明,RDF颗粒密度值对其燃烧产生的热值无明显影响。
关键词:垃圾;燃烧;生物质;RDF;密度;灰分doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.23.031中图分类号:TK16 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2017)-23-0241-05黎涛,熊祖鸿,房科靖,鲁敏,谢森,熊培培. 颗粒密度对垃圾衍生燃料燃烧特性的影响[J]. 农业工程学报,2017,33(23):241-245. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.23.031 Li Tao, Xiong Zuhong, Fang Kejing, Lu Min, Xie Sen, Xiong Peipei.Effect of particle density on combustion characteristics of refuse derived fuel [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(23): 241-245. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.23.031 0 引 言随着社会经济的发展、人口增长、农村城镇化加大、居民生活水平提高等,城市垃圾产量逐年增加,同时也必然导致全球范围的能源需求提高[1-8]。
据统计,2014年,中国246个大、中城市生活垃圾产生量16 816.1万t,2016年增加到18 564.0万t,年增长率达5.20%。
垃圾发电(waste to energy,WTE)是处理城市垃圾问题、缓解能源需求压力的优选方案。
焚烧可使垃圾质量减少80%,体积减少70%;有机物中大约65%~80%的能量可转化为热能,25%~30%可通过焚烧转化电能[9-13]。
政府通过WTE方案妥善处理垃圾和降低垃圾容量,解决垃圾的污染、填埋问题,还贡献出可再生能源,缓解能源需求压力。
目前,全球的垃圾产量为2.4万亿t/a,2025年将达到2.6万亿t/a[14]。
中国也投入建设大量垃圾焚烧发电厂。
通过焚烧垃圾产生热量发电,减轻日益增长的能耗负担,同时也大大减少垃圾的填埋场地的压力[15]。
垃圾经过分选、除铁、破碎、高压成型等过程,将垃圾中的可燃烧部分制备成垃圾衍生物颗粒燃料,简称RDF[16]。
Hirunpraditkoon等[18-20]认为每千克RDF燃烧的有效热约为15.3 MJ;每18 kg干的RDF在燃烧完成后,产生1 kg CO[17]。
Bosmans等[20]从动力学角度分析,RDF 热解单方面的热能转换,也包括气化和燃烧过程。
Younan 等[21-22]认为RDF颗粒尺寸对其内部和外部传热有着很大收稿日期:2017-07-27 修订日期:2017-10-28基金项目:广州市民生科技攻关计划项目(705272504057)作者简介:黎涛,广东湛江人,高级工程师,从事固体废弃物资源化利用。
Email:litao@ 的影响,小颗粒温度均匀,在反应器中的反应也是均匀的;但对于大颗粒,传热速度变慢,颗粒加大到一定的限度,就会导致颗粒内温度非均匀分布,降低反应的热效能。
本文针对RDF成型颗粒,在不同挤压强度下制备不同密度等级的成型颗粒的燃烧特性进行探讨,探索RDF颗粒密度对其燃烧特性的影响。
1 试验部分1.1 样品制备本试验使用的生活垃圾来自佛山南海绿电再生能源有限公司厂区分选的可燃烧垃圾样品,包括废纸(18.17%)、草木(8.84%)、布碎(10.28%)、塑料和皮革(39.32%)、厨余(23.39%)等,经干燥、粉碎、混合、添加微量的黏合剂,通过挤压设备制备成4个密度等级的成型颗粒,同时取一未成型样品作为对照。
样品原料的工业分析、元素分析含量见表1,样品密度分别为0.51、0.42、0.31 g/cm3,对照的非成型RDF密度为0.10 g/cm3。
表1 RDF样品的工业分析和元素分析Table 1 Proximate analysis and ultimate analysis of RDF sample 工业分析Proximate analysis 元素分析Ultimate analysis/%水分Water挥发分V olatile灰分Ash固定碳Fixed carbonC O N H S6.1865.01 18.6910.12 35.5418.85 1.34 4.890.12 1.2 试验仪器与装置试验仪器主要包括TGAQ50热重分析仪(美国TA 公司)、Wvario EL cube元素分析(德国elementar仪器公司)、ZR-1T-CII微电脑自动热量计(长沙奔特仪器有农业工程学报( ) 2017年242限公司)、AL204电子天平(梅特勒-托利多仪器公司)、SX2-4-13N 箱式电阻炉(上海一恒科技有限公司)、GZX- 9240 MBE 数显鼓风干燥箱(上海博讯实业有限公司)。
1.3 试验方法热重分析每次样品10 mg 左右,天平净化流氮气30 mL/min ,样品净化流氮气40 mL/min ,空气气氛,升温速率10 ℃/min ,从室温升至900 ℃。
工业分析挥发分、灰分、固定碳项目参照GB/T212-2008,热值项目参照GB/T213-2008。
2 结果与分析2.1 RDF 各阶段燃烧趋势分析图1为样品1~4的热重分析的TG 曲线图。
由图1可以看到,颗粒样品1~3与非成型样品4的燃烧趋势大致相同,分为4个燃烧阶段,即脱水、挥发物热解、挥发物燃烧与固定碳燃烧并存、固体碳的进一步燃烧[23],分别在165、165~335、335~498、498~672 ℃。
在水分挥发阶段,1号样在最下端,4号样在最上方,表明这个阶段高密度颗粒水分溢出较慢,但差别并不太大,0.51 g/cm 3比0.10 g/cm 3的样品在同一温度点只有0.01%减幅。
样品在完成水分挥发后,进入挥发物热解,各样的TG 曲线逐渐重叠,表明这个阶段的燃烧侧重热解,需要的氧气量不多,同物料不同颗粒密度的RDF 燃烧速率在此阶段接近。
值得注意的是,样品完成挥发物热解,质量已经减少了40%,如果除去RDF 所含的不可燃烧的无机成分(灰分),该燃烧部分实际占样品原始质量的50%,说明RDF 有一半的易燃物质在165~335 ℃温度段燃烧,为热值做出重大贡献。
注:样品1~4分别为成型RDF 0.51, 0.42, 0.32 g·cm -3, 非成型RDF 。
Note :Samples 1-4 are pelleted RDF 0.51, 0.42, 0.32 g·cm -3, non-pelleted RDF.图1 样品1~4的TG 曲线 Fig.1 TG scan diagram of sample 1-4在335 ℃后,RDF 进入挥发物及固定碳燃烧。
由图1的TG 图可以看到,未成型的非颗粒样品4号RDF 的失质量速度以绝对优势超过成型颗粒RDF1~3,结合DTG 图更清晰地表现,4号样比1~3号更加剧烈地燃烧。
可见,RDF 在这个阶段的燃烧需要氧气的助燃,而密度大的RDF 间隙少,接触空气面积小,氧气少,使其燃烧速度降低[24]。
2.2 RDF 燃烧特征参数分析系列样品1~4的TG 和DTG 整理出着火点T i 和最大失质量温度T Max 和最大失质量速率DTG Max ,见表2。
表2 不同样品的着火点T i ,最大失质量温度T Max 和最大失质量速率DTG MaxTable 2 T i , T Max , DTG Max of different samples第1组失质量峰第2组失质量峰第3组失质量峰样品 Samples 样品密度Density of sample/(g·cm -3) 着火点 T i /℃ 最大失质量温度 T Max1 /℃最大失质量速率DTG Max1 /(%·min -1)最大失质量温度 T Max2 ℃最大失质量速率DTG Max2 /(%·min -1)最大失质量温度 T Max3 /℃最大失质量速率DTG Max3 /(%·min -1)RDF 0.510.51238.2324.65.70477.53.11658.30.61RDF0.42 0.42 236.8 327.4 5.89 478.5 3.75 653.9 0.52 RDF0.31 0.31 235.4 328.1 6.12 475.3 2.24 656.9 0.56 非成型RDF0.10 234.0 328.96.30476.32.21653.40.53由表2看出,随着RDF 颗粒密度的增加,着火点逐渐提高,从234.0 ℃升至238.2 ℃,表明着火点与物料接触到的空气面积密切相关。
从另一角度看,物料密度直接影响着火点,挤压成型物料单元体积也会影响着火点。
为突出RDF 的特点,本试验同时做了一个非成型的秸秆样品作为对照样。
从图2看到,对照样的第一个失质量峰后的温度段,已经没有多少物质可以燃烧了,这就是生物质燃料与RDF 的重大区别。
由于RDF 是混合物,有塑料、纸纤维、布纤维、植物纤维等组成,不同的物质具有不同的燃烧特征,使得本试验的RDF 在DTG 出现3组失质量峰。