Vol26 No. 3安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)第26卷第3期July 2009J of Anhui University of Technology200年7月文章編號(hào):1671-7872(2009)030229-03三種可燃固體廢棄物及煤粉的熱重分析任山,龍世剛(安徽工業(yè)大學(xué)冶金與資源學(xué)院,安徽馬鞍山243002)摘要:采用熱重分析法對(duì)三種可燃固體廢棄物如廢輪胎廢木料廢織物及煤粉的燃燒失重特性進(jìn)行對(duì)比分析研究它們的失重規(guī)律著火特性和燃盡特性。結(jié)果表明:三種可燃固體廢棄物的失重及燃燒特性與煤粉有較大的區(qū)別煤粉揮發(fā)物少燃燒失重主要受固定碳燃燒控制,可燃固體廢棄物揮發(fā)份較多燃燒失重主要受揮發(fā)份的燃燒控制;可燃固體廢棄物的渣量明顯低于煤粉渣量。這些可燃固體廢棄物噴入高爐中含氫量高有利于改善高爐冶煉的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和減少CO2排放。關(guān)鍵詞:可燃固體廢棄物;煤粉;燃燒特性;熱重分析中圖分類號(hào):TF053文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adai:10.3969jsn1671-7872200903007Investigation on Thermogravimetric Characteristic of SeveralCommom refuse derived fuel and coal powderREN Shan, LONG Shi-gang(School of Metallurgy and Resources, Anhui University of Technology, Ma'anshan 243002, China)Abstraction: Combustion characteristics of several common Refuse Derived Fuel (RDF), such as waste tyre, wastewood, waste texitle and coal powder were analysed and compared by means of thermogravimetric analysis. also thelaw of losing weight, characteristics of ignition and burnoutstudied. The results showed that there weredifferences between these RDFs and coal powder incteristics ofcomcombustion of coal powder, which contained less volatiles, was controllely by fixed carbon while thecombustion of RDFs, which contained more volatiles, was dominated chieflylatinization and combustion ofvolatiles The slag of RDFs is obviously lower than that of coal powder. The injection of these RDFs into blastfurnace can be in favor of improving the economic and technologic index of production, also it can reduce theemission of CO, because of the higher content of hydrogen.Key words: RDF coal powder;combustion chathermogravimetric analysis固體廢棄物處理已成為世界各國面臨的共同課題,如何有效地處理和利用固體廢棄物是科技工作者亟待解決的問題。傳統(tǒng)的填埋方法由于占用土地、成本較高已逐漸被焚燒法代替叫焚燒法可達(dá)到減容、減量的目的,但焚燒過程中產(chǎn)生有毒氣體如二嗯嘆( Dioxin)污染環(huán)境。高爐是一種特定的反應(yīng)器,爐內(nèi)燃燒條件和氣氛不易生成上述有毒氣體,而且能量利用率高于普通焚燒法,所以研究高爐噴吹固體廢棄物具有現(xiàn)實(shí)意義岡熱重法是用于研究固體化學(xué)反應(yīng)特性的重要方法門本研究中,用熱重法對(duì)固體廢棄物及寶鋼高爐噴吹用煤粉的燃燒特性進(jìn)行分析比較。1實(shí)驗(yàn)材料及方法11實(shí)驗(yàn)材料廢輪胎膠粒是由杭州寶力物資回收利用公司提供粒徑為fYHt聲*平常見廢衣物中的棉中國煤化工收稿日期:2008-09蕊金項(xiàng)目:上海寶山鋼鐵集團(tuán)公司資助項(xiàng)目(R08ECEH200)CNMHG作者簡介:任山(1983-),男,安徼淮北人,碩士生230安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2009和滌綸為樣品剪切至粒徑06mm左右;廢木材選取木材加工廠的混合木屑烘干、磨碎粒徑06mm左右煤粉選用寶鋼3高爐噴吹用的煤粉,粒度在0.1mm左右。12實(shí)驗(yàn)方法分析儀為日本島津DTG-60型綜合熱分析儀,實(shí)驗(yàn)條件:升溫范圍303~1073K速度為20Kmin,環(huán)境為空氣,空氣流速為30mUmn。取樣量15mg左右。110DTG2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析討論21熱失重基本特征分析28廢輪胎燃燒TG-DTG-DTA曲線如圖1。圖1中TGTG為試樣質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化(%),DTG為試樣質(zhì)200量分?jǐn)?shù)隨溫度變化的微分值(%K+),DTA為試樣隨DTA溫度變化的熱量變化(下同)。由圖1可見,廢輪胎在6520K左右明顯失重890K左右失重速度放緩,TG曲7009001100線不是典型的平滑失重曲線。因?yàn)槌宋剿龀鲈霻/K成的失重外,隨著溫度升高,還存在3個(gè)比較明顯的失圖1廢輪胎燃燒TG- DTG-DTA曲線重過程:即揮發(fā)份釋放、燃燒和固定碳燃燒。整個(gè)熱解區(qū)間內(nèi)可以大致分為3個(gè)階段:緩慢裂解-急速裂解-緩慢裂解至結(jié)束廢輪胎中可燃碳?xì)浠衔镌?50K左右時(shí)裂解析出,DTG曲線有比較明顯的失重速率變化區(qū)域。這是因?yàn)閺U輪胎含有大量的揮發(fā)份,其熱失重過程主要集中在揮發(fā)份的析出和燃燒階段。DTG曲線峰非常陡,表明廢輪胎揮發(fā)份的析出燃燒非常迅速,其燃燒特性與自身性質(zhì)有很大關(guān)系。圖2,3為廢織物燃燒TG- DTG-DTA曲線。由圖2,3可見,廢織物中棉纖維和滌綸纖維的燃燒失重TG曲線相似,它們?cè)?00-810K下降迅速,810K之后TG曲線對(duì)應(yīng)數(shù)值都接近于零,表明它們的燃燒過程迅速,都是由揮發(fā)份的燃燒控制整個(gè)燃燒過程,并且兩者的灰份含量極低。比較二者DTG曲線棉纖維達(dá)到失重速率最大值對(duì)應(yīng)溫度為650K滌綸為740K左右,可見,棉纖維比滌綸纖維更易裂解,產(chǎn)生的揮發(fā)份燃燒使失重速率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度提前。比較二者DTA曲線棉纖維的燃燒放熱溫度區(qū)間為600800K,滌綸纖維對(duì)應(yīng)放熱區(qū)間為750-850K,棉纖維提前燃燒放熱,這和二者DTG曲線變化所得的結(jié)論類似。1000-280DTADTA20040060080010003005007009001100TT/K圖2廢棉纖維燃燒 TG-DTG-DTA曲線圖3廢滌綸燃燒 TG-DTG-DTA曲線廢木料燃燒TG- DTG-DTA曲線如圖4。由圖4可見,廢木料在室溫-370K,TG,DTG,DTA曲線均向斜率為負(fù)值的方向延伸,在此溫度區(qū)間吸熱脫水有小的吸熱峰及失重峰。370-530K,DTG值在零左右,TG值較穩(wěn)定,DTA也很小說明廢木材質(zhì)量變化較緩這是由于廢木材在該溫度區(qū)間僅有少量小分子有機(jī)物裂解,故失重不明顯。530-650K,TG,DTG,DTA曲線均劇烈變化。因?yàn)樵?30K左右,廢木材開始大量裂解大分子有機(jī)化合物,廢木材質(zhì)量減少較多殘留下來的物質(zhì)主要是木炭。655-800K殘留木炭開始燃燒釋放出大量的反應(yīng)熱對(duì)應(yīng)的TG,D.DmA曲線亦變化明顯。800K以V山中國煤化工慢燃燒失重曲線變化不明顯,失重量逐漸達(dá)到最大值,廢木材幾乎燃燒完全。CNMHG寶鋼煤粉燃燒TG-DG-DTA曲線如圖5。由圖5可見,保仕呈l-4UK,U,UU,DTA曲線均向斜率為負(fù)值的方向延伸。煤粉在此溫度區(qū)吸熱脫水,有小的吸熱峰及失重峰。430740K范圍內(nèi)煤粉的質(zhì)量變第3期任山等:三種可燃固體廢棄物及煤粉的熱重分析231化緩慢,此階段主要是揮發(fā)份在燃燒而煤粉中揮發(fā)份含量較低,至740K時(shí)失重曲線變化仍不明顯。740K以后,煤粉質(zhì)量急劇減少,煤粉中的碳開始燃燒,放出大量的熱。DTA急劇上升,在850K時(shí)達(dá)到最高峰1030K煤粉燃燒失重速率達(dá)最大值。由圖5還可看出,1073K時(shí)煤粉殘余質(zhì)量為45%左右,煤粉并沒有完全燃盡。DTG游DTADTG100-160-20J-20030050070090011003005007009001100圖4廢木料燃燒TG- DTG-DTA曲線圖5寶鋼煤粉燃燒 TG-DTG-DTA曲線22燃燒特性參數(shù)表1可燃固體廢棄物及寶鋼煤粉燃燒特征參數(shù)由圖1-5可得可燃固體廢棄物及煤粉的燃燒特性dte/dn)( %/K T/k T/k T/kTh參數(shù),如表1。廢輪胎825624105836.92著火點(diǎn)與著火前的溫度升高有關(guān)。根據(jù)文獻(xiàn)4本廢棉纖維2473廢滌綸302.51研究借鑒TGDG法來確定著火點(diǎn)。在DG曲線上,廢木料18l1532785過峰值A(chǔ)點(diǎn)做垂線與TG曲線相交于B點(diǎn),過B點(diǎn)作寶鋼煤粉357030741>1073<46.52TG曲線的切線該切線與TG曲線上開始失重前水平注:了為DG曲線(ldn_對(duì)應(yīng)的溫度:了為試樣著火點(diǎn)線的延長線相交于C點(diǎn),過C點(diǎn)作橫坐標(biāo)的垂線與橫T為試樣燃盡時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度;u=為燃盡時(shí)殘余物所占比坐標(biāo)交于D點(diǎn),則D點(diǎn)即定義為著火點(diǎn)。見圖6。0063結(jié)論(1)三種可燃固體廢棄物的燃燒失重過程與煤粉有著較大的不同。煤粉在741K才有明顯的燃燒失重現(xiàn)象,這幾種常見可燃固體廢棄物在相對(duì)較低的溫度(532-667K)就能著火,這主要是由于揮發(fā)份的析出和036燃燒。D50(2)三種可燃固體廢棄物燃盡時(shí)殘余物所占比例0200400600800較煤粉低。(3)三種可燃固體廢棄物主要由碳?xì)浠衔飿?gòu)成,圖6著火點(diǎn)定義示意圖是很好的燃料和還原劑,噴入高爐有利于改善高爐冶煉的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。參考文獻(xiàn):[哪郭小粉楊雪蓮陳勇謝克昌垃圾中可燃物的燃燒動(dòng)力學(xué)研燃料化學(xué)學(xué)報(bào)1997162-672龍世剛曹楓孟慶民等.高爐噴吹廢塑料的研究小鋼鐵2005409):3-15B3馮新華龍世剛汪志全等.4種廢塑料的燃燒動(dòng)力學(xué)研究門安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版2005223218-214李相國馬保國徐立等廢輪胎膠粉與煤混燒的熱重分析中國電機(jī)yHa中國煤化工CNMHG任編輯何莉)