煤炭燃燒兄業(yè)感容吻水的隱燒究尚慶雨423(1.煤炭科學(xué)研究總院節(jié)能工程技術(shù)研究分院,北京10003;2.煤炭資源開采與環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100013;3.國家能源煤炭高效利用與節(jié)能減排技術(shù)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100013)摘要:采用熱天平法對(duì)工業(yè)廢棄物水煤漿進(jìn)行熱重分析,并與未添加工業(yè)廢棄物制備的水煤漿〔原煤水煤漿)的燃燒性能進(jìn)行比較。結(jié)果表明:工業(yè)廢棄物水煤漿的揮發(fā)分初析溫度、燃點(diǎn)、燃燼溫度均低于原煤水煤漿,燃燼特性指教C均高于原煤水煤漿,說明工業(yè)廢棄物水煤漿具有燃點(diǎn)低、燃燼性能較好的燃燒特性,為大規(guī)模處理工業(yè)廢棄物提供了技術(shù)保證。關(guān)鍵詞:工業(yè)廢棄物;水煤漿;燃燒特性中圖分類號(hào):X793;TD849文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-6772(2013)02-0078-03Combustion characteristics of coal water mixture preparedfrom industrial wasteSHANG Qing-yu..(l. Energy Conseration and Engineering Technology Research Institute, China Coal Research Institute, Beijing 100013, China2. State Key Laboratory of Coal Mining and Environmental Protection( CCRI), Beijing 100013, China;3. National Energy Technology equipment Laboratory of Coal Utilization and Emission Control(CCR/), Beijing 100013, China)Abstract: The thermal gravimetric analysis of coal water mixture( CWM) prepared from industrial wasle was carrieout with thermal balance method. Compared its combustion characteristics with these of raw coal CWM. Tested thevolatile initial precipitation temperature, ignition temperature, burnout temperature, burnout characteristic exponent(Cb) of these two CWM. The results show that, the first three exponents of industrial waste CWM are lower than thoseof raw coal CWM, while Ch is higher. That means the industrial waste CWM has beller combustion characteristics.Key words: industrial waste; coal water mixture; combustion characteristic隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,工業(yè)污泥及廢水、位熱值分別為8~10MJ/kg和12~15MJ/kg。為了廢液等工業(yè)廢棄物的產(chǎn)生量急劇增加13,2010年治理工業(yè)廢棄物,結(jié)合水煤漿技術(shù),將其配入煤中全國產(chǎn)生含水80%的濕污泥為3665萬t。而工業(yè)制成工業(yè)廢棄物水煤漿用于鍋爐燃燒,能充分利用廢水方面,僅造紙行業(yè)廢水排放量就占全國工業(yè)廢黑液、污泥中的有機(jī)質(zhì)。不僅可以高效處理廢棄水總排放量的18%3。由于工業(yè)廢棄物含水率物,而且可以節(jié)約制漿用煤,是一項(xiàng)既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保高、成分復(fù)雜且含有病菌等污染物,不僅難以處置、的技術(shù)。因此,近年來出現(xiàn)了由各種工業(yè)廢棄物制利用,而且污染環(huán)境。但其均含有一定量的有機(jī)可備水煤漿的工藝技術(shù)69。燃物且熱值較高,如工業(yè)污泥和造紙廢液的干基高熱分析法是國內(nèi)外研究煤的燃燒特性最常用收稿日期:2012-11-29責(zé)任編輯:宮在芹作者簡(jiǎn)介:慶雨(1973—),男,河北石家莊人,高級(jí)經(jīng)濟(jì)師,現(xiàn)任煤炭科學(xué)研究忘院節(jié)能工程技術(shù)研究分院院長。引用格式:尚慶雨工業(yè)廢棄物水煤漿的燃燒特性研究[冂潔凈煤技術(shù),2013,19(2):78-80,84.清凈煤摶術(shù)》2013年第19卷第2期煤炭燃燒核心期刊礦業(yè)類核心期刊的方法之一,利用差熱熱天平研究煤的質(zhì)量、熱量表1制漿原料基本性質(zhì)等隨溫度變化的規(guī)律(即燃燒特性曲線),從而確定a/ V,/ S, d/ e J/煤的燃點(diǎn)和燃燼溫度等,最終得到煤樣的燃燒性煤樣%%(M·kgt能-3。為了解工業(yè)廢棄物水煤漿的燃燒特性,對(duì)貧瘦煤2.860.9510.7112.880.3430.95以山西貧瘦煤為原料添加污泥、黑液制備的工業(yè)廢深圳污泥69.532.1460.9737.121.0810.34棄物煤漿進(jìn)行燃燒特性實(shí)驗(yàn)研究堿性黑液897210.6238.8547.580.9.961實(shí)驗(yàn)部分以堿性造紙黑液改性城市污泥與貧瘦煤混合1.1水煤漿樣品制備了幾種廢棄物煤漿,并將其用于熱天平的燃燒實(shí)驗(yàn)使用的制漿原料為山西貧癜煤、深圳污特性實(shí)驗(yàn)研究。為便于對(duì)比,也對(duì)由原料煤制備的泥及河南堿性造紙黑液。表為3種制漿原料的原煤煤漿進(jìn)行了熱天平燃燒特性實(shí)驗(yàn)。表2為熱天基本性質(zhì)。平實(shí)驗(yàn)用廢棄物煤漿的特性分析。表2熱天平實(shí)驗(yàn)用廢棄物煤漿性質(zhì)方案樣品M/A%V得%FC/Qmm/(M·kg1)o(K20)%a(Na20)%貧瘦煤原煤煤漿26.362.472貧瘦煤黑液煤漿33.638.0710.0348.2719.339.703貧瘦煤污泥煤漿1238.4010.149.2142.256.84貧瘦煤污泥煤漿2335.6911.4341.6317.034.337.87注:①添加36%黑液制備的煤漿;②添加25%廢耷物(污泥與黑液配比為8:2)制備的煤漿:③添加30%廢棄物(污泥與黑液配比為5:5)制備的煤漿1.2熱天平實(shí)驗(yàn)裝置和條件采用北京某科學(xué)儀器廠生產(chǎn)的HCT-2型微機(jī)2結(jié)果與討論差熱天平,對(duì)廢棄物煤漿進(jìn)行熱重分析。該機(jī)主要2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果包括4部分:熱重反應(yīng)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采圖1為對(duì)貧瘦煤煤漿及其添加不同工業(yè)廢棄物集處理系統(tǒng)和可控制氣氛系統(tǒng)。制備的煤漿進(jìn)行熱重分析得到的TG/DTG曲線實(shí)驗(yàn)條件:升溫速率40℃/min,工作氣氛為空氣,對(duì)曲線進(jìn)行分析,得到揮發(fā)分初析溫度、燃點(diǎn)、燃燼樣品質(zhì)量(烘干)10mg,樣品細(xì)度0.0737mm以下。溫度和燃燼特性指數(shù)等一些燃燒特征值,見表3。002DTG200.16020040060080010024溫度/℃溫度/℃a)貧瘦煤煤漿b)貧瘦煤黑液煤漿080.04e60DTODTG0.16020040060080020040600800100/2溫度/℃度/℃c)貧瘦煤污泥煤漿d)貧瘦煤污泥煤漿圖14種廢棄物煤漿的TG/DTG曲線煤炭燃燒表3廢棄物水煤漿樣品的燃燒特征原煤煤漿,說明黑液煤漿具有較原煤煤漿更好的燃揮發(fā)分燃燼特性燒性能。從圖1中峰的形狀可以看出,黑液煤漿的樣品初析溫燃點(diǎn)度℃燃燼溫峰線非常尖細(xì),且峰前后段都較陡,說明其燃燒特度/℃(10·s-)性較好燃燒過程劇烈,燃燼溫度低,燃燼特性指數(shù)瘦煤原煤煤漿3754908251.390高,說明燃燼特性好。這主要是由于黑液煤漿的鈉2貧瘦煤黑液煤漿303947561.782含量較原煤煤漿高出8倍以上,鉀含量也較原煤煤3貧瘦煤污泥煤漿123704808564貧瘦煤污泥煤漿23354227351.715漿高數(shù)倍導(dǎo)致的。鉀、鈉是燃燒過程中的有效催化劑,對(duì)煤炭燃燒有明顯的催化作用。同時(shí),煤炭分注:①添加36%黑液制備的煤漿;②添加25%廢棄物(污泥與黑子矩陣和煤炭?jī)?nèi)部孔隙表面鈉的富集,可以形成活液底比為82)制備的繼漿:③添加〕%廢棄物(污與黑液配比為化中心,極大地提高了燃燒反應(yīng)速率,這是黑液煤5:5)制備的煤漿。漿燃燼特性好的主要原因22結(jié)果討論污泥煤漿的燃燒性能總體好于原煤煤漿,但污2.2.1著火特性泥在煤漿中的含量相對(duì)多時(shí),雖然揮發(fā)分初析溫由表3可以看出:貧瘦煤原煤煤漿和摻混不同度、燃點(diǎn)低于原煤煤漿,但燃燼溫度較高,燃燼指數(shù)配比廢棄物制備的3種廢棄物煤漿的揮發(fā)分初析溫較低。這主要是因?yàn)槲勰嘀杏袡C(jī)物揮發(fā)分高,使煤度和燃點(diǎn)有顯著差別,即摻混廢棄物制備的煤漿比漿燃點(diǎn)降低;另外,污泥自身的灰分含量較黑液高,貧瘦煤原煤煤漿易點(diǎn)燃。因此,其揮發(fā)分初析溫度其揮發(fā)分在著火燃燒后,剩下不可燃的灰分和一些和燃點(diǎn)均較低,但不同配比廢棄物制成的煤漿有不同的著火特性,即廢棄物添加量越多、黑液比例越難燃的組分,因此其燃燒特性不如黑液煤漿。高廢棄物煤漿的揮發(fā)分初析溫度和燃點(diǎn)越低,其3結(jié)論中黑液比例為36%的煤漿,其揮發(fā)分初析溫度和燃點(diǎn)比不加黑液的原煤水煤漿分別低45℃和96℃1)摻混廢棄物制備的煤漿均比未加廢棄物制這是由于黑液中含有的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素備的原煤煤漿易點(diǎn)燃,因此,其揮發(fā)分初析溫度和降解產(chǎn)物等有機(jī)物在揮發(fā)分析出初期燃燒,使煤漿著火點(diǎn)均較低,廢棄物添加量越多、黑液比例越高,燃點(diǎn)降低,因而由貧瘦煤添加3種廢棄物制備的煤廢棄物煤漿的揮發(fā)分初析溫度和著火點(diǎn)越低漿揮發(fā)分初析溫度和燃點(diǎn)均明顯低于貧瘦煤原煤2)煤漿中廢棄物添加量越多且黑液占的比例煤漿,充分說明廢棄物煤漿的著火特性好。越大,煤漿的燃燼性能越好,但煤漿中污泥添加量2.2燃燼特性少時(shí),其燃燼性能好于原煤煤漿,污泥凈添加量高采用燃燼特性指數(shù)C表示水煤漿的燃燼特性。于20%時(shí),其燃燼性能與原煤煤漿相差不大。燃燼特性指數(shù)C綜合考慮了燃料的著火和燃燒穩(wěn)3)添加廢棄物制備的煤漿揮發(fā)分初析溫度、著定性等因素對(duì)燃燼的影響。C越大,燃燼特性越火點(diǎn)、燃燼特性指數(shù)C等燃燒特性均好于原煤煤好。同樣采用常用的定義和方法對(duì)幾種燃料的燃漿,這為廢棄物煤漿在工業(yè)鍋爐燃燒時(shí)有較高的燃燼特性指數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果見表3。由表3可以燒效率提供了保證,也為廢棄物的資源化、減量化看出:方案2和方案4的樣品C較大,燃燼溫度也無害化提供了新的技術(shù)途徑。較低;而方案1樣品的C最小,燃燼溫度也最高,燃參考文獻(xiàn)燼性能相對(duì)較差。這說明煤漿中廢棄物添加量越多且黑液占的比例越大,煤漿的燃燼性能越好。方1史駿城市污泥處理處置系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)案3中由于污泥在煤漿中的比例高達(dá)20%,使得其[J].給水排水,2009,35(8):32-35燃燼性能略好于原煤,但不如添加黑液制備的煤2趙長富,關(guān)于污泥處理設(shè)備選型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析研究漿,這也充分說明污泥添加量增多,燃燼性能變好[C]∥全國污水處理技術(shù)研討會(huì)論文集南京,2009:105-109.的優(yōu)勢(shì)不明顯。[3]李凱軍.淺談城市污泥處理處置與資源化技術(shù)[C2.2.3廢棄物在著火燃燒過程中的作用機(jī)理2010全國給排水技術(shù)信息網(wǎng)年會(huì)論文集.烏海,2010由熱天平的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,黑液煤漿的揮發(fā)分31-33初析溫度、燃點(diǎn)、燃燼溫度均低于原煤煤漿,C高于下轉(zhuǎn)第84頁煤炭燃燒MW等級(jí)機(jī)組鍋爐的適應(yīng)性還有待驗(yàn)證,但從已有[2]王忠萍新疆潔凈煤技術(shù)現(xiàn)狀和前景[J].潔凈煤技的200,300MW級(jí)鍋爐資料進(jìn)行預(yù)測(cè),其完全適應(yīng)術(shù),2009,15(4):9-13準(zhǔn)東煤還存在一定困難,但其鈉含量指標(biāo)應(yīng)不會(huì)低3趙學(xué)道新疆煤中硫含量的分布特征及污染控制對(duì)策于3.0%。[J].潔凈煤技術(shù),2008,14(4):89-90[4]楊忠燦,劉家利,何紅光,等.新疆準(zhǔn)東煤特性研究及3結(jié)論其鍋爐選型[冂].熱力發(fā)電,2010(8):38-40.1)與中國電站鍋爐安全燃用準(zhǔn)東混煤時(shí)的鈉[5]董明剛高鈉煤對(duì)鍋爐受熱面結(jié)渣、沾污和腐蝕的影響及預(yù)防措施[J].熱力發(fā)電,2008(9):35-39含量值相比,美國的鈉含量明顯偏高,而德國的沾污指數(shù)∫判別結(jié)果與中國電站鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況基6]相大光袁穎,許傳凱大型電站鍋爐爐膛選型十年回顧與展望[R].西安:西安熱工研究院,1996本一致[7]岑可法,周昊,池作和大型電站鍋爐安全及優(yōu)化運(yùn)行2)從已有燃用準(zhǔn)東煤的大型電站鍋爐調(diào)研和技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,200試驗(yàn)結(jié)果看,對(duì)于100MW等級(jí)鍋爐,煤灰中鈉含量[8]王桂芳.信發(fā)集團(tuán)新輜農(nóng)六師煤電有限公司1號(hào)鍋爐值≤2.5%時(shí);對(duì)于200,300MW等級(jí)鍋爐,煤灰中摻燒神華準(zhǔn)東煤試驗(yàn)研究報(bào)告[R].西安:西安熱工鈉含量≤3.0%時(shí),可以實(shí)現(xiàn)鍋爐的長期安全穩(wěn)定研究院,2011運(yùn)行[9]王桂芳,李仁義.國電新疆紅雁池發(fā)電有限公司1號(hào)3)新建600,1000MW等級(jí)機(jī)組鍋爐對(duì)于高鈉鍋爐摻燒神華準(zhǔn)東煤試驗(yàn)研究報(bào)告[R]西安:西安準(zhǔn)東煤的適應(yīng)性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證,從已有的大型熱工研究院,2011電站鍋爐鈉含量指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè),雖完全適應(yīng)準(zhǔn)東煤10]楊忠燦國阿新疆畢康發(fā)電有限公司!號(hào)鍋爐摻燒存在一定困難,但其鈉含量值應(yīng)不會(huì)低于3.0%。神華準(zhǔn)東煤試驗(yàn)研究報(bào)告[R].西安:西安熱工研究4)對(duì)于電站鍋爐燃用準(zhǔn)東煤來說,能夠保證鍋院,2011爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的灰中鈉含量指標(biāo)值的確定應(yīng)與11王柱芳,李仁義華電新疆發(fā)電有限公司烏魯木齊熱實(shí)際的鍋爐設(shè)備的防結(jié)焦、沾污能力相結(jié)合,即同電廠1號(hào)鍋爐摻燒神華準(zhǔn)東煤試驗(yàn)研究報(bào)告[R].容量等級(jí)鍋爐對(duì)煤灰中鈉含量的適應(yīng)能力也會(huì)有西安:兩安熱工研究院,2011[12]楊忠燦新疆華電紅雁池發(fā)電有限公司2號(hào)鍋爐摻所不同。燒神華準(zhǔn)東煤試驗(yàn)研究報(bào)告[R].西安:西安熱工餅參考文獻(xiàn)究院,2008[13]楊忠燦新疆華電葦湖粱發(fā)電有限公司1號(hào)鍋爐摻[1]周強(qiáng).中國煤中微量元素的研究[J].潔凈煤技術(shù)燒神華準(zhǔn)東煤試驗(yàn)研究報(bào)告[R].西安:西安熱工研010,16(1):12-15究院,2007(上接第80頁)方法[C//全國城鎮(zhèn)垃圾處理與污染防治技術(shù)創(chuàng)新[4]曹春昱我國主要纖維原料制漿廢水污染負(fù)荷研究分高級(jí)研討會(huì)文集.合肥,2010:66-71析[J].中國造紙,2009,28(2):73-7710〕胡勤海,熊云龍,毛柯輝,等城市污泥摻混水煤漿燃[5]呂炳南,溫沁雪,陳志強(qiáng)制漿造紙工業(yè)廢水污染控制燒特性的熱重分析[J].環(huán)境污染與防治,2008,30方法及研究進(jìn)展[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2001,34(1):60-63(6):48-52[11]王丹,孟媛媛,胡勤海,等.2種城市污泥摻混水煤漿6]段清兵城市污泥與造紙黑液制備生物質(zhì)煤漿的研究的成漿性[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(8):1690J].潔凈煤技術(shù),2011,17(3):75-78.η]李效其,任瑞鵬,呂永康造紙黑液和煤泥制備水煤漿[12」朱建航胡勤海,陳菊芬,等.污泥水煤漿燃燒和污染的技術(shù)研究[J].煤炭轉(zhuǎn)化,2012,35(1):41-45排放特性研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2012,40(2):2528]胡勤海,朱建航,王丹,等,污泥水煤漿的燃燒固硫?qū)嶒?yàn)研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào):理學(xué)版,2010,37(4):46713]方立軍,高正陽,閻維平.利用熱天平對(duì)電廠混煤燃盡特性的實(shí)驗(yàn)研究[J].華北電力技術(shù),2001(1):79]王睿坤,劉建忠虞育杰等,一種濕污泥資源化利用新潔凈煤技術(shù)》2013年第19卷第2期