摘要：在下部为喷流－移动床热解室、上部为气相燃烧室的两段反应器内,利用实验室中制备的 RDF 对其在该反应器中进行部分燃烧部分热解然后气相燃烧特性进行了研究.RDF 颗粒连续加入到热解室中,实现了在少量空气作用下部分燃烧并在较低温度下部分热解,热解气体与二次空气在上部燃烧室中高温燃烧.本文主要考察了热解室进风量(热解室温度)和二次风量(燃烧室温度)对NOX和CO 释放特性的影响。
关键词：喷流－移动床；RDF；NOX和 CO 的释放
Specific properties of CO and NOX emissions from RDF pyrolysis － combustion in a spouting-moving bed.
WANG Zhi-qi1, LI Hai-bin1, HUANG Hai-tao1, WU Chuang-zhi1, CHEN Yong1, LI Bao-qing2
(1.Guangzhou Institute of Energy,Chinese Academy of Sciences, Guangzhou, 510070, China；2.State Key Laboratory of Coal Conversion, Shanxi Institute ofCoal Chemistry,Chinese Academy of Sciences, Taiyuan, 030001, China). China Environmental Science. 2002,22(2)：128~131
Abstract：RDF partial pyrolysis and combustion in a reactor with two parts: the low part being a spouting-moving bed pyrolyzer and the upper being a gas combustor. The RDF produced in laboratory is used to study the gas-phase combustion specific properties after RDF particle is continuously fed to the pyrolyzer in which the RDF partially combusts in little amount of air and pyrolyzes partially at low temperature, then the pyrolysis product gas burns with secondary air at high temperature in the upper comlustor. The effect of the input amount of air and recondauf air or the temperature of pyrolyzer and comlustor on the specitic properties of CO and NOX were investigated.
Key words：spouting-moving bed；RDF；emissions of CO and NOX
与传统直接燃烧相比,垃圾贫氧热解(或气化)气相燃烧,是一种既能减少污染又可能源化利用的好方法[1－3].流态化技术具有良好的传热传质性能,是实现热解或气化燃烧的较佳选择,但由于垃圾密度小、流动性差、热值低或黏性强等特点,在流化床中不易流化或需大量空气而不能真正地热解或气化燃烧.RDF(Refuse derived fuels)是垃圾中可燃组分经干燥、破碎和成型而成的固型燃料,具有热值高、大小均一和组成相对稳定等特点,有利于进行流态化热解或气化.喷动床是适合处理粗颗粒(dp≥1mm)的流态化反应器[4],其最小喷动气量要比流化床的最小流化气量小[5],而喷动流化床由于辅助流化气体的引入既可促进传热传质又能消除环流区底部的死区和易黏结颗粒的团聚,是实现热解或气化燃烧的较好方法.同时考虑改善RDF的流动和减少空 气量,水平引入辅助气,使环流区处于移动而非流化态,故称为“喷流－移动床”.
垃圾的可燃物含有大量的挥发分(约 70%)且挥发分的气体成分、热值接近;垃圾的热解曲线与燃烧曲线非常相近,垃圾可燃物的燃烧基本上是气相的燃烧[6,7].据此,提出 RDF 热解燃烧概念,RDF 先在喷流－移动床中进行热解,热解气体再通过缩口进入具有二次风的燃烧室中高温燃烧.本文以塑料和纸为垃圾中两种主要可燃组分制备的 RDF 为实验原料,对 RDF 在该反应器中进行部分燃烧部分热解后再气相燃烧的特性进行了研究,主要考察了热解燃烧空气量以及气体在燃烧室中燃烧时二次空气量对 CO 和 NOX释放特性的影响.
1 试验部分
1.1 试验原料
我国城市生活垃圾中可燃组分主要为塑料(高分子类)、纸、草木(纤维素类)和厨余(瓜果、蔬菜等)三大类.由于厨余水分高、易腐烂适合用堆肥技术处理,本文利用纸和聚乙烯塑料为原料利用成型机制备RDF作为实验物料.在100~ 120℃温度下,塑料和纸混合物(重量比 3:2)制成直径约为 6mm 条状,然后切成长为 6~8mm的颗粒状.所用原料及 RDF 的性质见表 1.
1.2 试验装置
试验装置如图1所示,主要由下部的喷流－移动床热解室,中间的缩口和上部的气相燃烧室组成.热解室的上部为柱状,下部为锥形分布板和气室;柱体内径为100mm,在12mm厚锥形分布板上沿水平方向开有 72 个直径为 2mm 的小孔(相当于 12mm 长的水平管),中间是内径为 9mm 的喷管,外面连接气室.喷动气由喷管进入,水平辅助气经气室由分布板进入.缩口中间内径为 40mm,在倒锥体上有两个二次空气的入口.燃烧室内径为 150mm.整个反应器外部用 50mm的硅酸铝耐火棉缠绕保温.RDF 通过调速电机控制的旋转阀进料器连续加入到热解室中.燃烧室底部装有加热器以加热热解气体尽快达到燃点;喷动空气首先经过预热器加热以预热热解室.8 支 K 型热电偶置于不同的位置测量反应器内的温度,其中一支控制喷管预热空气的温度。
1.3 试验方法和过程
在热解室内加 550g粒径为 0.9~1.6mm的石英砂床料,用预热空气加热热解室;当温度达到约 400℃时,RDF 开始加入热解室,调整空气量到预定值,RDF 开始部分燃烧部分热解;同时打开燃烧室底部的加热器.当热解气温度达到 500℃左右时通入二次空气,热解气体开始在燃烧室中燃烧,燃烧稳定后关闭加热器.当反应器中各位置温度稳定时为该实验条件下的温度分布.用烟气分析仪[KM-9003(II),南京分析仪器厂]和 NOX分析仪(NONOXORII,美国 BACHARACH)分别对烟道气中 CO 和 NOX进行在线分析测量.
(1.空气压缩机 2.流量计 3.预热器 4.辅助气 5.喷动气 6.测压口7.风室 8.分布板 9.测温口 10.排渣口 11.取气口 12.热解室 13.旋转进料阀 14.料斗 15.二次空气 16.连接缩口 17.电加热器 18.燃烧室 19.旋风分离器 20.飞灰斗 21.阀门 22.过滤器 23.取样泵)