2 灰熔点测定实验
2. 1 试验仪器 XKH R- 3000微机灰熔融性测定仪; 保温炉
为卧式炉; 加 热元件 为硅 碳 管。最 高加 热温 度 1500 e ; 温度输入元件为铂铑 - 铂热电偶; 温度 显示精 度 [ 0. 2% ( FS) 。升温速度: < 850 e 时 15~ 20 e /m in; 850~ 900 e 时 1~ 15 e /m in; 900 ~ 1500 e 时, 5 e /m in。灰堆观察方式: 摄像机摄 取图像, 计算机显示。 2. 2 测定方法及结果
RDF 每 100 g 垃圾添加 C aO 11. 2 g所制成的 RD F ( CaO 3)
RDF
每 100 g垃圾添加 CaO14 g 所制成的 RDF
( CaO 4)
RDF (黑液 1) 每 100 g垃圾 添加总碱 4. 1 g所制成的 RDF
RDF (黑液 2)
每为
1 00
g垃圾添加总碱
6.
表 1 黑液成分分析
p 波美度 总碱 有机物 固形物 木质素
H 值
/Be /g# L- 1 / g# L - 1 / g# L - 1 /g# L - 1
COD
/mg# L- 1
BOD
/mg# L - 1
12 7. 3 31. 3 93. 2 129 23. 5 93000 25344
中国矿业大学 张宪生 [ 3] 等人 以经预处 理后
3
g所制成的
RDF
RDF (黑液 3)
每为
1 00
g垃圾添加总碱
8.
2
g所制成的
RDF
RDF (黑液 4)
每为 100 g垃圾添加 总碱 10. 25 g所制成的 RDF
燃料中的挥发分、固定碳燃烧掉后, 残留下来 的灰烬就是燃料的灰分。由于灰分由多种物质构 成, 因此严格来讲灰分没有固定的熔点, 仅有融化 的温度范围。灰熔点对锅炉的工作影响比较大, 各使用单位和型号不同的锅炉对燃料灰熔点的要 求有所不同。通常固态排渣锅炉用煤和气化用煤 一般都要求高灰熔点煤种, 以防止生成熔渣以及 受热面结渣; 液态排渣的锅炉或煤气炉均要求低 灰熔点煤种, 以防止排渣困难。
ZH AO Peng1, SUN Jun2, LI AN G H ua1, et a l ( 1. N an jing Bo iler & P ressure V esse l Superv ision and Inspection Institute, N anjing 210002, Ch ina; 2. Departm ent of T herm a l Energy and Pow er Eng ineer ing, N an ing F orestry U niversity, N anjing 210037, Ch ina) Abstrac t: RDF is a new techno logy o f urban waste energy utilization. The ash m e lting po intmustm eet the requ irem ents o f the burn ing equ ipm ents. T he ash me lting po int of RDF w as acqu ired by the exper im ents, and the im pacts of d ifferent additive conten t in samp les on the ash m e lting po int w ere ana lyzed. K ey word s: RDF; ash m elting po int; a lka lim e tal
- ou -
能源与环境
M P a; 分度为 5M Pa。为便于表述, 下文中, 对不同 成分的 RDF进行简化称呼, 具体见表 2。
表 2 RDF 简称及Байду номын сангаас表含义
简称
代表含义
RDF 每 100 g垃圾添加 CaO 5. 6 g所制成的 RDF ( CaO 1)
RDF 每 100 g垃圾添加 CaO 8. 4 g所制成的 RDF ( CaO 2)
定的要求, 通过实验得出了 RDF 的灰熔点范围, 并结合其灰分成分进行了相关分析。
关键词: RDF; 灰熔点; 碱金属
中图分类号: X 705
文献标识码: A
文章编号: 1004- 3950( 2009) 03- 0040- 03
D eterm ination of ash m elting point of refuse derived fuel
图 1是判定灰分变形温度 T D、软化温度 T S、 半球温度 TH 和流动温度 T F 的灰锥变形示意图。
图 1 灰锥熔融特性示意图
图 2是 RDF灰熔点观测结果。 试验结果表明, 各个试样的软化温度均超过 了 1425 e , 由 于灰 熔 点 测定 仪 将 温度 加 热 到 1500 e , 就停止加热, 如此时试 样仍然没有出现 软化, 则认为试样的灰渣属于难熔灰。因为从实 验结果无法读出试样确切的温度值, 所以无法得
2009年, 第 3期 - ov -
能源与环境
图 2 RDF灰熔点 观测结果
出各试样灰熔点的变化规律, 仅能得出 RDF 的灰 熔点超过 1425 e , 属难熔灰。
3 分析与结论
有学者 [ 5] 指出碱金属 ( N a、K ) 氧化物和盐类 的加入将造成煤的灰熔点降低, 给燃烧过程带来 许多问题; 生物质含有较高的碱金属 ( Na、K) 氧化 物和盐类, 段箐春等在研究高碱金属含量生物质在 流化床中的燃烧时发现, 碱金属能够造成流化床燃 烧中床料颗粒的严重烧结。其原因是碱金属氧化 物和盐类可以与煤灰中的 S iO2 发生以下反应:
生活垃圾焚 烧后的灰渣中含 有 40% 左右 的 S iO2, SiO2 含量低于 55% , 此时添加碱金属氧化物会 提高灰熔点, 碱金属氧化物添加的越多, 灰熔点就越 高。因此, 可以判定 RDF 灰熔点的高低顺序为:
RDF( CaO4) > RDF ( C aO3) > RDF ( CaO2) >
制成一定尺寸的三角锥, 在一定的气体介质中, 以 一定的升温速度加热, 观察灰锥在受热过程中的 形态变化, 观测并记录它的四个特征熔融温度, 即 变形温度 T D、软化温度 T S、半球温度 TH 和流动温 度 TF [ 4] 。工业上通常以煤灰的软化温度作为衡量 其熔融性的主要指标。一般软化温度高于 1425 e 的灰称为难熔灰, 在 1200~ 1425 e 之间的称作可 熔性灰, 低于 1200 e 的灰成为称为易熔性灰。
RDF( CaO1) RDF ( 造纸 黑液 4 ) > RDF ( 造 纸黑液 3) >
能源与环境
垃圾衍生物燃料灰熔点的测定
赵 鹏 1, 孙 军 2, 梁 华 1, 崔 强 1, 徐德良 2
( 1. 南京市锅炉压力容器检验研究院, 江苏 南京 210002; 2. 南京林业大学 热能与动力工程系, 江苏 南京 210037)
摘 要: 垃圾衍生物燃料 ( RDF )作为一种新型的环 保燃料受到越来越多的关注, 但燃烧设备对燃料灰 熔点有一
对 RDF的成分做模化处理, 按南京市垃圾组 分配比 [ 2] 试样氯元素质量百分比为 7% , 按 Ca B
2C l为 1、1. 5、2、2. 5 选择添 加剂的质 量, 分 别是 100 g垃圾添加 CaO5. 6 g、8. 4 g、11. 2 g、14 g; 造 纸黑液中 总 碱 成分 复 杂, 大多 为 钠 盐, 通 常 以 N a2O 表示, 按摩尔比 N a2O B 2C l为 1、1. 5、2、2. 5 选择添加剂的质量, 分别是 100 g 垃圾添加总碱 4. 1 g、6. 3 g、8. 2 g、10. 25 g, 折合成干燥后的造纸 黑液为 32 g、48 g、64 g、80 g。选用的造纸黑液取 自山东一家浆纸公司, 该黑液的成分见表 1。
为了确保灰渣不对燃烧器造成影响, 必须对 燃料灰的熔点进行测定。在本试验中使用灰熔点 测定仪研究 RDF燃烧后灰渣的特性。研究表明, 结渣主要和灰渣从固定相转为液相的熔融性、流 变特性有关。因此, 多年以来, 人们常从考虑灰熔 点和影响灰熔点的灰成分出发, 以此作为判别结 渣程度的依据。这种判别法从 50~ 60年代开始 使用, 因为有较高分辨率, 至今仍被各国锅炉工程 技术人员广泛使用。不同国家在具体判别方法上 标准略有区别, 但基本上是以变形温度 T D、软化 温度 T S、半球温度 TH 和流动温度 T F 来预测结渣 状况, 具体方法如下。灰熔融性测定原理: 将煤灰
1 RDF 试样的制取
RDF的概念最早由英国于 1980 年提出。后 来美国、德国等西方发达国家迅速投资进行研发 并将成果应用于实践。日本政府于 20世纪 90年 代初开始支持该技术的引进和研发工作, 并于 90 年代末期推广应用。 RDF 一般是指将城 市垃圾 经破碎、筛选出不燃物后以废塑料、纸屑等可燃物 为主体的废弃物或将可燃废弃物进一步粉碎、干 燥成型而制得的固体燃料。这种由城市垃圾加工 而成的新型燃料被称作垃圾衍生燃料或垃圾固型 燃料 ( Refuse D erived Fue1, RDF )。
主要 测定 RDF ( CaO1 )、RDF ( C aO2) 、RDF ( C aO3) 、RDF ( CaO4) 和 RDF ( 造纸黑液 1) 、RDF ( 造纸黑液 2)、RDF ( 造纸黑液 3) 、RDF ( 造纸黑 液 4) 共 8个试样, 分析这些试样的灰熔融特性及 变化规律。首先将试样放入马弗炉中燃烧, 制取 灰分。将制 取的 灰分, 按 熔 融性 测试 方法 GB / T219- 1996 的要求, 制成高 2 cm, 底 边长 7 mm 的灰锥。将制成的灰锥放入托盘中, 将托盘、刚玉 舟整体推入高温炉的中心部位, 打开开关进入自 动试验过程。