调查Cocombustion热水地处理城市固体垃圾的行为与煤炭使用Drop-Tube反应堆

文摘

这项工作旨在展示取代印尼煤的可行性(公司)与热液地处理城市固体垃圾(MSWH)在印度cocombustion高灰煤(IC)。燃烧效率和排放MSWH(有限公司),公司和他们的混合集成电路执行一系列测试一系列的温度和空气的条件下进行测试在drop-tube反应堆(DTR)。结果显示如下。集成电路的燃烧效率是增加了混合MSWH和公司和CO排放温度降低而增加。没有排放的混合MSWH导致没有浓度的增加而公司依赖于温度的影响。IC-MSWH混合物的燃烧行为类似的IC-INC混合MSWH表明它可能成为一个好的公司支持IC燃烧的替代品。此外,CO排放下降而没有发射增加与提高过量空气IC-MSWH混合在900°C和过量空气燃烧效率最高的1.9。水分的存在IC-MSWH cocombustion系统的混合可以稍微提高燃烧效率,减少公司,没有增加。

1。介绍

随着人类文明的发展,城市固体垃圾(垃圾)是一个伟大的对环境的威胁。传统的垃圾处理方法如开放倾销、填埋、堆肥正变得越来越有吸引力也由于更少的土地可用的城市周围和更严格的环境法规。热处理焚烧会因此发挥重要作用作为一种有效的垃圾处理的突出的优势减少废物体积,热破坏的有毒有机成分,等等。然而,很难从垃圾的焚烧回收足够能量高含水量、异构特性,和较低的能量。最近,热液治疗(HT)被认为是一个有效的废物能源技术将垃圾转化为固体燃料含水量较低,统一的特点,和高体积/能量密度(1- - - - - -5]。

另一方面,我们的国内煤炭电力代的利用率低秩煤是不可避免的特别是在发展中国家。例如,印度煤炭(IC)是一种高灰分煤导致点火和火焰稳定的维护困难,等等。在现实中,印尼煤电厂(公司)与集成电路混合在印度为了缓解负面影响引起的IC。尽管如此,仍有很多问题相关的公司作为添加剂的利用率:可用性和价格的不确定性,更高的能量集成电路相比,等等。在我们以前的工作,实验和热重分析(TGA)和结果证明热水地对待垃圾(MSWH)能够促进燃烧劣质IC和具有竞争力的公司相比,尤其是增强点火和倦怠行为(1,3,4]。然而,没有澄清对燃烧效率和排放的燃烧器。

在这项工作中,下降管反应器(DTR)是利用仔细模拟真实的煤粉燃烧系统比TGA (6,7]。在这项研究中使用的温度是800,900,1000,1100°C,以找出温度对燃烧的影响行为。个人IC, MSWH公司及其混合集成电路:80% 20% MSWH和90% IC: 10% . n:行情)在DTR (wt %)进行测试评估的有效性的混合燃烧提高集成电路相比,只有和替代的可行性MSWH燃烧效率和排放。

2。实验

2.1。材料来源

测试的两种煤提供了从一个印度电厂是集成电路是一种高灰分煤煤和公司总是与IC用于cocombustion支持实践的可燃性。

本研究中使用的MSWH从当地获得城市在北海道,日本。的垃圾不包括食物残渣被一批规模HT治疗如图1。HT的治疗方法是运行在200°C, 20 atm的保持时间30分钟使用饱和蒸汽。HT治疗可以将垃圾含水率高、不规则形状,和低容重成均匀的固体粉末产品。

燃料的分析样本,如直接和最终分析以及高热值(疱疹)是列在表中1。

所有的样品都碎和研磨大小在100 - 180的范围μ米为了避免大小分布的影响。80%的混合集成电路:MSWH 20%和IC 90%: 10%的公司(wt %)是由个体样本融合在一起。由于螺旋加料器的限制,石英砂中惰性特征添加到所有的样品在样品的比例:石英砂= 1:3 (wt %)为了缓解纯样品确保连续喂养的粘合度。在测试之前,所有的样品都在烤箱干2小时由于小尺寸样品有强烈倾向于从空气中吸收水分。

为简化,B1和B2指80%的混合集成电路+ 20% MSWH . n:行情)和90%的混合集成电路+ 10%,分别。

2.2。下降管反应堆系统

实验室规模的DTR是由石英管(通用电气214型,国家科学公司)和1.8米长,25.4毫米OD, 19毫米ID。使用的炉是一个split-hinged竖炉5温度区马(SV炉。100087年,Mellen Inc .)。整个实验方案见图2。

样本美联储不断DTR使用固体螺旋加料器。空气通过一个气缸提供并维持流量是通过使用一个质量流量控制器(MFC)。在实验中,废气的流量可以通过一组控制流量计和真空泵。气体的成分(有限公司有限公司₂阿,₂,没有,所以₂)后被连续测量系统获得稳定的流气体分析仪(700年综合排放系统模型,ENERAC Inc .)和micro-GC(四系列微GC,安捷伦,Inc .)。每次试验后,灰收集通过除尘器进行进一步分析。

2.3。测试矩阵

表2显示了实验矩阵。两个人样本(IC、MSWH Inc .)和混合样品(B1, B2)进行了测试在800,900,1000,1100°C在确定过量空气(φ1.9)研究温度对燃烧的影响行为。除此之外,B1被选为一系列进一步的实验:5种不同φ从1.3 ~ 2.5在900°C找出选择最优参数的燃烧B1。除此之外,0.1克/分钟水占20%的喂养总额是注入DTR连同B1在900°C (φ= 1.9)。执行这个实验的原因是模拟燃烧实践真正的应用程序中处理煤炭和生物质与煤/混合。通常使用的燃料的水分含量在或高于20%,可能产生积极或消极影响的燃烧特性和排放(8,9)尤其是当MSWH引入燃烧系统。

3所示。结果与讨论

3.1。燃烧效率的所有样品作为温度的函数

燃烧效率作为温度的函数φ= 1.9如图3。燃烧效率(η)定义如下:,B和C的质量分数的原料易燃和可燃灰收集。从图3(一个),它可以发现ηIC、MSWH和公司增加趋势线性倾向随着温度的增加,甚至可能发现从900年到1100°C的所有三个样本(,在那里象征着确定系数的线性回归),这表明,在高温(900 ~ 1100°C),控制的燃烧温度和燃烧效率的三个个体样本可以合理预测。另一方面,在较低温度(800°C),不仅温度,而且氧气扩散等其他因素也可能来扮演重要角色在燃烧,尤其是公司的η在800°C是极低的比别人更表明挥发性物质的含量高(VM)的公司可能会阻止空气禁止氧气的扩散到达固定碳(FC)。尽管MSWH包含更多的VM . n:行情),其η在800°C仍然是由温度控制因为VM的燃烧是主要负责MSWH而另一方面的燃烧煤的情况下,FC主导的燃烧。此外,MSWH提出更高的燃烧效率高数量的VM。

从图3 (b),混合MSWH的影响和公司cocombustion特点可以观察到。MSWH和公司的增加显著更高的IC VM支持燃烧。的ηB1和B2的分别提高6.66 ~ 9.28%和5.87 ~ 10.71%相比,单个集成电路(见表3,)。温度越低,效率越高的混合。这意味着在较低温度的混合MSWH和公司更高的VM(表内容1)促进燃烧更重要。释放更多的VM MSWH和公司在更高的温度下可能部分减少氧气的浓度附近的字符粒子和阻止氧气接触字符导致的下降η增强在更高的温度。此外,类似于单个样品的改进η通过增加温度从900°C到1100°C的两个混合线性(也)。此外,从表3的实验值η总是高于那些计算的建议应该有一些添加剂之间的交互和集成电路。它也支持的TGA实验在我们先前的工作,以较低的混合比例的MSWH,有一些MSWH协同关系和集成电路3]。

3.2。排放的所有样品作为温度的函数

3.2.1之上。CO排放

CO的排放所有的样品作为温度的函数φ= 1.9图所示4。个别样品(图4(一)),MSWH和公司共享相同的趋势,CO排放随温度下降,是因为,CO氧化有限公司₂喜欢在更高的温度。然而,从800°C到900°C, IC显示CO排放显著增加,原因可能是归因于低可燃性的IC char周围大量的火山灰(45.60%灰IC、表1)这意味着整个燃烧效率会低低温IC (800°C)虽然CO排放温度较低。当比较的三个单独的样品图4(一),很明显,MSWH发出至少CO . n:行情)和IC。作为一个众所周知的事实,VM是在气态液化作用比FC更容易被点燃,燃烧或char。这是合理MSWH在VM显示丰富CO排放最低。

当涉及到混合(图4 (b)),尽管CO排放的混合显示类似的趋势演化作为温度的函数作为IC,似乎MSWH和公司的消化导致显著减少CO发射的IC。从表3,很明显,实验值的CO排放B1和B2的温度远低于那些再次表明,计算值之间有一定的互动反应MSWH (INC)和IC。

3.2.2。没有发射

因为这项研究的温度不高于1100°C, fuel-NO形成被认为是最主要的一个而thermal-NO和prompt-NO可能被忽视。所有样品的发射不作为温度的函数如图1.9的过量空气5。从图5(一个),MSWH发出比煤更没有虽然MSWH的含氮量(表是最低的1)。这可以归结于垃圾的主要含氮化合物组件(尤其是纸)是简单的蛋白质释放NH₃,容易氧化形成本质上没有而煤的含氮化合物中芳香杂环化合物是很难被释放和转化成不10]。通常情况下,级别越高的煤(这里公司> IC),更多的氮的芳香杂环化合物使化合物有限的解释没有公司的浓度低于IC。在没有温度的影响排放的三个单独的样品图5(一个)在800°C, NO浓度的三个样本的最低可能是因为(1)低温导致的减少排放的含氮化合物的IC和公司;(2)高CO浓度在800°C MSWH和公司造成的加速度表面没有破坏char [10,11]。在900°C, NO浓度的IC的形成和MSWH大大上升,因为不喜欢在温度较高而不排放只略微增加公司在这种情况下,可以观察到明显没有发射1000°C表明,对国内煤炭公司,氮化合物的释放芳香杂环化合物需要更多的能量。在1000°C,没有发射的IC只增加一点900°C的情况相比,这意味着IC的氮化合物几乎排放在900°C。MSWH,因为VM释放率变得更高在较高温度(1000 - 1100°C),减少环境和更多的可用烃自由基造成的破坏没有集成电路的情况下,所以公司在1100°C。

在混合燃烧的情况下(图5 (b)B1),在所有的四个温度下,没有排放高于IC。无排放B1一直上升,直到1000°C并没有类似于IC和MSWH。因为B1的CO浓度远远低于IC(图4 (b)),没有破坏通过与公司在炭表面催化反应也受到限制。此外,结果表明,添加高VM包含生物质如鸡窝在低浓度导致更高的不排放因为更多介绍了fuel-N而混合在高比率可能会减少没有虚拟机排放的大量释放,抑制的形成没有(12]。当谈到B2,没有进化的趋势从800 ~ 1000°C只看起来类似于公司虽然值成为更高的可归因于同样的原因在B1。B2接管了公司的10%没有排放或换句话说主导的反应没有形成和破坏。假设公司的低反应性的VM可能不是完全消耗较低温度禁止氧气接触IC粒子导致保留的含氮化合物在IC。另一方面,VM帮助减少没有可用的以及由于烃自由基。此外,从图4 (b),B2在900°C的CO浓度极高的情况下相比其他温度下因为未燃的VM可能构成一个额外的来源。从表3,没有排放温度的实验值为B1和B2都高于计算值。降低公司和某种协同行为可能会负责。

3.3。过量空气和水分的影响与IC MSWH的Cocombustion行为

图6显示了燃烧效率和公司,没有排放B1的过剩空气在900°C的函数。从图6(一),很明显,最高η获得了在φ= 1.9特别是有水条件下的燃烧系统η达到了96.7%。同样清楚的是,过量空气,越高越高η将当φ低于1.9。一氧化碳和碳氢化合物的氧化反应是受欢迎的在高氧浓度。然而,当φ超过1.9,η减少与φ增加。这是因为,管式炉的温度将不可避免地降低了一定程度上的增加φ由于更多的冷空气加热11]。炉温度的降低从而导致下降η。尽管许多研究人员得出结论,垃圾的含水率导致燃烧效率低(13),少量的水注入(0.1 g /分钟)在这项研究有助于改善η略与此案没有水注入。原因可能是水分子的存在高温导致的增加H和氢氧自由基可与公司发生反应从而促进足球俱乐部有限公司或公司的转换₂。

B1作为函数的有限公司,没有进化的过量空气是描绘在图6 (b)。公司的增加下降φ而另一方面没有表现出一种相反的趋势。较低的CO排放在更高φ是由于可用氧的增强导致的加速度CO氧化。另一方面,较低的公司更高φ导致减少环境的衰减减慢公司,也没有在炭表面之间的反应。与此同时,更高的氧含量更高φ促进了含氮化合物的转化。正如上面提到的,水分注入促进公司的形成₂通过H和哦反应公司。另一方面,O和羟基的反应活性高也与NH反应很容易₃物种的形成没有(6]。

在900°C, B1燃烧的最优的条件被认为是φ= 1.9。少量的水注入水分(相当于20%)进入燃烧系统燃烧效率的改善,CO排放的减少,增加了没有。结果进一步允许直接利用自然干MSWH cocombustion煤。

4所示。结论

引入MSWH cocombustion系统支持利用煤煤不仅提供了一个良好的治疗垃圾,而且削减固体能量级煤资源的使用。本研究的结果可以概括如下。(1)集成电路的燃烧效率高,混合MSWH和公司和CO排放减少通过增加温度。(2)至于没有发射,MSWH的混合导致的增加没有排放而公司的混合导致增加或减少的排放与IC只取决于温度。(3)燃烧效率和公司没有可比的IC-MSWH混合排放IC-INC混合特别是在较高的温度指示是可行的替代公司HT-treated分选cocombustion IC。(4)1.9的过量空气,IC-MSWH混合显示的燃烧效率最高的价值。CO排放下降和无排放增加的增加过量空气的IC-MSWH混合在900°C。(5)20%含水率的IC-MSWH混合可以提高燃烧效率,减少CO排放,增加没有发射。可以直接利用的热水地对待垃圾cocombustion IC。

引用

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