廢輪胎膠粉再燃脫硝性能的研究.pdf

1、煤粉燃燒過程中生成的氮氧化物(NOx)是電站鍋爐排放的主要污染物之一，嚴(yán)重威脅著大氣環(huán)境和人類健康。為了解決電站鍋爐排放的NOx對(duì)環(huán)境的污染問題，許多控制NOx的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中再燃脫硝是一種很有效的方法。常規(guī)的再燃燃料為天然氣和低階煤粉。天然氣的價(jià)格昂貴，煤粉也是化石能源，且效率難以突破，主要原因是煤中賦存于雜環(huán)結(jié)構(gòu)中的N以char—N的形式存在，在燃燼段重新生成NOx導(dǎo)致總效率不能提高。尋找一種高效的能夠取代天然氣和煤粉的替代再燃

2、燃料具有學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)每年生產(chǎn)和消費(fèi)的輪胎快速增加。同時(shí)，廢輪胎作為一種難以處理的固體廢棄物，也正在以很高的速度增加，帶來環(huán)境污染問題和資源浪費(fèi)問題。廢輪胎為不熔或難熔性高分子彈性材料，具有很強(qiáng)的抗熱、抗生物、抗機(jī)械性，并難以降解，廢舊輪胎的處理已經(jīng)成為一個(gè)全球性的環(huán)境問題。廢輪胎的主要成分橡膠和碳都是寶貴的資源，而且廢輪胎具有非常高的熱值，揮發(fā)份含量高達(dá)60％以上，含N、S相對(duì)很低，理論

3、上是一種非常好的再燃燃料。為此本文選用廢舊輪胎膠粉作為研究對(duì)象，研究其作為再燃燃料的再燃脫硝性能。 首先通過熱重實(shí)驗(yàn)，通過TG/DTG，DSC與質(zhì)譜儀聯(lián)用等方法研究了廢輪胎膠粉、煤粉在氮?dú)鈿夥障碌臒峤馓匦院蛽]發(fā)份釋放特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)廢輪胎膠粉的最大失重率可達(dá)64.3％，其熱解行為比神華煤粉的熱解行為更加容易進(jìn)行、熱解揮發(fā)份析出特性更好、熱解溫度更低、熱解溫度范圍更小。同時(shí)廢輪胎膠粉熱解時(shí)釋放出來的氣體以對(duì)NOx具有較強(qiáng)還原性CmH

4、n和H2為主，CmHn先釋放出來，H2后釋放出來，因此廢輪胎膠粉是一種非常好的再燃燃料。本文同時(shí)對(duì)廢輪胎膠粉進(jìn)行了熱解動(dòng)力學(xué)的研究，用模型計(jì)算了有關(guān)熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù)，分析了熱解過程中試樣的反應(yīng)機(jī)理。 隨后在小型熱態(tài)爐中對(duì)廢輪胎膠粉進(jìn)行了再燃實(shí)驗(yàn)。對(duì)再燃燃料化學(xué)計(jì)量比SR2、初始NO濃度、停留時(shí)間和爐膛溫度等因素對(duì)廢膠粉再燃脫硝性能的影響進(jìn)行了研究。再燃實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1)．廢輪胎膠粉在一定條件下脫硝效率高達(dá)95％左右，與同條件下天然

5、氣的再燃脫硝效率一樣好，因此廢輪胎膠粉完全可以取代天然氣作為大型電廠燃煤鍋爐的再燃燃料。2)．廢輪胎膠粉再燃的最佳再燃區(qū)化學(xué)計(jì)量比SR2在0.8～0.9，廢膠粉在爐內(nèi)達(dá)到最佳脫硝效率時(shí)的停留時(shí)間要比一般的煤粉所需的停留時(shí)間短，在0.30s時(shí)達(dá)到最佳脫硝效率，最佳再燃溫度為1150℃。3)．廢輪胎膠粉2段再燃脫銷實(shí)驗(yàn)表明，隨著三次風(fēng)的加入，爐膛出口NO濃度升高，但仍然能夠在一定條件下達(dá)到85.0％左右的脫硝效率。 最后采用計(jì)算流體

6、力學(xué)軟件FLUENT分別模擬廢舊輪胎膠粉和煤粉小型多功能熱態(tài)爐中的燃燒過程，研究了化學(xué)計(jì)量比、爐膛溫度、燃料粒徑和燃料量等對(duì)NO排放規(guī)律的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1)．廢輪胎膠粉比神華煤粉更加容易燃燒，兩種燃料的NO在小型熱態(tài)實(shí)驗(yàn)爐中的析出特性，出現(xiàn)一個(gè)先增加后減少的趨勢(shì)。2)．隨著溫度的增加，神華煤粉的NO生成量緩慢升高，而廢輪胎膠粉的NO生成量降低；隨著化學(xué)計(jì)量比的增加，廢輪胎膠粉和神華煤粉的NO生成量增加；廢輪胎膠粉的細(xì)度對(duì)NO生成量