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下吸式气化炉处理城市生活垃圾

文章来源:未知作者:admin点击次数:175时间:2018-09-05 10:08

  1 前 言

  垃圾是困扰中国许多城市的一个严重问题。随 着工业现代化的发展,人民生活水平的提高, 垃圾

  废弃物的产量日益增长,且成分也在发生变化。近 年来我国的城市垃圾中,有机质的含量明显上升,其

  中废塑料和废橡胶等增长显著。有机垃圾废弃物具 有松散、低密度、低热值、高挥发分以及垃圾成分复

  杂等特点,垃圾直接焚烧存在许多问题,如:剧毒含 氯化合物PCDDs、PCDFs、PCB s (统称二恶英类物

  质) 以及含Hg、Pb 的飞灰等造成大气环境污染 等[ 1 ] 。热解气化技术可以将有机垃圾原料转变成

  气体燃料,使其成为清洁的能源,是一种有发展前途 的可再生能源利用方式[ 2~5 ] 。

  气化炉形式主要有上吸式移动床、下吸式移动 床、鼓泡流化床、循环流化床、喷动床和气流床等;气

  化介质可以是空气、水蒸气和富氧空气等;气化炉产 出的燃气可用于炊事、加热、锅炉或发电等。根据城

  市生活垃圾的物理化学特性,从降低物料预处理成本、提高可燃气体产率、降低焦油产率等因素综合考

  虑,下吸式气化炉是较理想的气化炉型。下吸式气 化炉的特征是气体和有机物料混合向下流动通过高

  温区,发生气化反应。下吸式气化炉在煤炭气化方 面是较成熟的技术,但在热解气化处理垃圾废弃物

  方面的研究报道较少。本研究使用一种具有收缩喉 口区的下吸式气化炉,对城市生活垃圾进行空气气

  化实验研究。

  2 试验部分

  2. 1 试验原料和装置

  试验所用垃圾样品取自广州市郊区垃圾填埋 场,试验样品的元素分析使用Elementar元素分析仪

  (型号Vario EL CHNOS) ,分析数据列于表1。

  针对城市生活垃圾含水量较高,且物料成分复 杂,结构不均匀的特点,本研究选择下吸式气化炉

  (如图1所示)作为处理反应器。下吸式气化炉的 特点是气固呈顺向流动。运行时物料由上部储料仓

  向下移动,边移动边进行干燥与热分解的过程,在经 过喉口时,与喷进的空气发生燃烧反应,剩余的炭落

  入喉口下方,与气流中的CO2 和水蒸气反应产生 CO和H2。由于下吸式气化炉中的喉口下方炉膛容

  积的突然扩大,相应延长了气相停留时间,使焦油在 高温区较彻底地裂解,因而下吸式气化炉的一个突

  出优点是气体中的焦油含量比较少。焦油是生物质 或生活垃圾气化过程中产生的不可避免的副产物,

  在气化气的后续应用中,需要对焦油进行处理。水 洗法是目前对焦油处理的主要方式,因而不可避免

  地会产生二次污染,对环境造成比较严重的危害。

  由于下吸式气化炉产出的气体焦油含量较少,一方 面可以简化后续的处理设备,另一方面可以有效地

  减少对环境的二次污染。

  Fig. 1 Schematic diagram of down2draft gasifier test facili

  在图1所示的试验装置中,有机垃圾废弃物从 炉上部(内径500 mm)加入,炉中部设有一个收缩

  喉口(直径D 为180 mm) ,空气从喉口区上部和喉 口处切向对称进气(分别称为上部空气量和喉口空

  气量) 。喉口区下部为炭床,用热电偶测量喉口处 的床层温度。物料和气体同向通过喉口区向下流

  动,在喉口区发生高温气化反应产生可燃气。针对 垃圾中某些成分密度小,流动性差,易架桥、抽空等


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