城市垃圾如此!下吸式气化炉处理

1 告别臭气~垃圾变清新
垃圾可怕又臭烘烘,数字迅猛增长更盛世繁荣,废弃物的变化前所未有。城市垃圾中大幅上升的有机质含量,废塑料废橡胶量大增,臭气扑鼻丝毫没有消退。还好现在盼星星盼月亮,热解气化技术已隆重登场,化废为宝再不怕,清洁能源来得刚刚好。上吸、下吸、鼓泡、循环都在,气化介质任君挑拣,用燃气来做饭菜~1 乱七八糟的垃圾热气球
热气球热气球,烧得垃圾臭烘烘,预处理成本不得闲,气体产率好提高,降焦油产量有客观。城市生活垃圾也不刁,物化性质怪怪咕咕叫,综合考虑以为,下吸式气化炉最理想!气体和垃圾混合物,向下流动在高温区翻滚,下吸式气化炉煤炭方面成熟技术,但处理垃圾废弃物缺少报道哦!于是我们用收缩喉口区的下吸式气化炉,接受空气度过垃圾实验,实验样本来自广州的城郊填埋场,分析数据的事,用Elementar分析仪(型号Vario EL CHNOS)搞定!烤串式热力突破口
下吸式气化炉的有点很多,气固呈顺向流动,从上往下眨两眼,就会发现物料从储料仓飞降,加热干燥分解就在路上,跟着喷进来的空气燃烧反应着,在喉口之处,留下灰烬集聚,CO和H2不分家,因为下吸式气化炉喉口下方炉膛容积大,相应延长时间长,气相停留时间就更长,焦油在高温区裂解得更彻底,所以下吸式气化炉气体焦油含量少,可处理环境容祖宗。对付焦油,当然是水洗法最常用。这下两重污染可妥妥的避开,可以优化后续处理设备,把二次污染降到历史低点。嗨,图1就是下吸式气化炉的装置示意图啦!下俯式吃垃气化器实验仪器示意图
老铁,这个下俯式吃垃气化器的实验装置(看图1),有机垃圾废弃物从炉上部塞进去,500毫米内径,中部还有一个叼烟斗一样的收缩喉口(直径180毫米),空气则从上面和喉口处悄悄进气(上面叫上空气量,喉口处叫喉口空气量) 。底下是一张炭床,啥时候热电偶测量一下床层温度呗?物料和气体可不敢反向流,只有同向通过喉口区往下蹦,发生高温气化反应产生可燃气体。有些垃圾密度小,流动性也不太行,会容易架桥、抽空什么的,所以我们设备了适宜的机械搅拌结构,让它们顺利下游,气化炉操作还顺畅稳定呢!
试验开始前,先把易燃物点一下火,加热烤气化炉,再来5~7公斤的有机混合生活垃圾(塑料、纸张吹响集合号),关了进料口,启动风机,喷入适量空气,开搞气化实验!
2.2 焦油中毒和气体乐趣部分下回分解。炉子里面的黑科技——油和灰分析
伙计们,我们的气化炉产生了这么棒的气体,我们当然要采样一下看看分析分析喽!取样可是用了针筒喔~然后用岛津色谱仪(型号GC220B21,配GC2Carbop lot 30 m ×053 mm × 310μm色谱柱和TCD检测器)分析气体成分。
而测燃气中的焦油含量得用国际标准方法,并按图示流程采样(看图2):把燃气经过石英棉网来个滤芯,再来一段电加热保温管道,让燃气流进装有二氯甲烷的瓶子里,接着把二氯甲烷瓶子泡在冰水冷浴锅一下,焦油就会吸收、冷凝。实验完后拿点二氯甲烷溶液,让它低温蒸发一下,测量残留物的重量,这个重量就是对应二氯甲烷体积中的焦油质量了。而焦油各组分嘛,那是要通过HP6890GC2MS分析得了。然后分析燃气中焦油含量的计算式更是`超级难`!
和焦油叠床架屋不同的是,灰中的重金属要靠美国热电公司的电感耦合等离子体发射光谱仪( IR IS1000)分析得出。
3.1涵盖物料进入炉膛至变为气体的整个过程的分析就这么简单了,下次再聊~垃圾也能被气化,还有这么多反应区?!
老铁们,这个气化炉可不是一般玩意,内部反应过程可分为四个区域(看图1),而垃圾的热解气化之路则可在表2中窥见端倪。下吸式气化炉喉管区最厉害,主要是氧化反应哦,空气和碳在这里混合燃烧,温度可达1000~1200℃,热气由喉管区往上和往下递减分布。喉管区下段则发生还原反应,这可是气化炉最重要的部位,关键是气流要在还原区和炽热碳层接触时间越长越好。而我们这个实验可是把气化炉还原区设计成了`倒置的喇叭状`,让容积骤然扩大,气体流速明显减缓,从而增加气体在炽热碳层中的停留时间,使还原反应进展得更充分啊!
好了好了,反应再牛,也得看看成分分析才能知道好坏。小编我不得不把表3里的数据重头戏放前面说,混合生活垃圾气化能够产出较多的H2、CO和碳氢化合物,温度越高,烤出来的碳氢化合物就越多啦~烤出来的碳氢化合物就越多啦~(请自行脑补小编一脸傻笑的表情)。这些可燃气体接到气化炉燃气管后,跑去大气燃烧器里点火也是so easy,火焰还能持续稳定哦!咦?表3上的CH4含量越来越低了,土豆君的肉眼观察表示这不太妙。由于燃气里的碳氢化合物含量会直接影响气体热值,所以温度越高,燃气的热值就越低了,这不科学啊!图3感性展现了这个情况,不信可以自己观摩哈。那些以为气化垃圾就应该开到最高温度的,就要red alert了,因为我们实验出来的数据告诉我们,在一定的温度范围内,才能达到最佳的气化效果哦!我们愉快地通过多次实验得出结论:最佳温度范围在炉内750℃~900℃才能成功气化垃圾啊!
别看我们的下吸式气化炉这么神奇,燃气里焦油的测定也不能落下!按照焦油测定方法对燃气里的焦油进行了仔细测定,正常操作条件下,焦油总量约为210 g/m3。不过,你们肉眼看到的只是表4中那些具体组分,图4更能直观地告诉我们,焦油里的化学成分非常复杂,这太惊人了好吧。我们用的下吸式气化炉哦,燃气在钻过喉咙区时,临界温度大概略高于1000℃,所以高温加热的结果就是,燃气里的焦油大概被喷撒到高温区时解决了大半,因此燃气里的焦油含量比较低,总的说来只有21……(剩下的字数不够了啦,就凑乎一下哈)Yo,我们的下吸式气化炉的优秀表现在焦油含量上再次得到印证,燃气里才21……(说起来累,我也是兔子,懒得再数了)。相比别的气化炉,它可是要低很多很多啊!
对于垃圾热解气化后的灰渣,我们当然不能忘记做元素分析和重金属分析喽。结果分别是:C占19.8 wt%,H占1.08 wt%,O占26.98 wt%,N占0.30 wt%,S占0.36 wt%。重金属方面,Ti含量最多,达到2872.16 mg/kg,其次是Zn、Pb、Cr,含量分别是1161.06 mg/kg、232.03 mg/kg、225.57 mg/kg。而Ni、As和Cd的含量较少,分别为23.03 mg/kg、14.29 mg/kg和9.00 mg/kg。灰渣的灼减率大概是19.36 wt%,这是咬文嚼字的科学家告诉我们的,我们不太懂。
嘿嘿嘿,小编我又要来讲一段有点深奥的话了。你知道吗?气化炉的运行特性是跟垃圾组分和性质有很大关系的,在这个生命不息,科学不止的时代,我们谈垃圾气化更是一个复杂的物理化学过程啊!而不同的垃圾组分的影响也是非常大的。哈哈哈,看你那么认真地说混合物的气化稳定性,我都想跟你打个赌呢!你知道吗,要想让这混合物正常稳定地气化,还要在不同的空气量和条件下操作,气化产生的燃气各组分含量还都是不同滴!如此优美的操作,整个气化系统的操作还得跟混合垃圾的进给、混合垃圾的密度和自然体积相关联,感觉就像在打暗号一样神秘。垃圾自然体积太大不利于操作,太小也不行,容易粘结,料层阻力加大,影响啥呢?影响气化系统的操作和燃气质量呗!不过没关系,我们有机械搅拌装置,把碎料和块料配合使用,就可以轻松地解决这个问题啦!
细细看来,下吸式气化炉真是操作妙不可言啊!稳定气化、产生的燃气既可以满足燃气内燃机发电,还可以随便合成液体燃料,真是太方便啦!混合生活垃圾气化试验,让我们欢呼呐喊的发现不同气化条件下,主要可燃气成分包括H2、CO、CH4、C2H4、C2H6等,热值达到4600 kJ /m3!真是天上掉馅饼啊!当然,燃气成分和热值都得看垃圾组分、性质和气化条件,可别指望我们随便灌一些垃圾就能处理城市生活垃圾了,不过,回收能量和减少环境污染还是可以的。我说哎,环境保护的事儿可是大事啊!生物质气化技术,顾名思义,就是用生物质进行气化,让我们不但可以回收能源,还可以减少环境污染!这不是一举两得吗?
怎么做到的呢?看看参考文献嘛,有人研究发现荷兰某些市政焚化炉的飞灰和烟气里居然有Chlorodibenzo2p2二恶英和chlorodibenzofurans!这玩意儿可不是猪食啥的,而是有害物质啊!不过不用担心,我们的生物质气化技术可不会产生这种垃圾,可谓是环保界的一股清流啊!
听说,中国的生物质气化技术也同样有着光明的前景,曾经的太阳能学报上特别刊登了一片讨论中国生物质气化技术的文章。这不是说明情况很明朗了吗?再看看袁振宏的文章,研讨会上就把我国生物质能源发展方向和对策一一讲明白了,真是太良心了!看看这些数据,150到55,这群研究生物质气化的大咖们到底研究出了啥神奇的东西啊!
找到了,找到了!他们居然研究出了让生物质发电的技术,仿佛我们的厕所也可以变身成为能源工厂了!
中国有个黄嘟嘟的技术,叫做生物质气化和电力发生,把垃圾变成金子,开开心心的做环保狂人啊!瞧这些文章,Wu和Huang亲自写了两篇,还有那个Zheng和Chang的小伙伴们一块写了一篇,他们的印刷量可是超高的哦!
这些在国际上也可谓是数一数二了,激动人心啊,生物质气化技术,让我们的世界更美好!