垃圾衍生燃料(RDF)技术概述

综述国外垃圾衍生燃料的技术、产品和应用,结合中国垃圾的具体特点,提出中国发展RDF技术的思路。     

垃圾衍生燃料热解半焦特性试验研究

较低的二次污染物排放和较高的能源回收率使得垃圾热解技术在固体废弃物处理方式中占有重要地位.将剩余垃圾压制成垃圾衍生燃料(RDF)后,利用高温管式炉进行RDF热解试验,试验结果表明在RDF中添加塑料、CaO以及DHC-32有利于热解温度的提升,可以明显改善燃料热解反应的进行和热解效果,同时半焦中K和Na的含量随试验条件的...     

垃圾衍生燃料热解热重实验研究

本实验用热重分析法对含75%布、含50%、67%、75%、100%生活垃圾的RDF样品的热解进行研究,通过分析不同热解终温、不同升温速率、不同物料比、添加污泥与添加废石灰对RDF热解过程的影响,分析TG和DTG曲线的变化和特征点温度及不同阶段样品质量变化,计算热解率,研究表明,①热解终温增加,TG曲线向低温区移动,热解率增大,其中最大可达98.6%;②升温速率增加,热解反应向高温区移动,说明升温速率越低,越有利于热解反应进行;③对于生活垃圾与生物质不同配比的RDF热解,生活垃圾比重的增加导致TG曲线向高温区移动,挥发分析出温度延后;④添加污泥的RDF与添加废石灰的RDF相比,热解更充分,热解率由77.14%上升到92.46%。     

城市生活垃圾处理新方式--垃圾衍生燃料

介绍了城市生活垃圾的一种新的处理方式———垃圾衍生燃料。通过对其生产过程、应用过程、燃料特性以及在国外实际应用情况的具体分析,探讨了该种方式在我国垃圾处理领域内的应用前景。     

煤和垃圾衍生燃料循环流化床混烧的试验研究

分别在热重分析仪和0.5MW循环流化床燃烧系统上进行了煤和垃圾衍生燃料混烧实验。热重试验表明:混烧过程中,两者基本上保持各自的燃烧特性,同时垃圾衍生燃料的加入能显著提高煤粉的燃烧性能。循环流化床试验表明:相对于煤粉单独燃烧,混烧能使整个炉膛的温度分布更均匀;垃圾衍生燃料的加入降低了CO、NO、N2O、SO2的排放,但却大大增加了烟气中HCl的浓度;垃圾衍生燃料中的钙基物质能对SO2起到脱除作用,同时HCl的存在会促进钙基物质与SO2的反应;在混烧情况下,随着床层温度的升高,N、S、Cl等元素对气相污染物的转化率增加,同时,钙基物质对酸性气体SO2、HCl的脱除反应受到抑制,因此烟气中的NO、SO2、HCl等污染物浓度增加。     

模拟垃圾流化床气化特性的实验研究

利用自行设计建造的处理量为2.5 t/d大型流化床气化实验平台,在反应温度为550~750 ℃、空气系数0.4的工况下,对模拟垃圾(municipal solid waste,MSW)进行了气化试验研究,讨论反应产物特性随反应温度的变化规律。结果表明,对于模拟垃圾,在反应温度为650 ℃,空气系数0.4时能自稳定反应,气化气的可燃成分随温度上升而升高, 750 ℃ 时气化气的热值达6.9 MJ/m3,能量转化率63.5%;含碳飞灰的产率占反应物料的10%左右,在1 200 ℃即可以达到完全熔融,其自身热值15~29 MJ/kg。可凝物的产率占到了反应物料的30%~50%,可凝物中水分含量65%~93.5%。     

衍生燃料技术应用前景展望

通过对我国对城市生活垃圾处置方式特点分析,针对无锡市目前垃圾现状采取相应措施,建造焚烧垃圾发电厂和气体发电厂,提出国际上城市生活垃圾鼾的最新技术——衍生燃料（RDF-5）,使城市生活垃圾处理真正做到减量化、资源化、能源化和生态优化。     

垃圾特性对其气化产物影响的研究

在温度为650℃、过量空气系数为0.4的条件下,对城市生活垃圾的4种典型组分(聚乙烯、橡胶、木竹和纸)进行气化试验研究。运用灰色关联分析理论,考察物料性质对气化合成气的影响。CO和H2的主要影响因素为固定碳;CH4和C2H4的主要影响因素为挥发分;CO2和O2的主要影响因素为水分。影响总体气化气的因素依次为:固定碳水分挥发分灰分。     

生物质气化特性的实验研究

在小型固定气化炉和中型气化炉内对典型生物质进行气化实验,分别采用空气、氧气及水蒸气作为气化介质。实验分析了物料、气化温度、气化剂及气化剂流量等影响因素发生变化时对气化产气特性的影响。研究表明,物料含可燃质高时,产气品位也好;随着气化温度的升高,产气中可燃气含量增加;空气作气化剂时产气的热值低于氧气作气化剂时的产气热值;气化剂的流量发生变化时,气化产气成分也相应改变。     

污泥–秸秆衍生固体燃料燃烧特性

污泥秸秆衍生燃料技术是一种有效的污泥无害化、资源化处理技术。研究了通过化学调质法制备的污泥秸秆衍生固体燃料的燃烧特性,为污泥衍生燃料的应用提供理论依据。在升温速率为20 K/min、流量为70 mL/min的空气介质中,实验研究了4种污泥秸秆衍生固体燃料的着火特性、燃尽特性及综合燃烧性能,并求出了相关动力学参数。结果表明:燃料的燃烧过程分为干燥脱水、第一类有机物分解挥发及燃烧、第二类有机物的分解挥发及燃烧和固定碳的燃烧4个阶段,其温度范围大致为295~475 K、475~650 K、660~840 K和900~1000K,前3个阶段有相互交叉和重叠的现象;4种燃料燃烧的着火点均在490~515 K内,燃尽指数Cb最小为5.10×10 3min-1,综合燃烧特性指数S最小为10.80×10 10mg2 min 2 K 3,1000K内可完全燃烧;第一类挥发份的燃烧是二级反应,而第二类挥发份及固定碳的燃烧为一级反应,反应的活化能最大为64.80kJ/mol,与污泥单烧及煤混烧相比,污泥固体燃料燃烧性能更好,可作替代燃料使用。     

木块在流化床气化炉内气化特性的试验研究

利用自行设计的小型流化床试验装置系统,对城市生活垃圾中木块组分在不同的反应温度、不同的过量空气系数下进行了空气气化实验。分析了在流化床气化炉中,这些反应条件对木块转化为气化气的影响以及在不同的气化反应条件下,木块气化气成分、产气率、气化气热值及气化效率的变化规律。最后,提出了流化床城市生活垃圾气化熔融技术中一些有价值的运行参数范围。     

秸秆类生物质加压气化特性研究

采用热重分析与气相色谱分析(TG-GC)相结合的方法,开展了水蒸气气氛下生物质(麦秸)加压气化特性研究,探讨压力对反应动力学特性与气化产物的影响。实验结果表明生物质常压气化与加压气化特性有显著差异;加压条件下,麦秸的气化反应过程受化学反应动力学和扩散作用控制。麦秸水蒸气气氛下的热解阶段可视为一级反应,半焦气化阶段视为缩核反应;加压下热解、气化的表观活化能和频率因子均随反应压力的提高而增加。水蒸气对生物质热解气化具有活化作用,相比N2气下麦秸的表观活化能降低。此外,生物质水蒸气气化产物中H2浓度最大,达到50%以上,表明水蒸气是生物质气化制氢适宜的气化介质;随着气化压力的提高,CO2和CH4浓度增加,而CO浓度降低。     

CFB锅炉燃烧生物质及RDF燃料的广谱污染物排放研究

在热功率1MW的CFB燃烧试验台上对3类生物质和垃圾衍生燃料(refuse derived fuel,RDF)成型燃料进行试烧试验,对循环流化床锅炉燃用生物质及RDF燃料时污染物的排放特性进行了研究。结果表明:试验燃料NO_x排放浓度随温度和氧量的升高而增大。随着炉膛燃烧温度的升高N₂O排放量明显降低。设计燃料在床温860℃左右时,其SO₂排放量最低,自脱硫效率最高;脱硫效率随着Ca/S的增加而升高,到一定程度后,增长的速度趋缓;设计燃料按Ca/S=1.5添加生石灰粉脱硫,炉膛平均燃烧温度为880℃左右时,脱硫效率最高。试验典型工况烟气中二恶英类以及飞灰、底渣中的二恶英含量均满足国家的排放标准要求。     

整体煤气化联合循环发电系统中气化参数对气化单元性能的影响

整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)发电系统中气化岛包含气化单元和净化单元,气化单元由气化炉、废热锅炉和空分分离装置组成。合成气化学能和冷煤气效率直接影响着整个IGCC电站系统效率,是衡量合成气品质和气化炉性能的关键参数。采用Thermoflex软件对200 MW级IGCC气化单元进行模拟计算。着重研究水煤浆浓度、氧碳摩尔比、气化温度、气化压力对气化单元性能的影响。计算结果表明：在较低气化温度下增加水煤浆浓度有利于冷煤气效率和合成气化学能的增加。调节氧碳摩尔比对调节气化炉温度水平具有良好的灵敏性和有效性。另外,氧碳摩尔比还能够起到分配煤中化学能的作用,即调节煤中化学能在合成气化学能和物理显热之间的分配比例。采用低温、加压方式,有利于提高合成气化学能。     

地下气化煤气作为多组分还原性气体脱硝的实验研究

为了揭示再燃过程中地下气化煤气作为多组分还原性气体(H2、CO等)降低还原NO的影响规律,在气体反应器实验台上进行了多组分还原性气体脱硝的实验研究。实验结果表明：反应温度不变时,化学当量比增大,NO脱除率逐渐降低;化学当量比较低时,随着反应温度的升高,NO脱除率逐渐升高;化学当量比较高时,再燃区存在一个最佳反应温度条件;停留时间对多组分气体再燃脱硝的影响规律表明,为提高再燃过程的脱硝效率,在锅炉设计时应尽量增加再燃燃料在再燃区的停留时间;再燃燃料比的增加使再燃区还原性气体浓度增加,这必然提高NO与还原性气体的反应速率,有利于进一步提高NO脱除。实验结果有利于了解多组分还原性气体再燃降低还原NO特性,组织良好的燃烧条件,可为理论研究提供参考依据。     

催化剂对天然焦–蒸汽气化特性的影响

在小型流化床实验台上研究催化剂对天然焦–蒸汽气化特性的影响,考察了Ni、Fe、K、Ca基及其混合基催化剂对气化性能的影响。实验结果表明,添加催化剂能有效改善气化特性;单组分催化剂中,Ni基催化剂催化效果较好;复合型催化剂催化效果强于单组分催化剂。干混法添加天然焦质量4%的混合催化剂,其Fe基、Ni基、Cu基金属含量比分别为35%、55%、10%、与无催化剂相比,可将气化反应碳转化率从原来的34.6%提高到56.4%,提高1.63倍,产气量提高1.75倍,小时产气热值提高近2倍。     

城市生活垃圾采用热解气化技术与直接焚烧技术比较

通过对城市生活垃圾处理采用直接焚烧技术和热解气化技术的比较,指出因两种处理技术原理的不同,而使得垃圾焚烧产物中的废气、残渣等的生成及其对环境可能造成二次污染的不同影响。