PDF《城市生活垃圾与稻壳混合制取垃圾衍生燃料的动力学》

朱明等[10] 通过对 RDF 的热工性能研 究,得出通过物理方法可以降低 RDF 自由水含量及加 入固态可燃物可以提高 RDF 的热值;

胡曙光等[11] 对RDF 与煤粉进行了燃烧性能分析,认为 RDF 燃烧过程 主要分为

4 个阶段进行,且RDF 灰分与水泥熟料矿物 的化学成分一致;

Kara 等[12] 研究表明将质量分数不超 过15%的RDF 与煤等燃料混合燃烧时,不会对水泥窑 产生不利影响. 近年来,城市生活垃圾与生物质进行混合燃烧 受到广泛关注,孙明明[13] 研究了沈阳市高热值垃圾 与玉米秸秆混合燃烧的燃烧特性,认为生物质 30% 时燃烧反应速率最大;

周斌等[14-15] 对秸秆成型燃料 与RDF 混合燃烧进行了研究,认为混合燃烧的效率 高于 RDF 单独燃烧的效率;

Demirbas[16] 和田颖等[17] 对生物质与垃圾混合燃烧的环境分析进行研 究,认为可以通过控制生物质掺烧比例、改造焚烧 锅炉及尾气处理装置等方法改善生物质掺烧过程 中产生的环境问题;

稻壳作为一种生物质的同时, 富含纤维素、木质素、 SiO2 , 焚烧形成的稻壳灰中 SiO2 含量在 90%以上且具有火山灰活性[18-19] ,可以 改善水泥或混凝土的性能,大幅度提高水泥胶砂强 度. 陆飞等[20] 对稻壳燃烧特性及动力学模型进行 了研究,认为稻壳中 N、S 含量低、环境危害性小,着 火温度为

257 ~

290 ℃;

陈蓉等[21] 对稻壳和木屑燃 烧特性进行了对比,研究结果表明稻壳比木屑着火 点高,燃烧性能差. 城市生活垃圾与稻壳同为废弃 物,如果能加以利用,不仅减少了环境污染问题,还 能使其变废为宝. 诸多学者对生活垃圾与燃煤及生物质混合燃 烧进行研究,但没有涉及能够改善水泥性能的稻壳 在水泥工艺中的应用. 本文对城市生活垃圾、稻壳 及RDF 在热分析仪上进行燃烧试验,通过 Coats Redfern 法计算 RDF 及稻壳的动力学方程. Coats Redfern 法是一种通用的非等温模型数据回归方法, Petrovi'

c 等[22] 对多个动力学方法进行参数分析,发现Coats Redfern 法误差最小,小于 2%. Coats Redfern 法对热分析中质量损失曲线数据进行拟合, 选择线性相关性最好的函数作为最概然机制函数. 通过拟合曲线的斜率与截距联立方程组可以求出 活化能(E) 及指前因子(A),根据阿伦尼乌斯方程 可以求出燃料燃烧的反应速率常数(k).

1 实验 1.1 材料 本文以南京市某垃圾中转站的原生城市生活垃圾 为原料,通过人工删选、分离、干燥后破碎,使其粒径≤

1 mm,组成如表

1 所示. 稻壳取自南京市郊区,同样对 其进行破碎,使其粒径≤1 mm. 将粉末状生活垃圾与 稻壳粉按比例混合制成复合 RDF,得到稻壳质量分数 分别为 10%、20%、30%、40% 的R

1、R

2、R

3、R4 及纯城 市生活垃圾(MSW)和纯稻壳(RH)6 组样品. 表1城市生活垃圾组成(湿基) Table

1 Composition of municipal solid waste (wet) % w (蔬菜) w(瓜皮) w(动物骨) w(木竹) w(纸类) w(织物) w(塑料) w(香蕉) w(其他) 41?

6 43?

5 0?

5 1?

0 3?

2 0?

8 8?

8 0?

5 0?

1 1.2 仪器及条件 热分析采用德国 STA449C 型热质量分析仪,试 验时升温速率

20 ℃ / min,终温为1

000 ℃,燃烧气 氛为空气,空气流量为

30 mL/ min,每次取样约为

5 mg.

2 结果与讨论 2.1 热分析结果 不同稻壳含量的 RDF 的热质量(TG)和微分热 质量(DTG)分析曲线分别如图