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高炉喷吹废织物是否可行-【新闻】

发布时间:2021-05-24 02:49:42 阅读: 来源:钉扣机厂家

冶金工业中的高炉是一个特殊的反应容器,能够提供高温及还原性气氛。德国和日本开发出了高炉喷吹废旧塑料燃烧技术,并且这一技术已经在高炉炼铁生产中取得了显著成效。国内也有大量的学者根据国内废塑料的现状,对采用高炉喷吹来处理废塑料的可行性进行研究。研究结果表明,废塑料的化学成分、热值、灰分、其他有害或惰性成分的含量及其有关燃烧的特性和燃烧机理等,都满足高炉喷吹对燃料的要求,采用高炉喷吹废塑料不仅能够达到高炉冶炼的目的,而且能有效地处理废塑料,减轻其对环境造成的污染。

随着纺织工业的迅速发展,大量废织物给生态环境造成了极大的影响。“十二五”末,我国人均纤维消费量达到21千克,假使纺织品的使用周期和废弃量分别以两年和70%来计算,则我国每年所产生的废弃纺织物有上千万吨。然而,我国目前的废织物回收利用行业欠发达,这使得我国大量的废织物都以废料填埋处理或者焚烧掉,这样不仅消耗了大量土地,浪费掉大量的能源资源,而且严重污染大气。

而废织物跟废塑料类似,都是由C、H、O元素组成的有机物,具有较好的热值和良好的燃烧性能,燃烧后产生大量的热和CO、CO2和H2O,H2O在高温下分解生成H2和O2,在物质和能量方面都能得到利用。为此,研究人员选取纯棉纤维、纯涤纶纤维和棉涤混纺纤维3种废弃纺织物进行燃烧实验,通过对废织物的燃烧特性进行研究,并与煤粉的燃烧特性比较,来验证高炉喷吹废织物的可行性。

实验准备与设置

实验中用到的纯棉纤维、纯涤纶纤维和混纺纤维3种废织物均从垃圾厂收集而得,其中,混纺纤维由80%的棉纤维和20%涤纶纤维组成。对这3种废织物分选后进行破碎,再制取粒径范围分别为0~5mm、6mm~10mm和0~10mm的颗粒试样,并在105℃的条件下烘干2小时备用。同时,实验还选取了煤粉进行燃烧实验,以对比废织物的燃烧特性。燃烧实验分别在空气及富氧量4%的条件下进行。

结果证实了可行性

废织物燃烧特性分析。对不同粒径范围内的3种废织物颗粒试样在空气中进行燃烧实验,生成的CO2量与燃烧温度之间的关系显示:纯棉废织物颗粒越小越易燃烧,且粒径范围为0~10mm的纯棉废织物燃烧效果最好;粒径为0~5mm的涤纶废织物虽然燃烧速度最快,但是由于其颗粒较小,容易被气流带走使得燃烧不充分;粒径为6mm~10mm和0~10mm的涤纶颗粒燃烧特性相近。对于混合废织物,小颗粒虽易燃烧,但是达到燃烧激烈温度所需时间较长,粒径范围为0~10mm的混合颗粒燃烧特性最好。

废织物和煤粉的燃烧特性对比。考虑到不同粒径范围试样的燃烧特性及制粒条件,对粒径范围为0~10mm的3种不同废织物和煤粉在空气及富氧量4%的条件下进行燃烧实验,其结果显示:粒径为0~10mm的纯棉废织物,在空气中的Ts(开始燃烧温度)、Tm(燃烧激烈温度)分别为529℃、622℃,在富氧量4%条件下的Ts、Tm分别为509℃、594℃;粒径为0~10mm的涤纶废织物,在空气中的Ts、Tm分别为639℃、719℃,在富氧量4%条件下的Ts、Tm分别为616℃、687℃;对于粒径为0~10mm的棉涤混合废织物,在空气中的Ts、Tm分别为548℃、653℃,在富氧量4%条件下的Ts、Tm分别为514℃、644℃;对于煤粉,在空气中的Ts、Tm分别为486℃、728℃,且tb为4.2min,在富氧量4%条件下的Ts、Tm分别为467℃、709℃。

通过分析可知,富氧明显改善了上述3种废织物的燃烧特性及燃烧反应波动性;在富氧量4%的条件下,3种废织物能更加平稳快速地燃烧;在富氧量4%条件下,3种废织物的Ts、Tm均有所降低。其中,纯棉废织物的Ts、Tm分别降低了20℃、28℃;涤纶废织物Ts、Tm分别降低了23℃、32℃;棉涤混合废织物的Ts降低了34℃,Tm降低了9℃。与煤粉相比,上述3种废织物Ts均较高,但Tm均比煤粉低,tb(从开始燃烧到燃烧激烈所需时间)显著缩短。由于煤粉粒度细,含有较多的挥发物,着火点低,而废织物造粒后致密度高,低温时难以分解出可燃物质,因此,煤粉的Ts要比废织物的低。废织物颗粒在高温下热解速度快,燃烧时大部分为单相反应,而煤粉燃烧为多相反应,单相反应速度比多相反应速度快得多,所以,废织物的燃烧速度比煤粉快,燃烧时间也较煤粉短;废织物燃烧所产生的CO2量显著少于同等质量的煤粉燃烧所产生的CO2。

综上所述,尽管废织物开始燃烧温度比煤粉高,但其比煤粉更易达到燃烧激烈温度,并且废织物燃烧所需时间明显低于煤粉,燃烧产生的CO2明显少于煤粉,废织物用于高炉喷吹具有一定可行性。粒径为0~10mm的废织物颗粒的燃烧特性比粒径为0~5mm和6mm~10mm的更好,更适用于高炉喷吹。富氧喷吹能有效地降低废织物的开始燃烧温度和燃烧激烈温度,缩短燃烧所需时间。

(完)

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