脱脂餐厨垃圾与秸秆类生物质混合燃烧灰熔融特性与孔隙结构分析摘要
在我国每年约产生6000万吨餐厨垃圾,是城市生活垃圾的主要组成部分。餐厨垃圾中含有大量可燃烧的成分,通过焚烧不仅能变废为宝解决能源危机,而且可以实现废物的减量化、资源化。由于餐厨垃圾热值较低,为此将预处理后的脱脂餐厨垃圾(Kitchen Waste,简称KW)和秸秆废弃物混合燃烧,不仅可以利用秸秆废弃物,而且可以提高燃烧品质。本文对KW和秸秆类生物质混合灰样的熔融特性与孔隙结构进行了研究,以期为锅炉燃用KW及其混烧生物质的结渣问题提供参考依据。主要的研究成果如下:(1)利用元素分析与工业分析确定KW和三种秸秆类生物质(水稻秸秆(Rice Straw,简称RS)、玉米秸秆(Corn Straw,简称CS)、小麦秸秆(Wheat Straw,简称WS))元素组成,并通过灰熔点测试仪和XRD实验分析不同工艺条件(掺混种类、掺混比例、制灰温度)对KW和生物质在800℃的制灰温度下混和灰样熔融特性的影响。三种生物质都能降低混合灰样的熔融温度,CS与KW和RS与KW混合灰样熔融温度减少的主要原因是莫来石与硅线石含量减少直至消失同时白榴石含量的增加;硅线石含量的降低以及白榴石和钠长石含量的增加是导致WS和KW混合灰样熔融温度降低的主要原因。(2)随着制灰温度的升高,KW、WS及其混合物的灰熔融温度不断下降,随着制灰温度的增加,KW灰渣中主要是以石英和钙长石为主,且还包含少量的莫来石和硅线石;WS灰渣中主要为石英,温度较低时,会有钠盐和钾盐,温度较高时部分会转化成钠长石和白榴石;混合灰样灰渣中主要是石英,在温度较低时灰中包含钠盐、钾盐以及莫来石,温度升高时,钠盐、钾盐消失,莫来石和硅线石的含量升高。(3)以KW、WS及其混合物为研究对象,利用BET等温吸附/脱附实验、FHH分形模型以及SEM实验分析了不同制灰温度和不同掺混比例下的灰样的孔隙结构。随着制灰温度的增加,KW、WS及其混合物灰样的BET 比表面积都呈现先增加后减小,随着WS含量的增加,BET 比表面积不断的增加。通过FHH方法对吸附曲线进行拟合,得到三个不同阶段的分形维数D1、D2、D3(D1反映了微孔和小孔的分形特点,D2是部分中孔的的分形特点。D3是中孔和大孔的分形特点,)。对不同制灰温度下的KW、WS及其混合灰样,变化最大的是D3,D1和D2基本不变,中孔的孔隙结构最为复杂,小孔和微孔的其次,大孔的相对简单。对不同掺混比例的混合灰样,D3的变化最大,Di、D2都有变化,且基本呈增加的趋势,其中大孔相对简单,微孔、中孔比较复杂。
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