气化熔融处理城市生活垃圾时灰渣的熔融特性及行为研究

采用直接气化熔融技术来处理城市生活垃圾,能避免传统处理方式带来的二次污染,产生的熔融灰渣,还能作为建材利用,实现了生活垃圾处理的“减量化、无害化、资源化”。本文采用实验研究和理论分析相结合的方法,研究灰渣的熔融特性和熔融行为,并结合灰渣熔点、粘度及炉温状况,获得了达到灰渣熔融与液态出渣所需炉温的煤比及鼓风条件。①重庆生活垃圾及辅助燃料煤的分析表明,生活垃圾水分含量较高、热值低;垃圾灰与煤灰主要由Si02、Al2O3、CaO、Fe2O3等物质组成,它们占各自灰分组成的82.9%与88.8%,另外还含有少量的Mg、K、Na、Ti、S等的氧化物。②灰渣的TG-DSC研究表明,煤灰的加入,会降低垃圾灰渣的熔融潜热,而且会引起垃圾灰渣平均比热的升高。煤比为0~50%时灰渣的熔融潜热为145.3~252.6KJ/Kg,平均比热为1.06~2.36KJ/Kg·℃。③灰渣熔点和粘度的实验研究表明,灰渣熔点随煤比增加而升高,并且随CaO添加量的增多而增大;灰渣粘度活化能随煤比的增加而升高,向煤比为20%的灰渣中加入一定量的CaO虽能起到降低灰渣粘度的作用,但却较大幅度的增加了灰渣的熔点,故不宜向其中加入CaO。④对灰渣熔融行为的研究表明,煤比较低(20%)时,灰渣中以、钾云母、假硅灰石等低熔点相为主,因而熔点较低、粘度较小,故更容易熔融与液态出渣;增加煤比至50%以及添加CaO后,渣中灰渣中的低熔点相减少,熔点较高的相如硅酸钙、钙镁黄长石、钙铝黄长石等相逐渐增多,以致灰渣熔点会逐步升高、流动性变差,从而不利于灰渣的熔融与液态出渣。⑤对炉温的理论计算及分析表明,煤比、鼓风温度及富氧均对炉温有显著影响,其中鼓风含氧量对炉温的影响最大,其次是煤比,第三是鼓风温度。气化熔融处理重庆生活垃圾的最佳煤比为20%,此煤比时,达到灰渣熔融与液态出渣的鼓风条件为:当氧含量为21%时,鼓风温度大于400℃;当氧含量为24%时,鼓风温度大于200℃;当氧含量为27%及以上时,常温鼓风即可。