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生物质利用煤焦油渣制颗粒燃料的燃烧污染排放特性

佀婷婷  
【摘要】:为了将危险废弃物煤焦油渣资源化利用变废为宝,本文探索了将其用作粘结剂配制成生物质颗粒的燃烧特性及污染物控制。煤焦油渣粘结剂显著提高了生物质颗粒的机械强度以及燃料热值,添加石灰石固硫剂能有效控制煤焦油渣作粘结剂配制成的生物质颗粒燃烧排放的SO2、多环芳烃和二噁英等污染物。测试分析煤焦油渣中硫和氮含量较高,直接燃烧会排放大量SO2和NOx等污染物。GC-MS分析表明:煤焦油渣中含有萘、芴、菲、蒽、芘等致癌的多环芳烃;含氮化合物主要为吡啶衍生物、苯甲腈、喹琳及其衍生物;含硫化合物主要为噻吩衍生物。煤焦油渣热值较高(27.46MJ/kg),沥青质含量高达40.06%,常温下粘度非常大(72276mPa·s),用作生物质颗粒粘结剂可减少制粒能耗并提高颗粒发热量。研究对比了添加不同比例煤焦油渣粘结剂后生物质/褐煤颗粒的机械强度和燃烧特性。当煤焦油渣添加量为0~40%时,秸秆、木屑和毛竹颗粒的耐磨强度由10.6~69.2%显著增强到95.7~98.2%,防水强度由6s均增加到30min以上,低位发热量增加了 20.6-26.0%。当煤焦油渣添加量为35%时,褐煤颗粒耐磨强度达到97.1%,防水时间大于24h,低位发热量增加了 37.6%。热天平实验表明:随着煤焦油渣添加量增加,秸秆和木屑颗粒的着火温度和活化能逐渐增大,最大平均燃烧速率减小,燃烬温度增大。研究了煤焦油渣用作粘结剂配制成生物质颗粒燃烧时的SO2、NO、多环芳烃和二噁英污染排放及其控制方法。当管式炉温由800℃升高到1300℃时,秸秆颗粒(掺配30%煤焦油渣)燃烧排放的NO随温度升高而降低(这是由于高温下秸秆颗粒中大量挥发分快速析出造成局部强还原性气氛抑制了 NO生成),但SO2排放量随温度升高而增加。添加石灰石(摩尔比Ca:S=2)后燃烧排放SO2量明显减少55.6-71.0%,在120℃时多环芳烃和二噁英的毒性当量排放因子分别降低了 13.3%和 59.9%。


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