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1、第14卷第4期集美大学学报(自然科学版)Vo.l14No.42009年10月JournalofJimeiUniversity(NaturalScience)Oct.2009[文章编号]1007-7405(2009)04-0394-05生活垃圾掺烧无烟煤燃烧特性热重实验分析刘建华,蔡飞(集美大学机械工程学院,福建厦门361021)[摘要]在WCT-2C型微机差热天平上对生活垃圾与无烟煤以不同比例所得混合试样进行热重实验,利用TG-DTG热分析技术研究其燃烧特性.结果表明,生活垃圾加入无烟煤后,提高了生活垃圾的燃烧稳定性,废弃能源可得到最大限度的回收
2、.[关键词]生活垃圾;无烟煤;燃烧特性[中图分类号]TK16[文献标志码]A0引言垃圾处理是现代城市生活的一个社会问题,随着人们生活水平的提高,产生的生活垃圾和工业垃[1-2]圾越来越多,如何处理这些垃圾成为一个紧迫问题.从卫生角度看,垃圾是一个污染源,但从资源角度看,垃圾是地球上唯一在增长的资源.废`弃物是放错地方的资源,若利用得当,既保护环境,又增加资源,促进人和自然的和谐发展.垃圾处理的原则是无害化、减量化和资源化,即:垃圾处理消除有毒物质和病原体;减少体积和[3]质量;不再发生其他化学和物理变化.垃圾焚烧技术具有减容、减量、无害化、资源化等优点,因
3、此采用焚烧法将成为一种主要的垃圾处理方法.焚烧处理是将垃圾放在焚烧炉中进行燃烧,使垃圾体积减少85%~95%,质量减少70%~80%,余热回收可供热或发电.垃圾经高温焚烧后能消除大量有害病菌和有毒物质,灰渣可用作道路及建筑材料.尽管我国目前城市垃圾焚烧的比例很小,但垃圾焚烧已成为我国垃圾处理的一个重要方向.目前人们对生活垃圾的研究还比较欠缺.虽然国外的城市生活垃圾焚烧技术发展比较早,但是其对垃圾的机理性的研究并不是很多,主要是因为城市生活垃圾的成分比较复杂,在研究过程中有很多[4-7]问题不太容易处理.国内也有研究者利用热重法研究城市生活垃圾的燃烧特性.由于
4、生活垃圾的热值较低,含水量较大,不能保证燃烧过程的连续性,为解决这一问题,在垃圾燃烧过程中往往添加助燃剂,煤将是一个较为经济的助燃剂.笔者对生活垃圾的成分、燃烧特性、以及无烟煤作为助燃剂掺烧的燃烧特性进行实验分析,得到不同成分垃圾的燃烧规律,计算出更为合理的掺烧比,以便最大限度地回收垃圾能源.1城市生活垃圾的分类和制备11城市生活垃圾的分类垃圾作为一种特殊的燃料,无论物理组成还是化学特性都比煤要复杂得多,即使要准确表达物理特性中的某一项,如密度、粒度、形状等,都非常困难.因此,在研究生活垃圾的燃烧特性时,必须[收稿日期]2009-04-29
5、[修回日期]2009-06-24[基金项目]福建省自然科学基金资助项目(2006J0431)[作者简介]刘建华(1962),男,教授,从事节能技术、无烟煤燃烧技术、叶轮机械研究.第4期刘建华,等:生活垃圾掺烧无烟煤燃烧特性热重实验分析∀395∀对生活垃圾分门别类地进行研究.根据我国大多城市垃圾分类的特点,可以把垃圾分成以下8类:1)厨余垃圾指居民家庭厨房、单位食堂、餐厅、饭店、菜市场等处产生的高含水率、易腐烂的那部分垃圾,包括剩菜、剩饭、骨头及果皮等;2)塑胶类主要指生活垃圾中的皮革、橡胶和各种塑料等废物;3)竹木类包括各种木材废品、树木及落叶等;
6、4)布类主要是指纺织类废物;5)废纸类主要是生活用纸等;6)渣土包括灰土、碎石等.7)玻璃主要指各种饮料或药品的玻璃瓶;8)金属类主要指各种饮料的金属包装壳及其他的金属品等.其中后3种物质不是可以燃烧的成分,所以只需对其中的前5种成分进行燃烧特性分析.12城市生活垃圾燃烧实验品样的制备本次实验所选取的材料是城市(以厦门为例)生活垃圾中的厨余(包括米饭和菜叶)、塑料、树枝和纸张,实验要求材料粒度在80目以下,其中菜叶和饭粒是在(1055)!条件下干燥2~3h至恒重的试样.将厨余垃圾、塑料以及树枝放入GJ-3型密封式制样粉碎机中进行粉碎,粉碎时间为
7、10~15min.鉴于垃圾材料的结构特点,粉碎完的材料颗粒的粒度分布较广,因此,还要用80目的筛子筛分,取筛分后的粉末状材料作为实验原料.同时,本次实验还进行了掺烧福建龙岩无烟煤的混合垃圾的燃烧特性分析.其中,无烟煤已经在厂内粉碎完毕,为了防止煤粉偏细,煤粉不能在筛子中筛分,只能用手工研磨至实验要求目数.13实验工况条件实验是在北京光学仪器厂生产的WCT-2C微机差热天平上进行的.将准备分析的试样放在热分析仪的坩埚中,通入氧气和氮气,氧气和氮气的流量分别为64mL/min和16mL/min,这样使试样在氧气和氮气的气氛中以一定速度连续升温,热分析仪同时记
8、录了试样的质量变化(TG曲线)、质量变化率(DTG曲
