陆斌[1]2004年在《废旧轮胎胶粉燃烧特性分析及其燃烧数值模拟》文中认为废旧轮胎作为一种特殊的固体废弃物,不同于一般的城市生活垃圾,很难自然降解。目前,废旧轮胎的处理主要分为物理回收和化学回收,而其中把废旧轮胎作为燃料使用,在废旧轮胎的处理中发挥了重要的作用。本文选用某轮胎回收工厂加工的废旧轮胎胶粉作为研究对象,对废旧轮胎胶粉、煤粉以及二者混合物的热解特性和燃烧特性进行了实验研究。在此基础上,采用计算流体力学软件FLUENT模拟了废旧轮胎胶粉、煤粉以及废旧轮胎胶粉和煤粉混合物在大型四角切向燃烧炉中的燃烧特性。通过热重实验,初步研究了废旧轮胎胶粉、煤粉以及废旧轮胎胶粉和煤粉混合物在氮气气氛下的热解特性,以及升温速率对废旧轮胎胶粉热解性能的影响,获得了热解过程中试样的反应机理。通过分析认为,在废旧轮胎胶粉和煤粉的混合物热解过程中,废旧轮胎胶粉和煤粉相互影响较小,混合物的热解特性可以用废旧轮胎胶粉和煤粉的热解特性的线性组合表示,而且在不同温度区间用不同区段的一级反应来描述,均能得到拟合良好的直线关系。同时,利用热重分析仪对废旧轮胎胶粉、煤粉以及二者混合物在空气气氛下的燃烧特性进行了初探,获得了燃烧反应的反应机理,该机理可通过反应速率方程来表示。同样,在空气气氛下废旧轮胎胶粉和煤粉的混合物燃烧特性可以用单组分的物质燃烧特性的线性组合表示,而且在不同燃烧区段,反应可以用一级反应来描述。四角切向燃烧炉是火力电厂的重要设备之一,本文采用计算流体力学软件FLUENT分别模拟废旧轮胎胶粉、煤粉以及废旧轮胎胶粉和煤粉在不同配比下的混合物在四角切向燃烧炉中燃烧过程,得到了它们在炉内燃烧的温度场分布、速度场分布以及CO和CO2等产物的分布。通过数值模拟发现,炉膛区域的平均温度随着混合物中煤粉比例的增大而下降,其中单烧胶粉时,炉膛平均温度最高;分析CO的分布发现在燃烧炉的出口处没有CO出现,这说明生成的CO都完全燃烧了,在炉膛中产生的CO总量也是随着燃料中煤粉比例的增大而下降;分析CO2的分布发现,单烧胶粉时,产生CO2量最多,在燃烧胶粉和煤粉混合物时,随着混合物中煤粉比例增大,CO2生成量呈下降趋势;CO,CO2和O2的质量浓度分布和温度分布有很大关系,高温区对应着高的CO质量浓度和低的O2、CO2质量浓度;从速度分布图可以看出,在炉膛内存在强烈的旋流,旋流强度自底到上由弱到强,然后减弱,但到达出口时还存在残余旋流。
张先中[2]2007年在《废轮胎胶粉再燃脱硝性能的研究》文中研究表明煤粉燃烧过程中生成的氮氧化物(NO_x)是电站锅炉排放的主要污染物之一，严重威胁着大气环境和人类健康。为了解决电站锅炉排放的NO_x对环境的污染问题，许多控制NO_x的技术应运而生，其中再燃脱硝是一种很有效的方法。常规的再燃燃料为天然气和低阶煤粉。天然气的价格昂贵，煤粉也是化石能源，且效率难以突破，主要原因是煤中赋存于杂环结构中的N以char-N的形式存在，在燃烬段重新生成NO_x导致总效率不能提高。寻找一种高效的能够取代天然气和煤粉的替代再燃燃料具有学术意义和工程应用价值。随着我国经济的迅速发展，我国每年生产和消费的轮胎快速增加。同时，废轮胎作为一种难以处理的固体废弃物，也正在以很高的速度增加，带来环境污染问题和资源浪费问题。废轮胎为不熔或难熔性高分子弹性材料，具有很强的抗热、抗生物、抗机械性，并难以降解，废旧轮胎的处理已经成为一个全球性的环境问题。废轮胎的主要成分橡胶和碳都是宝贵的资源，而且废轮胎具有非常高的热值，挥发份含量高达60％以上，含N、S相对很低，理论上是一种非常好的再燃燃料。为此本文选用废旧轮胎胶粉作为研究对象，研究其作为再燃燃料的再燃脱硝性能。首先通过热重实验，通过TG/DTG，DSC与质谱仪联用等方法研究了废轮胎胶粉、煤粉在氮气气氛下的热解特性和挥发份释放特性。结果发现废轮胎胶粉的最大失重率可达64.3％，其热解行为比神华煤粉的热解行为更加容易进行、热解挥发份析出特性更好、热解温度更低、热解温度范围更小。同时废轮胎胶粉热解时释放出来的气体以对NO_x具有较强还原性C_mH_n和H_2为主，C_mH_n先释放出来，H_2后释放出来，因此废轮胎胶粉是一种非常好的再燃燃料。本文同时对废轮胎胶粉进行了热解动力学的研究，用模型计算了有关热解动力学参数，分析了热解过程中试样的反应机理。随后在小型热态炉中对废轮胎胶粉进行了再燃实验。对再燃燃料化学计量比SR2、初始NO浓度、停留时间和炉膛温度等因素对废胶粉再燃脱硝性能的影响进行了研究。再燃实验结果发现：1)．废轮胎胶粉在一定条件下脱硝效率高达95％左右，与同条件下天然气的再燃脱硝效率一样好，因此废轮胎胶粉完全可以取代天然气作为大型电厂燃煤锅炉的再燃燃料。2)．废轮胎胶粉再燃的最佳再燃区化学计量比SR2在0.8～0.9，废胶粉在炉内达到最佳脱硝效率时的停留时间要比一般的煤粉所需的停留时间短，在0.30s时达到最佳脱硝效率，最佳再燃温度为1150℃。3)．废轮胎胶粉2段再燃脱销实验表明，随着叁次风的加入，炉膛出口NO浓度升高，但仍然能够在一定条件下达到85.0％左右的脱硝效率。最后采用计算流体力学软件FLUENT分别模拟废旧轮胎胶粉和煤粉小型多功能热态炉中的燃烧过程，研究了化学计量比、炉膛温度、燃料粒径和燃料量等对NO排放规律的影响。实验结果发现：1)．废轮胎胶粉比神华煤粉更加容易燃烧，两种燃料的NO在小型热态实验炉中的析出特性，出现一个先增加后减少的趋势。2)．随着温度的增加，神华煤粉的NO生成量缓慢升高，而废轮胎胶粉的NO生成量降低；随着化学计量比的增加，废轮胎胶粉和神华煤粉的NO生成量增加；废轮胎胶粉的细度对NO生成量影响较大，细度越细，NO生成量越少。研究结果发现，基于废轮胎胶粉的燃料纯再燃条件下具有和天然气一样优良的再燃脱硝效果，和某种物质混合燃烧时，在2段燃烧条件下，最终的NO脱除率可高达85.0％，接近于相同条件下天然气的2段再燃燃烧结果，而远远高于相同条件下低阶煤粉的再燃燃烧结果。它表明，本文研究的废轮胎胶粉可以取代天然气和煤粉，是一种优良的替代再燃燃料。本文的研究结果对于高品位利用废轮胎具有重要的工程指导价值。
参考文献：
[1]. 废旧轮胎胶粉燃烧特性分析及其燃烧数值模拟[D]. 陆斌. 南京工业大学. 2004
[2]. 废轮胎胶粉再燃脱硝性能的研究[D]. 张先中. 东华大学. 2007
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