固体废弃物“加入分解炉后,较大重量的废弃物因烟气托不住而掉到烟室”,那么废弃物直接掉到烟室有什么危害呢?总得来看,废弃物落入烟室有诸多危害,首当其冲的就是引起硫循环和富集加剧!在此,首先对窑系统内硫的循环和富集进行介绍。0 i5 r0 U# G& C1 k
: P% J& M G5 g! D+ J" l/ A: {7 p: {; M" U
(1)窑系统内硫的循环和富集0 Z) f# N* a+ L5 N
/ f8 y! A0 Q( A# T原料中以有机硫、硫化物形式存在的硫将会在450-600℃开始氧化为SO2;以亚硫酸盐、硫酸盐形式存在的硫则基本都能进入到分解炉内。分解炉内含有K2O、Na2O和CaO,SO2将会优先于K2O、Na2O结合,剩余的将会和CaO结合。形成的硫酸盐随热生料进入回转窑内,部分随熟料带走,部分在窑内发生挥发、分解,并随热烟气和飞沙带入分解炉,进而形成了再回转窑-分解炉之间的循环。" g M \6 v% m4 D D; \
- w g' P' c& Z* u; Q1 w. R
' A) Q% X* ^1 w4 {- ~5 ?
: L6 s& o0 T. H6 e# {* O
* B: ~. ^" v5 b9 l- y. ~
具体由多少硫会被熟料带出回转窑取决于一个参数,称为硫的挥发率。硫的挥发率主要取决于三个因素,硫碱比、窑内气氛和窑内煅烧温度。在此重点讲下窑内气氛的影响。气氛主要影响的是硫酸钙的分解。
* M1 w5 M, X8 S( F, u: _! V% E; ?/ e3 R5 _
CaSO4(s)↔CaO(s)+SO2(s)+0.5O2(g) (1)0 L. j; m' ]+ V2 x1 w/ J5 A) K% i
7 ^" F5 U6 X, z- z8 ~* J
上面的化学反应式属于可逆反应,当O2浓度增大时,反应更容易向左进行,硫酸钙不易分解;当O2浓度降低时,反应更容易向右进行,硫酸钙容易分解。当氧气浓度极低时,不仅产生大量SO2,还会产生H2S(硫化氢)、COS(硫化碳)、SOCl2(硫化亚砜,有毒)。在硫碱比合适,窑内煅烧温度稳定的情况下,气氛可以使硫的挥发率在0.35-0.6之间变化,从而显著影响出窑熟料硫含量、系统结皮堵塞等。固体废弃物落入烟室主要影响的就是烟室局部的氧气浓度。$ b7 B1 x5 Z& C. o0 }/ B3 `
+ m5 C: G; K# _3 P% b8 @
(2)固体废弃物落入烟室引起硫循环富集加剧
, B. Z7 R# o6 ^7 E' {) X" l6 N: N0 K C; X; b
之所以固体废弃物需要特别注意落入烟室的危害而煤粉不需要注意,是因为固体废弃物的尺寸、水分含量、喂入位置等。经过磨细后的煤粉通过燃烧器燃烧,一般不容易落入熟料床层中,但是当燃烧器出现故障时,煤粉也可能调入熟料床层,进而引起系列危害。
5 n# c6 N& \' p0 {. ^: d! P$ R! O& v, I( ~- @$ O0 V
控制窑内氧化气氛主要是基于熟料煅烧质量、煤粉燃尽率和生产稳定性的考虑。固体废弃物落入烟室后,消耗局部氧气,引起局部的还原气氛。从而对熟料质量和生产稳定性产生危害。需要注意的是,废弃物掉入烟室后不一定能够从气体成分上检测出还原气氛(如CO),而只是在料床上发生,但这同样具有较大的危害。; M6 Y5 }1 J. d
' ]$ l3 V) v. f5 b! i1 o& q化学反应式(1)只是氧气浓度对硫酸钙分解的表述之一。当废弃物落入烟室后,废弃物中含有的碳或者部分碳,及其燃烧产生的CO同样会与硫酸钙发生反应,促进其分解,如式(2)和式(3)所示。
) X/ ?* N u+ L& I8 d2 @9 n0 x
+ R% J- _7 m/ b8 |( m5 K+ l$ g T aCaSO4(s) + C(s) → CaO(s) + SO2(g) +CO(g) (2)/ G- k* P: H* {5 i' g
4 P7 z% T. X3 q d9 X& X sCaSO4(s) + CO(g) → CaO(s) + SO2(g) +CO2(g) (3)" K( U9 o+ p0 a ]
) G3 M) U: z9 J* A除了硫酸钙之外,硫酸钾、硫酸钠也会可能在还原气氛下分解,但是与CaSO4相比,它们更加稳定。
! s* x- h" V6 U8 L; w8 |9 W
' K: N8 N3 M5 y p4 ~6 K$ b* L7 {(3)国外的实验研究
4 d$ U" o4 ?3 M8 y( S
- `# r* B$ P. u% B2 N( x. b( T* L丹麦科技大学数位博士对替代燃料引起硫释放加剧进行了实验研究。实验设备为一可以选择的筒,通过电加热最高加热到1000℃,通过气体输入可以控制不同气氛。这类似于水泥熟料的烟室。在实验中,加入CaSO4来模拟热生料中的硫酸钙,其它原料为石英砂,实验中加入制备好的替代燃料来模拟替代燃料掉入烟室。替代燃料加入对硫释放的影响如下图所示。/ B4 s' B% T G% W
8 }! c: T1 F" A& t
! m- V# g9 B P$ v3 ]; a+ ?* v' W. n `- t8 \, T% O* p) _: M" q3 G
2 }7 q/ Q8 E8 P# r9 v% J3 Y/ s
其研究了温度、替代燃料种类和尺寸、替代燃料量、替代燃料挥发分和水分等因素的影响。现简要介绍如下:4 q* a( d6 T' J0 ?: `
* ]. Y6 L( g. |# {, E) m① 温度和替代燃料尺寸的影响# o8 n1 h* b! d7 C
$ M' I8 r- ]% y8 ^/ z实验结果如下图,纵坐标为SO2的释放总量,横坐标为温度。可以看出,当温度≥900℃后,SO2释放总量急剧增加;替代燃料尺寸越大(对比tyre particle, wood particle和 tire granulate, saw dust),SO2释放的量越小。同时可以看出,tyre(轮胎)引起的SO2释放量高于wood(木材)。$ X" u+ }9 W% {7 w& A6 b5 F7 K; \
' U/ u! y# s$ r/ k j
4 F. ]0 [+ S7 z0 \; s N8 ~& ~5 l5 ^- H' _
( g& v4 V$ _, o! f9 g+ j( L② 替代燃料量的影响0 K, L+ v X/ U! S+ F
$ k2 G+ q3 i9 `. r6 [% q1 t+ @实验结果如下图。横坐标表示替代燃料带入的热量,越大表明替代燃料的量越大。可以看出,随着替代燃料量的增加,释放的SO2总量显著增大。8 U/ z( [5 k# o/ n/ `7 d2 X
$ \5 i& x7 s! W1 L2 R- l
& t4 ~* l% F1 A' {9 C* ^) I6 C' b/ M
* n. |* O' k( M' ^
③ 氧气浓度的影响1 |4 Y M1 _" U7 m
6 }' X$ T. ?- U9 F6 c, B实验结果如下图,横坐标位不同氧气浓度。可以看出,随着氧气浓度的降低,释放的SO2总量显著增大。这和生产中观察到的现象相吻合。
3 T8 u) n7 a3 t5 g, F% N, k. I$ W$ h5 G$ f8 l* w3 `4 d; e3 x
- e- {- ] @; s5 U% z b+ {
- m1 _% b/ h# v7 p2 O0 @; o! t) F& _/ Z4 I' O3 B" _
④ 热生料中硫含量的影响7 ]% X$ A. Z, Q
: U+ U& G$ F3 }( [4 @$ ^
实验改变了加入的CaSO4量以模拟不同热生料硫含量的影响,结果如下图。可以看出,与2%的CaSO4相比,5%的CaSO4能够引起更多的SO2释放。
3 T4 K. h1 i( a2 Y+ g
) Q4 a; i. X3 q5 `0 s3 t; {
; o! I" q1 L' O+ |2 G9 O
/ E* A& C) T+ m2 X- i. s
/ n; o. P1 N! {" t! U9 \- ^
⑤ 替代燃料挥发分含量和水分含量的影响
, m" w4 T' K4 `
8 y$ K/ _( [8 C2 n4 ^3 w) D通过对替代燃料进行碳化处理来获得不同的挥发分含量,通过浸泡水中获得不同水分含量。挥发分含量对SO2释放总量的影响如下图。其中,virgin wood指的是没有经过碳化处理的木材,挥发分含量最高;char at 300℃指的是在300℃下处理的木材,其挥发分含量较高;char at 500℃指的是在500℃下处理的木材,其挥发分含量较小(几乎没有)。可以看出,挥发分含量越大的,释放的SO2总量越高;挥发分含量几乎没有的,释放的SO2含量非常少。, h/ D( ?3 M H6 ?9 I6 x
- i. U' ?+ m9 ?5 T+ i, J* S
4 J; v: A3 r7 a* r- J9 u
r9 N6 _6 o6 x; A& @+ _* Q9 P- F, U; v4 {% q
下面表格是木材中水分对释放SO2总量的影响。可以看出,水分含量越大的,释放的SO2总量越少。9 @1 {5 s6 l$ g
9 N% ]. j; B9 f' ]
& j) V4 _ C5 L! x
' ]8 w. o9 v$ Z0 t! N* A& K+ C. i
总结:废弃物由于尺寸大、喂入位置等原因,可能会有部分,甚至大量掉入烟室,掉入烟室的废弃物不仅会影响熟料质量,其引起的局部还原气氛还会导致大量的硫释放,加剧硫的循环和富集现象,影响窑稳定运行,进而影响到窑产量。根据国外的实验,落入烟室的废弃物越小、数量越多、烟室氧气浓度越低、热生料硫含量越高、挥发分含量越大等均会加剧硫的释放。% K! x4 I+ V) ]' d" [$ I W- @' }6 v2 t
) w/ _7 _/ J6 [# r0 j
|
© 声明:本文仅表作者或发布者个人观点,与环保之家[2TECH.CN]无关。其原创性及陈述文字、内容、数据及图片均未经证实,对本文及其全部或部分内容、图片、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,仅做参考并自行核实。如有侵权,请联系我们处理,在此深表歉意。
|