摘要：在小型外熱式固定床實(shí)驗(yàn)臺上，對塑料垃圾進(jìn)行高溫?zé)峤鈱?shí)驗(yàn)研究。研究主要針對不同的熱解終溫，目的是弄清熱解過程的規(guī)律、熱解溫度對熱解產(chǎn)物的影響、熱解終溫和產(chǎn)氣量及氣體成分的組分之間的關(guān)系。尤其研究了在熱解處于末期的時(shí)候，強(qiáng)化水煤氣反應(yīng)對結(jié)果的影響。

關(guān)鍵詞：垃圾, 熱解, 外熱式熱解爐, 二惡英

垃圾熱解氣化技術(shù)是近幾年來世界各國為解決垃圾焚燒過程中產(chǎn)生二惡英類毒性物質(zhì)問題而提出的一種新技術(shù)，熱解技術(shù)。

是指在無氧或缺氧條件下，高溫加熱有機(jī)物，使有機(jī)物的大分子裂解成為小分子直到變?yōu)闅怏w，從而獲得可燃?xì)怏w以及少量油品的技術(shù)[1]。目前被廣泛認(rèn)為是21 世紀(jì)的新型垃圾處理技術(shù)。

筆者在小型外熱式固定床實(shí)驗(yàn)臺上，以醫(yī)療廢棄物中的輸液袋和一次性針管為實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行了高溫?zé)峤鈱?shí)驗(yàn)研究。主要針對不同的熱解終溫，研究了熱解過程的規(guī)律。對熱解過程規(guī)律的研究，國內(nèi)的許多研究者都做了許多工作[2-3]，但對強(qiáng)化水煤氣反應(yīng)的研究還不多見，所以筆者對原有實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行了改進(jìn)，在密封蓋上增加了一個(gè)壓力噴嘴，研究了在熱解處于末期的時(shí)候，強(qiáng)化水煤氣反應(yīng)對結(jié)果的影響。得到了一些有益的結(jié)論。

1 實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)的裝置如下圖1 所示。

工作原理是：垃圾在熱解爐中經(jīng)過高溫加熱，由 CO、CO2、H2、CH4、C2H4 與C2H6 組成的熱解氣體被析出。氣體經(jīng)冷凝管冷凝，高溫氣體得到冷卻，冷凝下的焦油由焦油收集瓶收集。這樣較為干凈的氣體可以通過氣體流量計(jì)來計(jì)算流量，部分氣體可以由集氣囊收集進(jìn)行檢測，殘余氣體流經(jīng)燃燒嘴燒掉。

用電子稱稱量待熱解塑料，放入熱解實(shí)驗(yàn)裝置中的熱解爐內(nèi)；連接管道，安裝壓力表、熱電偶等儀表；運(yùn)行電加熱裝置；按實(shí)驗(yàn)計(jì)劃讀流量表讀數(shù)、瞬時(shí)產(chǎn)氣量、各熱電偶讀數(shù)、電表讀數(shù)，觀測到出氣量較大時(shí)，使用氣囊收集產(chǎn)生的氣體送氣相色譜儀處檢測氣體組分含量百分比，記錄多次測量值后求平均值；通過流量計(jì)觀察，待幾乎沒有氣體產(chǎn)生時(shí)停止加熱；實(shí)驗(yàn)裝置徹底冷卻后，拆卸實(shí)驗(yàn)裝置，稱量燒瓶中焦油的質(zhì)量、熱解爐中殘?zhí)嫉馁|(zhì)量；整理實(shí)驗(yàn)裝置；處理數(shù)據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 熱解終溫對產(chǎn)氣量及瞬時(shí)產(chǎn)氣量的影響

從圖2 中可以看到，垃圾在高溫加熱的情況下，揮發(fā)出可燃?xì)怏w的體積隨著溫度的升高而增加。從 600℃~750℃這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)，揮發(fā)出的可燃?xì)怏w體積增加顯著，說明這個(gè)溫度段是垃圾熱解變化最為劇烈的階段。750℃之后，氣體產(chǎn)量沒有明顯的增加。

瞬時(shí)產(chǎn)氣量是熱解過程中各個(gè)時(shí)刻物料的產(chǎn)氣量，從圖3 中可以看出，熱解初期的瞬時(shí)產(chǎn)氣量都比較小，到某一時(shí)刻后突然變大。熱解終溫在500℃和 600℃時(shí)，瞬時(shí)產(chǎn)氣量逐漸增大，但增長緩慢；而熱解終溫在700℃和800℃時(shí)，瞬時(shí)產(chǎn)氣量增大明顯。說明溫度較高時(shí)，未斷裂的大分子物質(zhì)在高溫的作用下分解揮發(fā)；同時(shí)揮發(fā)分中大分子會發(fā)生二次反應(yīng)，裂解為小分子氣體。從圖上也可以看出，最大瞬時(shí)產(chǎn)氣量都產(chǎn)生在熱解開始的15～30min 之間，這個(gè)時(shí)間段內(nèi)是熱解反應(yīng)最激烈的時(shí)間。