淺談銅基載氧體與可燃固體廢棄物化學(xué)鏈燃燒特性實(shí)踐探討

摘 要：隨著人類(lèi)數(shù)量的爆炸式增長(zhǎng)，城市進(jìn)程也隨之加快，物質(zhì)生活的豐富使得生活垃圾大量產(chǎn)生，如何處理這些城市垃圾，成了目前城市環(huán)境建設(shè)的重要問(wèn)題。Cu80Si950是一種理想型載氧體，這種通過(guò)機(jī)械混合法產(chǎn)生的銅基載氧體具有高轉(zhuǎn)化率、高強(qiáng)度、高循環(huán)穩(wěn)定性的特點(diǎn)。文章對(duì)固體廢棄物熱解處理以及化學(xué)鏈燃燒處理等常見(jiàn)處理方式進(jìn)行了介紹和分析，并以Cu80Si950為研究對(duì)象，對(duì)銅基載氧體與可燃性固體垃圾進(jìn)行化學(xué)鏈燃燒特性的試驗(yàn)研究。

關(guān)鍵詞：銅基載氧體；可燃固體廢棄物；化學(xué)鏈；燃燒特性

中圖分類(lèi)號(hào)： TK16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

針對(duì)固體垃圾的處理，傳統(tǒng)方式通常為填埋或焚燒，前者容易對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)資源造成浪費(fèi)，后者操作不易，其燃燒所產(chǎn)生的氣體和鉛汞粉塵通常具有高毒性，會(huì)對(duì)環(huán)境造成惡劣的影響，不但成本高，而且不利于資源再利用。為了滿(mǎn)足減少污染影響、資源再利用的需求，固體廢棄物的化學(xué)鏈燃燒處理這種新模式近年來(lái)已被專(zhuān)家研究出來(lái)，以克服傳統(tǒng)方式的缺點(diǎn)。

1固體廢棄物的處理

1.1熱解處理

城市垃圾的成分非常復(fù)雜，紙張、食品以及廢塑料等固體廢棄物是城市垃圾中最大的三類(lèi)成分。前兩者的處理非常簡(jiǎn)單，對(duì)廢塑料等固體廢棄物的處理是城市垃圾處理的一大難點(diǎn)。若采用傳統(tǒng)的填埋對(duì)其進(jìn)行處理，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)將導(dǎo)致數(shù)千年都無(wú)法分解，若采用焚燒方式，其產(chǎn)生的粉塵毒氣將污染周?chē)h(huán)境，產(chǎn)生的二氧化碳也將造成全球變暖。由此，熱解處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這種技術(shù)采用密閉容器內(nèi)的物質(zhì)熱能分解的手段，將熱能分解過(guò)程中產(chǎn)生的裂解焦物質(zhì)與部分氣體再循環(huán)利用為熱解手段的動(dòng)力，在處理了廢棄物的同時(shí)既避免了二次污染，又提高了資源的利用率。但受地域、氣候與廢棄物復(fù)雜成分的影響，其應(yīng)用受到了限制。

1.2化學(xué)鏈燃燒處理

化學(xué)鏈燃燒是一種新技術(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)燃燒模式，其采用的是無(wú)火燃燒技術(shù)。化學(xué)鏈燃燒技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不釋放NOX氣體，即使是采用碳?xì)庾鳛槟茉磿r(shí)，產(chǎn)物也只有二氧化碳與水，且二氧化碳的處理也十分簡(jiǎn)單，通過(guò)冷凝技術(shù)即可提純，間接地實(shí)現(xiàn)了二氧化碳減排的目的。

2銅基載氧體的化學(xué)鏈燃燒

可燃性固體垃圾通常帶有高揮發(fā)性，其燃燒過(guò)程首先是熱解的過(guò)程，熱解后再進(jìn)行氣相燃燒，待氣相燃燒結(jié)束后，才是固定碳的燃燒分解。針對(duì)這一過(guò)程，可以把化學(xué)鏈的燃燒分為兩個(gè)階段。首先將固體垃圾與銅基載氧體進(jìn)行混合熱解，之后將熱解所得殘?zhí)寂c銅基載氧體進(jìn)行固相化學(xué)鏈反應(yīng)，熱解所得氣體與銅基載氧體進(jìn)行氣象化學(xué)鏈反應(yīng)。

3燃燒特性試驗(yàn)

3.1銅基載氧體的制備與燃料的選擇

3.1.1制備方法：機(jī)械混合法。

3.1.2組成：

（1）活性成分氧化銅和惰性載體二氧化硅，二者比例為80：20。

（2）蒸餾水，重量百分比為50%。

（3）石墨粉，要求直徑不能大于120目，重量百分比為10%。

將以上成分?jǐn)嚢璩珊隣睿瑝褐魄懈畛芍睆?毫米左右、長(zhǎng)度為直徑2倍的柱狀顆粒。

3.1.3設(shè)備：馬弗爐，制備載體時(shí)保證溫度達(dá)到350℃。

3.1.4可選燃料：

（1）50-75微米范圍的石墨粉。

（2）高純度甲烷氣體。

（3）塑料、腈綸、樹(shù)枝等固體垃圾（顆粒大小壓制在70-150微米范圍）

5.制備過(guò)程：柱狀顆粒在80℃的條件下進(jìn)行整整一天的干燥處理。干燥后在馬弗爐煅燒6小時(shí)，可得銅基載氧體Cu80Si950。

3.2銅基載氧體和固體垃圾的試驗(yàn)

3.2.1裝置：具有獨(dú)立控溫功能的管式電阻爐，數(shù)量為兩個(gè)，模式為串聯(lián)。

3.2.2方法：兩段式化學(xué)鏈燃燒法。

（1）充入純度無(wú)限接近100%的氮?dú)獗ＷC反應(yīng)穩(wěn)定性。

（2）前段爐放入2g燃料，0.15g載氧體，后段爐放入0.1g銅基載氧體（為保證試驗(yàn)順利，準(zhǔn)備燃料需超過(guò)理論計(jì)算量的20倍），

（3）后爐升溫至800℃，前爐以每分鐘20℃的速率逐漸升至同樣溫度。

（4）兩爐溫度保持一小時(shí)后降至室溫。

（5）篩分法過(guò)濾產(chǎn)物成分。固體稱(chēng)重，由質(zhì)量差算出銅基載氧體的失重狀況。

（6）將適當(dāng)比例的載氧體進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)操作，完成后再次稱(chēng)重。

（7）利用掃描電鏡和X射線衍射儀分析測(cè)試。

3.2熱解氣試驗(yàn)

3.2.2裝置：熱重天平坩堝

3.2.3方法，加入適量載氧體，天平爐膛抽至真空，充入Ar氣體保證穩(wěn)定，升溫速率保證每分鐘20℃，直至升到800℃保持不變，再充入CH4與水蒸氣的混合氣體，待結(jié)束后抽空氣體，Ar吹膛。對(duì)銅基載氧體的循環(huán)測(cè)試要進(jìn)行十循環(huán)評(píng)價(jià)。降至室溫后用掃描電鏡和X射線衍射儀分析數(shù)據(jù)。

3.4試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)得出結(jié)論，前爐采用固-固的化學(xué)鏈模式，熱解產(chǎn)物為殘?zhí)迹幂d氧體效果一般，后爐采用氣-固的化學(xué)鏈燃燒模式，熱解的銅基載氧體具有極高的轉(zhuǎn)氧能力。

總結(jié)得出，氣-固的化學(xué)鏈燃燒熱解模式更容易進(jìn)行，銅基載氧體和燃料的轉(zhuǎn)化效率也得到了很大的提高。兩段式化學(xué)鏈燃燒是目前的理想模式，Cu80Si950也是理想的載氧體。

4結(jié)語(yǔ)

Cu80Si950這種理想的銅基載氧體具有非常高的氧氣轉(zhuǎn)化率，文章通過(guò)對(duì)銅基載氧體進(jìn)行的固相與氣相的化學(xué)鏈反應(yīng)，顯現(xiàn)出其對(duì)固體廢棄的高熱解性能。并且，其優(yōu)秀的反應(yīng)能力和循環(huán)壽命的長(zhǎng)久使其在熱解技術(shù)中脫穎而出。機(jī)械混合法也向世人證明了其作為銅基載氧體誕生方式基礎(chǔ)的強(qiáng)大之處。同時(shí)，化學(xué)鏈燃燒的氣-固反應(yīng)使得銅基載氧體與固體垃圾的化學(xué)鏈燃燒處理具有了極大的可行性，兩段式的燃燒反應(yīng)模式，也使得可燃固體垃圾的處理產(chǎn)生了一條具有極大潛力的發(fā)展道路。

參考文獻(xiàn)：

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