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高炉喷吹废塑料技术及应用前景

时间:2019-12-21 18:48:14  来源:  作者:  浏览量: 2
简介:   随着塑料工业的迅速发展,各种塑料制品已大量用于工业领域和日常生活。然而随之产生的大量废塑料却严重污染环境,成为社会公害。世界各国纷纷立法以加强对废塑料的回收与

  随着塑料工业的迅速发展,各种塑料制品已大量用于工业领域和日常生活。然而随之产生的大量废塑料却严重污染环境,成为社会公害。世界各国纷纷立法以加强对废塑料的回收与利用。近年来,废塑料综合利用的新技术也屡见报导。其中由德国首先提出的高炉喷吹废塑料是目前消除白色污染的最佳途径之一,已在德国、日本等国广为采用。

  在我国废塑料的综合处理技术还比较落后,基本上还停留在常规处理阶段,不仅造成了资源的浪费,而且经济效益低下。将废塑料且可以使环保工作产业化,切实治理好“白色污染”。

  2废塑料在高炉中的行为2.1废塑料在高炉中的燃烧分析废塑料与重油、煤粉的化学成分比较如表表1煤粉、重油、废塑料的成分组成%成分灰分煤粉重油废塑料用于国内高炉喷吹a添仅可有效利利用资源f(而c由表1可见废塑料的主要组成是碳氢聚合物,所以废塑料具有较高的热值和良好的燃烧性能。废塑料的燃烧过程是很复杂的。通常是由传热、传质、热分解、熔融、蒸发、气相化学反应和多相化学反应等全部过程或其中的一部分过程所组成。一般认为,废塑料的燃烧形式主要是蒸发燃烧:受热后首先熔化成液体,进一步受热后产生很多易燃蒸发气体所产生的易燃蒸气再与空气混合燃烧。

  废塑料在高炉中的燃烧和气化随喷入高炉的废塑料的粒度不同有差异,由高速摄像仪拍摄的照片可以看出,当向高炉内喷吹0.2 ~1mm的废塑料颗粒时与喷吹煤粉时的情况类似,即喷入高炉的颗粒团在回旋区的扩散深度浅,而且被瞬时燃烧气化。而当向高炉内喷吹10mm以下的废塑料颗粒时,颗粒团不规则地向回旋区深处扩散,分散后燃烧。也就是说,细粒度废塑料在风口前迅速气化燃烧,粗粒度废塑料在在燃烧带深处气化燃烧。

  研究表明,在10mm以下,废塑料的燃烧率和气化率随粒径的增大而升高,粒径在1.0~10mm范围时燃烧气化率可以达到100%而粒径在0.05mm左右的废塑料燃烧气化率只有50%~ 70%.这是因为粗粒度的废塑料在回旋区滞留时间较长,能够充分燃烧。

  22废塑料的燃烧特性对高炉冶炼的影响表2废塑料作为发热剂或还原剂时能量利用利用方式反应热/MJ°kgt燃烧放热(废塑料焚烧厂)还原放热(高炉喷吹)表3采用不同处理工艺时废塑料的能量利用率%项目高炉喷吹废物焚烧厂发电厂由表3可见,高炉喷吹废塑料是废塑料处理工艺中唯一使能量利用率超过50%的工艺。其中60%的能量以化学能的形式用来还原铁矿石,还有20%的能量以热能的形式用来加热铁矿石或高炉煤气发电。

  3废塑料在国外高炉喷吹中的应用在国外,废塑料已经在高炉生产中得到了应用,并取得了良好的效果。德国从1994年开始进行喷吹的工业性实验,1995年6月在德国不莱梅钢铁公司建造了世界上第一套喷吹废塑料设备,喷吹能力为7万吨/年,不莱梅钢铁公司2号高炉(2668m3)的8个风口用于喷吹废塑料,每个风口喷吹量约为1.25t/h,将废塑料先造成直径小于10mm的塑料粒,成功地达到每吨铁喷吹废塑料35kg.1996年第一季度喷入了1万吨,4月份喷吹量最高为3500t.此外,德国克虏伯赫钢铁公司元的高炉喷吹废塑料联合处理系统已在NKK公司京滨厂1号高炉(4907m3)运行,年处理废塑料3万吨,将废塑料分拣、破碎、粒化后,通过4个风口喷入高炉,喷吹量约为10kg/1,最高喷吹量可达200kg/1,该系统可使C02的排放量减少30%,只产生少量有害气体,高炉能量利用达到80%以上,且高炉煤气可以用于发电或烧热风炉,也可以作为民用煤气。

  4国外喷吹用废塑料原料化概况废塑料从垃圾中分拣后,送至联合处理系统处理,然后才能喷入高炉,喷入高炉的废塑料主要是不能用于再生或已是再生的废制品,如一次性容器、包装物、专用计算机部件、磁带等。整套联合处理系统的处理步骤为:收集分选※粉碎磁选去金属※再粉碎再中间磁选去金属※造粒※高炉料仓。德国拥有全国的废塑料收集系统DSD,它保证了有足够的回收量和原料供应,德国的废塑料造粒方法主要采用挤压法,将废塑料挤压成小粒。用这种方法制成的塑料粒较为疏松,致密度小,燃烧速度快,但对喷吹设备要求高,维护困难。曰本的造粒方法主要采用熔融造粒。即将废塑料切成小片后,加腐蚀剂熔融,喷吹高压水冲击成粒,这样制成的塑料粒致密度高,喷吹动力大,对设备损害小,但热耗大,且损失部分能量,一般废塑料粒度为6mm,喷吹时可以将块状、粒状混合喷入。

  5高炉喷吹废塑料的经济社会效益分析如前所述,高炉喷吹废塑料一方面能够有效地消除“白色污染”,而且最大限度地降低由于废塑料燃烧或其他回收方法所容易造成的二次环境污染。另一方面,高炉喷吹废塑料主要是通过废塑料气化后生成的还原性气体与铁矿石反应来利用其化学能,部分以热能的形式来加热铁矿石或用于发电和热风炉,总的能量和蒂森钢铁公湿经实际翩腿丨mectronicPu利厘率达到益0%!!r其它处理方式所不篇xnki.的。而且,从理论上来说,任何废塑料不管能否回收利用都可用来作高炉喷吹的原料,对当前所不能回收的废塑料提供了一种最佳的处理方法,其社会效益是不言而喻的。从其经济效益来讲,废塑料气化产生的还原性气体中,H/C比例较高,有利于高炉冶炼,基本不含磷含有极少的硫,有利于提高铁水的质量,而使企业经济效益提高。在所有处理废塑料的方法中,作为高炉原料的废塑料处理费用低。

  6我国实现高炉喷吹废塑料尚待解决的问题根据以上分析及国外的实践,喷吹废塑料无论从理论还是实践都是可行的。我国要实现高炉喷吹废塑料的工业应用还存在一些问题。

  首先是废塑料的回收及分拣。由于废塑料种类多、废弃量大,而且还未形成合理的社会回收体系,需要政府部门进行协调。其次,废塑料的造粒处理等,确定一整套适合我国高炉的喷吹预处理系统。第三,有毒废塑料(PVC)的脱氯处理。第四,建立相应的高炉冶炼制度,保证喷吹废塑料后高炉的顺行、稳定、高产和长寿。

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