废塑料与煤粉热解特性的研究

变化 。
Ｊ ２０ Ｎ型 电子 天平 ， 感量 为 １ ｇ Ｋ Ｙ １ Ａ ０４ 其 ０～ ， Ｓ ４ ６ 控 温仪 控制 电阻 炉 的 自动升 温 ； 验 气 体 采 用 高 试
纯氮气 ， 经减压阀后 ， 再经过稳流阀保持气体流量 的稳 定 ， 后 由流量 计 控制 气体 流量 达到 炉管 中 ， 然
２ ０（时 开始裂 解 ，２ ｏ １￣ ２ ３ ０Ｃ时进入 急速 裂解 区 ， 时 此
Ｐ Ｔ在 ２ ５ 时 开 始 缓 慢 裂 解 ， 温 度 达 到 Ｅ ８℃ 当 ３５Ｉ时 ， ６ ｃ ＝ 开始急 速裂 解 ， 时裂 解 量 为 ４ 左 右 ； 此 ％ 温度 继续 升 高 到 ４０ 后 ， 始 进 入 缓 慢 裂 解 阶 ４℃ 开 段 ， 急速 裂解 区 间 （６ 在 ３５～４０ ） 裂 解 量 为 ４℃ ，
技
术
２１ ０ ２年第 １ 期
度为 ５０ 时基 本 完 成 。可 以 看 出 ， 整 个 裂 解 ３℃ 在 区 间 内 ， 解绝 大 部 分 发生 在 很 短 的急速 裂 解 区 裂
（ ９ ４ ５（） ３ ５～ ６ ￣ 内。 ２
各 自所对 应 的温 度 分 别 为 ３５与 ３０（； 是 从 ４ ９￣ 但 ２ 曲线 看 ，ｓ的裂 解 也 主 要 分 为 三 个 阶段 ， Ｐ 在
由图 ２可 知 ， ４种废 塑料 在 整 个 热 解 区 间 内 大致 可 以分 为 三个 阶段 ： 慢 裂解 一 急 速 裂 解一 缓
Ｐ Ｅ在 ２５～３５ 间 缓 慢 裂 解 ， 热 解 量 为 ４ ９℃ 其
２５ ． ％左 右 ； ３ ５～４ ５ 间 ， 速 裂 解 ， 解 量 在 ９ ６℃ 急 热
（ ． ｓａｃ ｎｔ ｕｅ ａ ｓａ ｒｎ＆ Ｓｅｌ ｏ ， ｔ． Ｓ ａ ｇ ａ ２ １０ ， ｉａ； １ Ｒｅｅ ｒｈＩ ｓ ｔｔ，Ｂ ｏｈ ｎ Ｉｏ ｉ ｔｅ Ｃ ． Ｌ ｄ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ９ ０ Ｃｈｎ ２ Ｉｏ ｍａ ｉｇＰａ ｔ Ｂ ｏｈ ｎＩｏ ．ｒ ｎ ｋｎ ｌｎ ， ａ ｓ ａ ｎ＆ Ｓｅｌ ． Ｌ ｄ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ９ １ Ｃ ｉａ ｒ ｔｅ Ｃｏ ， ｔ ． Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ４ ， ｈｎ ）
缓慢 裂解 至结 束 。在 急速裂 解 区 内达到 最大 裂解 速度 的温 度 为 ＤＴ Ｇ曲线 的峰值 所对 应 的温度 值 。
占整 个裂 解量 的 ９ ％左 右 ， 最 大裂 解 速 度所 对 ０ 其
应 的温度 为 ４ ５Ｃ； ４ ￣ 随后 ， 次 进入 缓 慢 区 直 至温 再
宝
钢
活化 能是煤粉 的 ６～１ ０倍 。
关键 词 ： 塑料 ；煤粉 ；热解 ； 解 废 裂 中图分 类号 ：Ｑ ２ 文 献标 志码 ： 文章 编号 ：０ ８— ７ ６ ２ １ ） １— ０ ８— ４ Ｔ ３５ Ｂ １０ ０ １ （ ０ ２ ０ ０ ５ ０
ｄ ｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ ０ １ ．０ ２ ０ ． １ ｏ ：０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ ８— ７ ６ ２ １ ． １０ ３ ｓ
Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｓｅ ｐ ａ ｔ ｓ；ｃ ａ ｏ ｅ ；ｐ ｒ ｌｓｓ ｒ ｃ ｉｇ ｙ ｗｏ ｄ ｗａ ｔ ｌ ｓｉ ｃ ｏ ｌｐ ｗｄ ｒ ｙ ｏｙ ｉ ；ｃ ａ ｋｎ
０ 前 言
将 废 塑料作 为 一 种 固态 燃 料 喷 入 高 炉 内 ， 会 发生 非常 复杂 的多相 反应 过程 ， 包括 气一 气反 应 、 气一 固反 应 、 一液 反 应 。因此 研 究 废 塑 料 在 不 气 同气 氛 中的失 重 特性 ， 掌握 废 塑 料 的燃 烧 特 性 对
０． ０ １
Ｏ． ２１ Ｏ． ７ １
图 １ 热 失重 试验装 置 图
Ｆ ｇ １ Ｔ ｓ ｅ ｕ ｐ ｎ ｏ ｅｍａ ｉｈ ｏ ｓ ｉ ． ｅ ｔ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｒｔ ｒ ｌ ｆ ｈ ｗｅｇ ｔｌｓ
煤粉
８ ．Ｏ ２ ５
４ ３ ．２
１４ ．６
０ ３ ．８
ｐａｔ ｓｉ ｖ ｒ ０ ％ ．ｗ ｉ ｈ ｍｐ ｒｔｒ ｆ ｏ ｌ ｏ ｅ ｂ ｕ ０ ℃ ．Ａｓｆｒ ｓｆ ａ ｃａ ｋｎ ｌｓ ｃ ｓｏ ｅ ０ ｉ ４ ｈｌ ｔｅｔ ｅ ｅ ｅａｕｅｏ ａ ｐ ｗｄ ｒ ｓａ ｏ ｔ ０ ｃ ｉ ９ ａ ｎ ｌ ｒ ｃ ｉｇ ａ ｉ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｆｏ ｒ ｙ ｅ ｏ ｗａ ｔ ｐ ａ ｔｃ ａ ｄ ｏ ｌ ｏ ｅ ａｅ ｌｃ ｄ ｎ ｎ ｎ ｏ ｉ ｔｏ ｔａ ｔ ｕ ｔ ｐ ｓ ｆ ｓｅ ｌ ｓｉ ｓ ｎ ｃ ａ ｐ ｗｄ ｒ ｒ ｐ ａ ｅ ｉ ａ ｏ — ｘｄａｉｎ ａｍｏ ｐ ｅ ｅ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ｏ ｈ ｕ ｐｏ ｅ ｏ ｔ ｄ ｉ ｇ ｔｅ ｒｐ ｒ ｌｓｓ ｃ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ．Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｔ ｓ ｈ ｒ ｅ ｐ ｃｉ ｅｙ ｆ ｒｔ ｅ ｐ ｒ ｓ ｆ ｓｕ ｙ ｎ ｈ ｉ ｙ ｏ ｙ ｉ ｈａ ａ ｔｒｓｉｓ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｔ ｔｕ ｄｅ ｈ ｏ ｄ ｔｏ ｆａ ｎｔｏ ｅ ｔ ｓ ｈ ｒ ｈａ ｎ ｒｔ ｅ ｃ ｎ ｉｉｎ ｏ ｉ ｇ ｎ ａｍｏ ｐ ｅ ｅ，ｔ ｅ ｗａ ｔ ｌｓｉｓｐ ｒ ｌｓｓｐ ｏ ｅ ｓ ｃ ｎ ｂ ｉ ｌ ｒ ｈ ｓｅ ｐａ ｔｃ ｙ ｏ ｙ ｉ ｒ ｃ ｓ ａ ｅ ｍａｎ ｙ ｄ ｖｄ ｄ ｉ ｔ ｈ ｅ ｔ ｇ ｓ：ｓｏ ｃ ａ ｋ ｎ － ｆ ｓ ｒ ｃ ｉ ｇ ｓｏ ｃ ａ ｋ ｎ ． Ｔｈ ｏ ｌ ｐ ｗｄ ｒ ｐ ｒ ｌｓｓ ｉ ｉｅ ｎ ｏ ｔ ｒ ｅ ｓａ ｅ ｌｗ ｒ ｃ ｉ ｇ ａ ｔｃ ａ ｋ ｎ － ｌｗ ｒ ｃ ｉ ｇ ｅ ｃ ａ ｏ ｅ ｙ ｏ ｙ ｉ ｐ ｏ ｅ ｓ ｉ ｅａ ｉｅｙ ｇ ｎ ｌ ．Ｔｏｒ ａ ｈ ｔ ｅ ｍａ ｉ ｍ ｒ ｃ ｉ ｇ ｓ ｅ ｄ，ｔ ｖ ｒ ｇ ｅ ｅ ａｕｒ ｆｗａ ｔ ｒ ｃ ｓ ｓｒｌ ｔ ｌ ｅ ｔｅ ｖ ｅ ｃ ｈ ｘ ｍｕ ｃ ａ ｋ ｎ ｐ ｅ ｈｅ ａ ｅ ａ ｅｔ ｍｐ ｒ ｔ ｅ ｏ ｓｅ
氮气 中废 塑料 的 裂解过 程主要 分 为三 个阶段 ： 缓慢 裂解一 急速 裂 解一 缓慢 裂 解至 结束 ， 煤粉 的 裂解过 程 比较 平缓 ； 最大裂 解速度 对应 的温 度 ， 塑料 平 均超 过 ４ ０Ｉ 煤粉 为 ９ ０ｌ 终 了裂 废 ０ｃ Ｃ， ０ｃ Ｃ；
解量 ， 同品 种废 塑料 为 ８ ％ 一１０ ， 不 ５ ０ ％ 而煤粉 仅 ２ ％ ， ２ 两者差异 极 大 ； 塑料 的完全 裂 解表 观 废
１、 ２。
现从事炼铁科研 工作
电话
Ｅ－ ｉ ｙ ｑ ＠ ｂ ｏ ｔｅ ． Ｏ ｍａｌ ｕ ｙ ａ ｓｅ １ Ｃ Ｂ
郁庆 瑶等
表 ｌ 试 验原 料 的化 学成 分
Ｔａ ｌ Ｃ ｅ ｃ ｌ ｏ ｏ ｉ ｏ ｆｔ ｅ ｂｅ １ ｈ ｍｉａ ｍｐ ｓｔ ｎ ｏ ｃ ｉ ｈ
ｒｗ ａｅｉ ｌ ｏ ｅ ｔ ａ ｍ ｔ ｒａ ｓｆｒ ｔｓｓ
１ ．４ １３
表 ２ 煤 粉粒 度分 析
Ｔａ ｌ Ａｎａｙ ｉ ｆｃ ａ ｏ ｅ ’Ｓｐａｔｃ ｅ ｓｚ ％ ｂ ｅ２ ｌ ｓｓｏ ｏ ｌｐ ｗｄ ｒ ｒｉｌ ｉｅ
将各 种废 塑 料和煤 粉 置于 氮气 保护 的试 管 中 升温 ， 间发 生 热分解 ， 试物料 质 量变 化速 率 和 此 测 分解 终 了 的温度 、 分解 量 ， 以及 质 量 变化 率 、 量 质 变化 速率 与温 度 关 系 ， 相 同条 件 下作 热 分 解 的 在
废 塑料 与煤 粉热 解 特性 的研 究
５ ９
％
原料
Ｐ Ｅ
伸Ｃ
８ ．０ ５ ６
Ｈ
１ ２１ ４．
Ｏ
Ｓ
埘 灰分
０． ９ １
Ｐ Ｐ
Ｐ Ｓ ＰＥ Ｔ
８ ．５ ５ ７
９ ．６ ２ １ ６ ７１ ４．
１ １ ４． ５Biblioteka ７． ３ ６ ３． ９ ８ ３ ．３ １２
（ Ｓ 、 酯 （ Ｅ ， 度 为 ３～ ｍ。煤 粉 选 用 Ｐ）聚 Ｐ Ｔ） 粒 ５ｍ
郁庆瑶
教授级高工
１５ ９ ２年生
１８ ９ ２年毕业于东北大学 ２６ ７ ６ ６４６８
宝钢 高炉 喷吹 系统 的成 品 煤 ， 其无 烟煤 和烟 煤 各 占 ５ ％ 。各试 验 物 料 成 分 和煤 粉 粒 度 分 析 见 表 ０
试 样 置于 悬挂 于天 平下 的刚玉坩 埚 中 。
０ ５
，
０
５—
７
０ ５
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０ ５
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０ ５ Ｑ
０
５ Ｑ
图 ２ ４种 废 塑料 和煤 粉 的 Ｔ 、 Ｇ曲线 Ｇ ＤＴ
Ｆｇ２ Ｔ ｎ Ｇｃ ｒｅ ｆｈ ｕ ｐｓｏ ａｔ ｐａｔ ｓ Ｐ Ｐ ，Ｐａ ｄＰ Ｔ ａｄｃａ ｐｗ ｅ ｉ Ｇａ ｄＤＴ ｕｖｓ ｅｆ ｒ ｙｅ ｆ ｓ ｌｓｃ（ Ｅ， ＳＰ ｎ Ｅ ） ｎ ｏ ｏ ｄｒ ． ｏｔ ｏ ｔ ｗ ｅ ｉ ｌ
非常 重要 。
本试 验就 是将废 塑料 置 于非 氧化性 气氛 中研
究其 热解 特性 ， 别 对不 同种 类 的废 塑 料 与高 炉 分
喷 吹用煤 粉 的裂解特 性作 对 比研究 。
１ 试 验 材 料 条 件
试 验原料 选用 目前 占国 内塑 料产 量较 大 的废
弃 塑料 ， 聚 乙 烯 （ Ｅ） 聚丙 烯 （ Ｐ 、 如 Ｐ 、 Ｐ ） 聚苯 乙烯
５ ８
宝
钢
技
术
２１ ０ ２年第 １期
废 塑料 与 煤粉 热 解特 性 的研 究
郁 庆瑶 林成城 张龙 来 顾 德仁 刘 煜 ， ， ， ，
（ 宝山钢铁股 份有 限公 司 １研 究 院 ， ． 上海
２ １０ ； ． ０９ ０ ２ 炼铁 厂 ， 海 上
２０４ ） ０９ １
摘要 ： 别将 ４种废 塑料和 煤粉 置 于非氧化 性 气氛 中研 究其热 解特性 。研 究结果表 明 ， 分 在
ｑ ａ ｔｔ ｓｃ ｎ ｅ ｎ ｄ，ｉ ｓｂｅｗｅ ｎ ８５ 一１ ０％ ｆ ｒｖ ｒｏ ｓｗａ ｔ ａ ｔ ｓ，ｗｈ ｌ ｏ ｌｐ ｗｄ ｒ ｓｉ ｕ ｎ ｉ ｉ ｏ ｃ ｒ ｅ ｙ ｔｉ ｔ ｅ ％ ０ ｏ ａ ｉ ｕ ｓｅｐｌｓｉ ｃ ｉ ｃ ａ ｏ ｅ ’ ｓ ｅ ｏ ｌ ２％ ． Ｔ ｅ ｅ ｓ ｒ ａ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｎｙ ２ ｈ ｒ ｉ ｇｅ ｔ ｉ ｅ ｅ ｃ ｂｅｗｅ ｎ ｆ ｔ ｅ ｗａ ｔ ｐ ａ ｔｃ ａ ｄ ｏ ｌ ｏ ｅ ． Ｔ ａ ｐａ ｅ ｔ ｓｅ ｌｓｉｓ ｎ ｃ ａ ｐ ｗｄ ｒ ｈｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｔｖ ｔｏ ｎ ｒ ｙ ｆｒｗａ ｔ ｌ ｓｉｓ ｃ ａ ｋ ｎ ｓ６ —１ ｉ ｓｔ ａ ｆｃ ａ ｏ ｅ ’ ． ｃｉ ａｉｎ ｅ ｅ ｇ ｏ ｓｅ ｐ ａ ｔｃ ｒ ｃ ｉ ｇ ｉ ０ ｔｍｅ ｈ ｔｏ ｏ ｌｐ ｗｄ ｒ Ｓ
可 比性分 析 。
２ 试 验 装 置
试 验 装 置 如 图 １所 示 。采 用 竖 式 电 阻 炉 ，
３ 试 验 结 果 及 分 析
图 ２为各 种废 塑料 和煤 粉在 非恒 温条 件下 热 裂解 反 应 的 热 重 （ Ｇ）微 商 热 重 （ Ｇ）曲 线 。 Ｔ ／ ＤＴ 曲线 表 示 试 样 的 质 量 变 化 率 随 温 度 的变 化 ， ＤＴ Ｇ曲 线 表 示 试 样 的 质 量 变 化 速 率 随 温 度 的
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｐｙ ｏ ｙ ｉ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｆｗａ ｔ ｓ ａ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓｓ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｏ ｓ ｅ
ｐ ａ ｔｃ ｎｄ ｃ ａ ｏ ｄ ｒ ｌ ｓｉｓ ａ ｏ ｌｐ ｗ ｅ
Ｙ ｉｇ ａ Ｌ Ｎ ｈ ｎ ｃ ｅ ｇ ， ＨＡ ｏ ｇ ＧＵ Ｄｅｅ ｎ Ｉ ｕ Ｕ Ｑ ｎ ｙ ｏ ， Ｉ Ｃ ｅ ｇ ｈ ｎ Ｚ ＮＧ Ｌ ｎ ￣ｉ， ｒｎ ａ ｄＬ Ｕ Ｙ