廢舊輪胎替代燃煤作為燃料解決方案
中國(guó)工業(yè)和信息化部在2010年12月30日發(fā)布的《廢舊輪胎綜合利用指導(dǎo)意見》指出,輪胎是我國(guó)主要的橡膠制品。2009年,我國(guó)生產(chǎn)輪胎消耗橡膠已占全國(guó)橡膠資源消耗總量的70%左右,年生產(chǎn)廢輪胎2.33億條,重量約合860萬噸,折合橡膠資源約300多萬噸。我國(guó)廢舊輪胎綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展還不能適應(yīng)當(dāng)前嚴(yán)峻的資源環(huán)境形勢(shì)的要求。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),到2013年底我國(guó)廢舊輪胎生產(chǎn)量達(dá)到2.99億條,重量達(dá)到1080萬噸并以每年約8%-10%的速度在增長(zhǎng)。如果以平均產(chǎn)量5000t/d的水泥生產(chǎn)線為例,燃料替代率40%,每年可處理廢舊輪胎約70,000t。

廢舊輪胎tire derived fuel 簡(jiǎn)稱為TDF能源,由于含碳高、高熱值(達(dá)到35.6MJ/kg)和低水分等優(yōu)勢(shì),使得波蘭、烏克蘭等東歐國(guó)家使用廢舊輪胎作為水泥回轉(zhuǎn)窯的能源(燃料替代率達(dá)到60%以上)。其投入方式可以進(jìn)行調(diào)整:廢舊輪胎可以整體投入和切成碎片投入,并且投入的位置有從窯尾預(yù)分解投入,窯尾上升煙道投入,以及回轉(zhuǎn)窯中部投入等。廢舊輪胎在水泥窯燃燒時(shí),它的所有成分都對(duì)水泥生產(chǎn)有用。尤其是當(dāng)完整的輪胎作為原材料時(shí),輪胎中的強(qiáng)化鐵絲可以用來替代原料中的鐵元素;并且適量的ZnO可以降低水泥的燒成溫度。Puertasand Blanco-Varela指出使用TDF或者化石能源生產(chǎn)的水泥熟料,其化學(xué)組成沒有明顯區(qū)別,并且不同粒度的輪胎可以均可作為替代能源使用。
輪胎橡膠由60%的揮發(fā)性有機(jī)物,30%的固定碳和10%的灰飛組成。熱重分析顯示橡膠輪胎在250℃開始高溫分解,550℃結(jié)束。大體上,輪胎分解的固體灰分與水泥熟料融合。通常鐵礦石加入到水泥工藝中,但是輪胎的輪胎卷邊和鋼帶含有鐵,因此可以減少鐵礦石的加入量。但是同時(shí)卷邊和鋼帶中含有將近1.4%的鋅,將會(huì)對(duì)水泥的水化和硬化產(chǎn)生負(fù)面影響。
另外值得關(guān)注的是輪胎的硫含量較高。輪胎中硫含量在2%左右,水泥生產(chǎn)中煤的硫含量接近0.3%。后,輪胎碎片中的部件尤其是鋅,鉻等重金屬一旦與水泥熟料反應(yīng),不太容易滲出。
相同質(zhì)量的廢舊輪胎比標(biāo)煤多產(chǎn)生25%的熱量,即使用TDF能源替代煤時(shí),1噸TDF燃料產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于1.25噸標(biāo)煤。與單獨(dú)使用廢輪胎和煤作燃料相比,廢舊輪胎的使用可以明顯改善高灰煤的燃燒特性,尤其是其點(diǎn)火性能,表明廢輪胎與低質(zhì)煤可以共同燃燒,因此使用TDF替代能源可以減少優(yōu)質(zhì)煤炭的使用。其次,水泥熟料生產(chǎn)過程中需要預(yù)防使用不同種類能源燃燒導(dǎo)致的氯化鉀、硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鈣等鹽揮發(fā)形成的結(jié)皮,因此要注意在窯口、下料斜坡等部位使用抗結(jié)皮澆注料。
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