Page 91 - 《橡塑技术与装备》2021年5期（3月上半月 橡胶）

环保节能与安全 刘小荷 等·浅谈废旧轮胎热裂解产物（炭黑）作为燃料在气化炉上的应用

色能源。此外，混合燃料中含有生物质燃料，其含有
少量水分，少量长碳链物质。因此，会发生水煤气变
换反应以及裂解反应，生成少部分氢气、甲烷等裂解
气。
1.4 实验方案
生物质模板料理论热值 ： 3 588 kcal/kg（广州环
渝能源有限公司提供）；炭黑热值 ： 6 240kcal/kg（根
据 Q 放 =mq 计算可得）
气化炉每小时消耗生物质模板料 80 kg，燃料总
图 2 炭黑球 热值为 3 588kcal/kg×80 kg=28 740kcal
在保证燃料总热值不变的情况下生物质模板料与
C+O 2 =CO 2
炭黑混合使用 ：
2C+O 2 =2CO
实验 0-2 ：全用生物质模板料，每小时消耗生物
2H 2 O+C=CO 2 +2H 2
质模板料 80 kg，在反应进行 2 h 时收集气体。
2CO+O 2 =2CO 2
实验 25-2 ：炭黑占总量（生物质模板料与炭黑
H 2 O+CO=CO 2 +H 2
总量）比值为 25%，计算可得每小时消耗生物质模板
CO 2 +C=2CO
料 55 kg，每小时消耗炭黑 18 kg（每半小时加料量 ：
CH 4 +CO 2 =2CO+2H 2
生物质模板料 27.5 kg、炭黑 9 kg）在反应进行 2 h 时
C+2H 2 =CH 4
收集生成气体，检测气体中可燃气浓度。
CO+3H 2 =CH 4 +H 2 O
H 2 +2O 2 =2H 2 O 实验 25-4 ：在反应进行 4 h 时收集生成气体，检
测气体中可燃气浓度。其他条件与实验 25-2 相同。
1.3 主要工艺 实验 30-2 ：炭黑占总量（生物质模板料与炭黑
（1）燃料的制备 总量）比值为 30%，计算可得每小时消耗生物质模板
由于炭黑燃烧需要较高能量，本实验采用生物质 料 49 kg，每小时消耗炭黑 22 kg（每半小时加料量 ：
模板料（木板、建筑废料、秸秆等）与炭黑混合的燃 生物质模板料 24.5 kg、炭黑 11 kg）在反应进行 2 h
料进行实验。燃料成分表见表 1。 时收集生成气体，检测气体中可燃气浓度。
表 1 燃料成分表 实验 30-4 ：在反应进行 4 h 时收集生成气体，检
实验编号 生物质 /kg 炭黑 /kg 炭黑 / 生物质 /% 测气体中可燃气浓度。其他条件与实验 30-2 相同。
0-2 40 0 0
25-2 27.5 9 25 实验 40-2 ： 炭黑占总量（生物质模板料与炭黑
25-4 27.5 9 25
30-2 24.5 11 30 总量）比值为 40%，计算可得每小时消耗生物质模板
30-4 24.5 11 30 料 42 kg，每小时消耗炭黑 28 kg（每半小时加料量 ：
40-2 21 14 40
40-4 21 14 40 生物质模板料 21 kg、炭黑 14 kg）
实验 40-4 ：在反应进行 4 h 时收集生成气体，检
（2）燃料燃烧气化
测气体中可燃气浓度。其他条件与实验 40-2 相同。
混合燃料由炉侧的星型给料机均匀给料至气化
炉，在气化炉底层进行反应，由于进料的时间差异，
2 结果与讨论
平铺于气化炉最底层的燃料最先燃烧为氧化层，在此
观察表 2 可以发现，随着燃料中炭黑占比的增加
燃料发生的主要反应为 C+O 2 =CO 2 ，随着燃料不断进
炉内温度随之增加。这是因为由炭黑占比增加，气
入气化炉，在氧化层的上层平铺燃料层，此层为还原
化炉炉温增加分析可知，炭黑燃烧放出热量高于生
层，在氧化层产生的 CO 2 与还原层的燃料 ( 炭黑中含
物质能源燃烧放出热量，验证了炭黑热值高于生物
有大量的碳元素 ) 接触发生 2C+O 2 =2CO 反应，生成
质燃料。
大量 CO，CO 是天然气的主要成分，为清洁高效的绿
经计算 ： 1 kg 炭黑完全燃烧生成 CO 2 时，放出热

年
2021 第 47 卷 ·35·