添加剂对生物质锅炉受热面积灰腐蚀的影响规律研究

发布时间：2018-01-05 05:23

  本文关键词：添加剂对生物质锅炉受热面积灰腐蚀的影响规律研究　出处：《山东大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：在世界范围内,生物质直燃发电技术的使用越来越广泛。生物质能源的开发利用对缓解能源紧张问题和减少碳排放有着重要的意义。然而,近些年来,电站生物质直燃锅炉的过热器受热面受到积灰中KCl等成分严重的腐蚀,这带来了很大的安全隐患,并制约了生物质发电技术的发展。生物质燃烧过程中加入添加剂可以有效地减轻锅炉受热面的腐蚀问题。因此,研究添加剂对生物质锅炉受热面金属腐蚀的影响规律,对电厂安全经济运行、实现生物质的高效清洁利用有着重要意义。本文研究了高岭土、粉煤灰、硅灰、白云石、石灰石、铝矾土作为添加剂时,对不同受热面管材的腐蚀抑制效果。同时,利用Factsage软件的Equilib模块模拟了麦秆燃烧时热力平衡过程,研究各种添加剂对麦秆燃烧过程中钾、氯元素的迁移转化规律。利用水平管式炉研究了添加剂对生物质锅炉受热面金属材料积灰腐蚀的影响规律。结果表明:加入高岭土、粉煤灰、硅灰、白云石、石灰石、铝矾土作为添加剂,各种管材金属试样的腐蚀速率明显降低。其中使用高岭土、粉煤灰、硅灰和铝矾土作为添加剂时,对腐蚀有明显的抑制效果,而使用白云石和石灰石作为添加剂时,抑制腐蚀效果较差,但腐蚀速率也得到减小。4种管材的抗腐蚀性能:T9115CrMoG12CrMoVG20G,其中T91的抗腐蚀性能要远好于其余3种管材,15CrMoG略好于12CrMoVG,20G的抗腐蚀性能最差。利用Factsage软件Equilib模块模拟了麦秆燃烧过程,探讨不同添加剂作用下,在温度400～1600℃范围内钾、氯元素的主要分布形态以及相互转化规律。结果表明:麦秆燃料在燃烧过程中,钾元素和氯元素主要以KCl、KOH和HCl的形式析出。在加入高岭工作为添加剂后,固态产物中含钾的硅铝酸盐含量增加了大约20倍,并且主要以稳定的KAlSiO4的形式存在,气态产物中KCl和KOH的含量减少,烟气中的碱金属氯化物减少,对受热面的腐蚀作用减弱。使用硅灰作为添加剂时,固态产物中含钾的硅酸盐和硅铝酸盐的含量增加了大约12倍,并且主要以固态K2Si4O9的形式存在;气态产物中KCl和KOH的含量减少,但HCl有所增加。单独添加白云石和石灰石对减少烟气中钾、氯元素的含量效果不显著。使用铝矾土作为添加剂时,钾元素被固定在硅铝酸盐中,在1200～1350℃的温度段中,43.9%的钾元素被固定在固态产物KAlSiO4中,气态产物中钾元素含量明显减少。使用粉煤灰作为添加剂,钾元素可以被固定在较为稳定的硅酸盐和硅铝酸盐中,在1200℃以上的高温段以KAlSiO4和KAlSi206为主,44.6%的钾元素被固定在固相产物中。烟气中钾元素的含量明显减少,减轻了受热面金属的腐蚀作用。
[Abstract]:In the world, direct combustion of biomass power generation technology is more and more widely used. The development and utilization of biomass energy to alleviate the energy shortage problem and has important significance to reduce carbon emissions. However, in recent years, by the product of corrosion KCl components in ash serious heating surface of power station direct combustion of biomass boiler superheater, which brings a big security risk, and restricts the development of biomass power generation technology. Adding additives in the combustion process can effectively reduce the corrosion of heating boiler. Therefore, study on the influence of heating surface corrosion of metal additives on biomass boiler, the economic operation of power plant, clean and efficient utilization of biomass is of great significance. This paper studies the kaolin, fly ash, silica, dolomite, limestone, bauxite as additives, the different heating surface pipe corrosion suppression effects. At the same time The straw combustion simulation, thermodynamic equilibrium process using the Equilib module of Factsage software, the research of various additives on the combustion process of potassium in straw, migration of chlorine. Effect of additives on the biomass boiler heating surface fouling corrosion of metal materials were studied by horizontal tube furnace. The results show that the addition of kaolin, fly ash silica, dolomite, limestone, bauxite, as additives, the corrosion rate of various pipe metal samples decreased significantly. The use of kaolin, fly ash, silica and alumina as additives, has obvious inhibiting effect on the corrosion, and the use of dolomite and limestone as additive, corrosion inhibition effect is poor, but the corrosion rate is obtained corrosion resistance decreases.4 pipes: T9115CrMoG12CrMoVG20G, the corrosion resistance of T91 is much better than the other 3 kinds of tubes, 15CrMoG is slightly better than 12CrMoVG, Anti corrosion performance of 20G is the worst. To simulate the combustion process of wheat straw using Factsage software Equilib module, discusses the different additive, at a temperature of 400 to 1600 DEG C K, the main distribution of chlorine and mutual transformation. The results showed that the wheat straw fuel in the combustion process, potassium and chlorine in KCl, KOH and HCl precipitate. In Gaoling work for the additive content of potassium aluminosilicate, the solid product increased by about 20 times, and mainly exists in the stable form of KAlSiO4, content of KCl and KOH in the gaseous products reduced, alkali metal chloride in the flue gas to reduce the heating effect. The corrosion weakened. The use of silica fume as additives, the content of potassium silicate and aluminosilicate solid products has increased about 12 fold, and mainly exists in the solid form of K2Si4O9; KCl and KOH gaseous products The content was decreased, but HCl increased. Addition of dolomite and limestone to reduce the effect of potassium in flue gas, chlorine content is not significant. The use of bauxite as additives, potassium was fixed in aluminosilicate, at 1200 to 1350 DEG C temperature, potassium element 43.9% is fixed on the solid products of KAlSiO4 in the content of gaseous products of potassium decreased significantly. The use of fly ash as additive, potassium can be fixed in a stable silicate and aluminosilicate in high temperature is over 1200 DEG C to KAlSiO4 and KAlSi206, K 44.6% is fixed in the solid products. The potassium content in flue gas decreased significantly and reduce the corrosion of heating surface metal.

【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK229;TM619

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本文编号：1381747