炉排燃烧生物质电厂飞灰利用的研究

发布时间：2017-04-14 19:20

  本文关键词：炉排燃烧生物质电厂飞灰利用的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国近半的生物质直燃电厂采用炉排燃烧方式,所生成的生物质灰包括底灰和飞灰。与底灰一样,飞灰也含营养元素,但因颗粒细,燃烧过程中挥发出的有害重金属元素易富集在飞灰中。特别是,为克服燃料供给和防止受热面积灰、腐蚀等问题,设计燃烧秸秆的锅炉掺烧木质生物质(主要是树皮、废旧木材等)较普遍,导致飞灰中重金属含量较高,对环境的潜在影响可能限制其在农林方面的应用。因此,对飞灰的组成和特性进行必要的分析和评价以及探究飞灰的处理方式是实现飞灰综合利用的前提。本文针对我国炉排燃烧生物质直燃发电的实际,特别是掺烧木质燃料的特点,采用多种先进的实验和分析方法对6台机组的生物质燃烧飞灰的特性进行了系统的研究,主要包括飞灰的理化特性、浸出特性等。在此基础上,对飞灰的利用价值进行了系统的分析和评价,并提出飞灰的综合处理方法。对飞灰理化特性的研究主要包括飞灰的基础特性、粒径分布、元素组成、矿物质组成。基础特性的研究表明,飞灰的总有机碳(TOC)含量往往较高,除尘器飞灰TOC的含量要高于分离器飞灰；分离器和除尘器飞灰均呈较强的碱性,但是它们的pH值都小于13,符合生物质灰在农林土壤利用时对pH值的要求。飞灰主要以小颗粒为主,可能对飞灰的加工利用过程产生不利影响。对元素组成的分析显示,飞灰中除了含有丰富的营养元素(K、Ca、Mg、P)外,还含有多种重金属元素(Cd、Co、Cr、Cu、Mn、 Mo、Ni、As、Pb、Sb、V、Zn)。对矿物质组成的分析表明,飞灰中的主要矿物质成分是Si02、方解石、硫酸钙、氯化钾、氧化钙以及长石等。对飞灰的浸出特性及浸出产物特性的研究主要包括Cl的浸出过程、主量元素和重金属元素的浸出特性、浸洗飞灰的元素组成和矿物质组成以及浸洗液蒸干样的矿物质组成。对C1浸出特性的研究表明,飞灰中的C1元素在水溶液中易溶解,脱除残碳后可以加快飞灰中C1的浸出速度。对主量元素和重金属元素浸出特性的研究表明,K、Na的浸出率较高,Ca、Mg次之,P的浸出率最低,有害元素除Mo、Sb的浸出率较高外,其他元素的浸出率都很低,远小于I%。浸出产物的特性表明,浸洗可以显著的降低K、C1的含量；K在浸洗过程中主要以KC1的形式浸出,少量以K2SO4的形式浸出,Na以NaCl的形式浸出,而Ca则主要以CaSO4的形式浸出。围绕飞灰的理化特性和浸出、浸出产物的特性对飞灰的综合利用价值进行评价,表明主要燃烧农林剩余物机组的分离器飞灰具有农用价值,而所有除尘器飞灰和掺烧废弃木材、模板等燃料机组的分离器飞灰因有害元素的含量过高可能限制它们在农林土壤中的应用。分离器飞灰和除尘器飞灰的TOC,碱金属以及C1、S的含量较高,限制了其在建筑材料方面的直接应用,尽管通过水洗可以降低碱金属以及Cl、S的含量,但是依然无法解决TOC含量过高的问题,鉴于此,本文提出了飞灰的综合处理方法以开发其高附加值利用。
【关键词】：炉排炉生物质燃烧 飞灰 理化特性 浸出特性 飞灰处理 飞灰利用
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X773;TM619
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景9
• 1.2 生物质能利用技术9-12
• 1.2.1 生物质气化技术9-10
• 1.2.2 生物质液化技术10
• 1.2.3 生物质固化技术10
• 1.2.4 生物质直接燃烧技术10-12
• 1.3 生物质直燃发电面临的问题12
• 1.4 生物质燃烧电厂飞灰特性及其利用的研究现状12-14
• 1.4.1 燃烧的成灰机理12-13
• 1.4.2 飞灰的基础特性13
• 1.4.3 飞灰的元素组成13-14
• 1.4.4 飞灰的矿物学特性14
• 1.5 生物质燃烧电厂飞灰的利用14-16
• 1.5.1 飞灰在农林方面的应用14-15
• 1.5.2 飞灰在建筑材料方面的应用15
• 1.5.3 飞灰在其他方面的利用15-16
• 1.6 课题的提出和主要研究内容16-17
• 1.7 本章小结17-18
• 第二章 实验研究方法18-24
• 2.1 引言18
• 2.2 课题研究的技术路线18-19
• 2.3 实验原料的采集19-20
• 2.4 飞灰的特性分析20-21
• 2.4.1 灰的粒度分析20
• 2.4.2 飞灰的水分、灰分、有机碳含量20
• 2.4.3 pH值、电导率和堆积密度20-21
• 2.4.4 飞灰的元素组成21
• 2.4.5 飞灰的矿物质组成21
• 2.5. 飞灰的浸出及浸出产物特性21-23
• 2.5.1 氯的浸出特性21-22
• 2.5.2 主量元素和重金属元素的浸出特性22-23
• 2.5.3 浸出产物的特性23
• 2.6 本章小结23-24
• 第三章 飞灰的理化特性24-37
• 3.1 引言24
• 3.2 飞灰的基础特性24-25
• 3.3 飞灰的粒径分布25-28
• 3.4 飞灰的元素组成28-31
• 3.4.1 飞灰的主量元素组成28-30
• 3.4.2 飞灰的微量或痕量元素含量30-31
• 3.5 飞灰的矿物组成31-35
• 3.6 本章小结35-37
• 第四章 飞灰的浸出及浸出产物特性37-52
• 4.0 引言37
• 4.1 飞灰中氯的浸出特性37-43
• 4.2 飞灰中无机元素的浸出特性43-47
• 4.2.1 主量元素的浸出率44-46
• 4.2.2 微量或痕量元素的浸出率46-47
• 4.3 浸洗飞灰的元素组成47
• 4.4 浸洗飞灰及浸洗液蒸干样的矿物质组成47-50
• 4.5 本章小结50-52
• 第五章 生物质飞灰综合利用的评价52-59
• 5.1 引言52
• 5.2 飞灰的利用方式52
• 5.3 飞灰在农林方面的应用52-55
• 5.3.1 飞灰的肥用价值52-53
• 5.3.2 飞灰的环境影响特性53-55
• 5.4 飞灰在建筑材料方面的应用55-56
• 5.5 飞灰的综合处理过程56-57
• 5.6 本章小结57-59
• 第六章 全文总结与进一步工作建议59-62
• 6.1 全文总结59-61
• 6.2 进一步工作建议61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 作者在攻读硕士期间发表的论文66

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