生物质与煤混烧灰特性及成灰改性实验研究

发布时间：2020-05-11 08:49

【摘要】：当今世界能源与环境问题日益突出,生物质能源作为一种清洁可再生能源受到了越来越多的关注。生物质与煤混烧是现在生物质利用的主要方向之一,但生物质与煤混烧灰的灰熔点往往低于煤的灰熔点,给混烧过程带来诸多不利影响,需要对其进行进一步研究。本文首先将烟杆与煤在不同掺混比例(0%、10%、20%、50%、85%、100%)和不同灰化温度(600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃)下进行混烧,研究其成灰特性结果发现:随着烟杆掺烧比例的增加,混烧灰中KCl和NaCl矿物质晶相含量增加明显,混烧灰熔融特征温度呈现非线性下降趋势,结渣倾向趋于严重。随着灰化温度的升高,碱金属K、Na趋向于以长石类形态存在,混烧灰熔融特征温度呈现先下降后趋于平缓的趋势。为了改善烟杆与煤混烧成灰特性,本文接着利用浸洗台架将不同水温(25℃、60℃)下去离子水和稀硝酸浸洗后的烟杆与煤进行混烧,分析其在不同灰化温度下的成灰特性。结果表明:水洗和酸洗烟杆过程对碱金属的脱除具有很好的效果,碱金属矿物质受浸洗影响最大,酸洗对含Na矿物质的脱除要好于水洗,水洗对S元素的脱除效果较好,而酸洗对S元素的脱除起到阻碍的作用。浸洗温度对脱除效果影响不大。实验条件下改善效果最好的是25℃水洗条件下的混烧灰熔融特性。同时,本文在烟杆与煤掺烧相同的条件下,将污泥与煤进行混烧,研究其成灰特性发现:随着添加污泥比例的增加,CaSO4逐渐分解并与磷酸根反应生成Ca3(PO4)2,高含量的磷酸根降低了石膏的分解温度,同时有Ca10Na(PO4)7的出现,较高的含磷量对碱金属的固定有一定作用,灰熔融特征温度呈现先下降后上升的趋势,污泥和煤的掺混生成了低温共融物。随着灰化温度的升高,污泥与煤混烧成灰中K、Na等变化量都较小,磷灰石和磷钙石在800℃与混烧燃料中的K、Na发生反应,生成Ca10Na(PO4)7和Ca10K(PO4)7,发生了固碱金属反应。随着灰化温度的升高,灰熔融特征温度的变化趋势较为平缓,呈现出先略微上升后略微下降的趋势。最后,基于污泥富磷含量的特点,本文将污泥作为添加剂与烟杆和煤进行了不同温度下的混烧,研究含磷生物质对烟杆与煤混烧成灰特性的改善效果。结果发现,碱金属在磷酸盐存在时与硅铝酸盐反应变缓,这也有利于缓解混烧灰的结渣特性,混烧灰熔融特性得到明显改善。通过污泥添加到烟杆与煤混合燃料中控制结渣是可行的。在本实验条件下,基于混烧灰软化温度和煤灰成分结渣判别指标相关性分析可知,综合指数对生物质与煤混烧成灰熔融特性变化规律的预测较为准确。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ534;TK6

【相似文献】