生物质燃烧过程的固态沉积特性

发布时间：2020-04-13 10:18

【摘要】：生物质的清洁可再生优势使其具有广阔的发展前景。但由于其含有大量碱金属,在燃烧过程中容易出现积灰结渣、聚团和腐蚀等问题,制约着生物质燃料的大规模应用。本文采用理论与实验相结合的方法,利用灰成分分析、X-射线衍射(XRD)分析、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)及电子探针X射线显微分析(EPMA)等测试手段对三种生物质秸秆(玉米秸秆、燕麦秸秆和水稻秸秆)燃烧过程的固态沉积物进行研究,深入地探讨了生物质燃烧的固态沉积物特性,旨在探明沉积物的形成机理。本文利用化学热力学平衡软件HSC对三种秸秆不同温度下燃烧的产物进行了预测,结果表明:K与Cl的反应先于Na;900℃后Cl可以从K_2SO_4和Na_2SO_4中获取碱金属增加气态物质总量;高的Na、Si含量会使温度低于800℃时得到的钠的生成物种类复杂,同时提高K的活性及产物复杂性;当硅含量相对较高时,在低于850℃的温度下固相中存在成较多碱金属硅铝酸盐。在管式沉降炉上研究了三种秸秆在不同燃烧时间、温度下燃烧过程的固态沉积特性。结果表明:三种生物质的沉积物量与原料的灰分、燃烧时间及燃烧温度都有密切关系,水稻秸秆沉积物量受时间变化的增加最大,燕麦秸秆燃烧沉积物量受温度影响的增加程度最大,沉积物硬度依次是玉米秸秆燕麦秸秆水稻秸秆,致密程度同此顺序,三种生物质沉积物的灰成分分析结果均以SiO2、CaO为主,Al_2O_3、K2_O和Na_2O等含量的差异影响着沉积物中化合物的种类和多样性;生物质秸秆燃烧沉积物的形成过程分累积粘结、“桥接”聚团,“交错搭架”这三种,这与秸秆粉末中的颗粒大小分布有关,沉积物中钾长石是支撑结构,沉积物外表的光滑是通过含碱金属的低熔点化合物等融化来实现,气态物质逐渐挥发在沉积物表面形成孔洞或气泡。孔隙的填充使沉积物变得致密。灰色关联度分析结果表明除燃料的碱金属含量外,温度是决定沉积物结渣特性的关键因子。
【图文】：

曲线,秸秆粉,生物质,外观

液浓度和吸光度的标准曲线来获得元素的绝对浓度值。生物质原料粉末中氯离子的测定使用了艾氏卡混合剂熔样-硫氰酸钾滴定法，其测定原理为样品和艾氏卡试剂的混合物在马弗炉熔融，将氯转变为氯化物后沸水浸取，加入过量的硝酸银溶液，在酸性环境中以硫酸铁铵作指示剂，用硫氰酸钾溶液滴定，从而计算出生物质原料中氯的含量。生物质秸秆燃烧沉积物中氯离子的测定用硝酸银容量滴定法，其原理是氯化氢被氢氧化钠吸收，在中性条件下用硝酸银标准溶液滴定形成氯化银沉淀，使用一定浓度的铬酸钾为指示剂，至微过量的银离子与铬酸钾指示剂反应生成浅砖红色铬酸银沉淀为终点。三种元素含量如下表 4.2 所示。表 4.2 秸秆原料中元素的含量生物质样品 K Na Cl燕麦秸秆 14.69% 6.8% 0.902%水稻秸秆 13.04% 6.8% 0.646%玉米秸秆 9.9% 2.2% 0.718%4.2.4 秸秆原料粉末相关特性分析

能谱分析,玉米秸秆,原料粉末,电子探针

图 4.2 玉米秸秆原料粉末电子探针-能谱分析粉碎研磨前的玉米秸秆外壁坚硬，叶少，内部是白色质轻的海绵状物质。图 4.1 中研磨后的玉米秸秆大多数为很细碎的粉末，其中混有坚硬的呈细针状的破碎后的秸秆外壁，玉米秸秆粉末整体看起来颜色很浅主要是受到易破碎的破碎海绵状物质的颜色影响；图 4.2 为玉米秸秆粉末的微观特性，颗粒无规则形貌，多为碎纸片状形态，大小接近，，间隙不大。其中 O、K、Ca、Si 出现频率高，Na 几乎没有出现，其余元素零散分布，S 亦有较多出现，且分布均匀。
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK6

【相似文献】