生物质成型颗粒燃烧过程中灰熔融对燃烧反应性的影响

发布时间：2020-05-31 18:21

【摘要】：生物质能源储量十分丰富,相比较传统化石能源具有非常大的环保优势,是一种可再生能源,对于生物质能源的开发利用在当下显得非常重要,生物质成型颗粒燃烧是生物质开发利用中较为重要的一种利用方式。但是生物质成型颗粒在燃烧过程中灰分会发生熔融现象,灰的熔融会给颗粒的燃烧反应性造成影响,因此有必要弄清楚这种影响以便更加科学有效的利用生物质来缓解目前的能源和环境问题。本文研究了花生壳成型颗粒(正常、掺灰和水洗,下同)、小麦秸秆成型颗粒、玉米秸秆成型颗粒和稻壳成型颗粒四种生物质成型颗粒的灰熔融特性以及燃烧过程的反应性变化,为生物质成型颗粒在实际燃烧设备中的高效燃烧奠定基础。首先对生物质原料进行了工业分析和元素分析,发现四种生物质的挥发分含量很高,都在66%左右,固定碳的含量较少;S元素含量低。在进行灰熔融特征温度测定时发现稻壳的四个特征温度均大于1500℃,其他三种生物质灰熔融特征温度在1100℃和1300℃之间。其次通过宏观观察和微观分析结合的方式来研究燃烧过程中灰的熔融现象以及灰熔融的内在机理。在高速摄像机下发现了在1100℃和1300℃温度下,除了稻壳,其他三种生物质多数工况下都发生了熔融,经过SEM分析,两种温度下的全部实验颗粒都发生了熔融,经过XRD和EDS分析发现发现灰样中的主要物质为KCl,SiO_2,CaCO_3,MgO,Fe_2O_3以及各种碱金属和碱土金属的硅酸盐等,不同的样品中成分相差较大,不同温度下元素的存在形式有很大不同。KCl的大量存在是小麦秸秆和玉米秸秆颗粒燃烧中灰熔融的主要因素,而花生壳成型颗粒和稻壳颗粒中的熔融则与低熔点的碱金属和碱土金属的硅酸盐有关;灰不熔和SiO_2,CaCO_3以及高熔点的硅酸盐有关。另外,在前面的宏观观察中未见熔融的稻壳成型颗粒和1100℃下的花生壳掺灰颗粒在电镜下发现了熔融灰的存在最后在高温大颗粒热重实验台对成型颗粒进行恒温热重实验,通过对热重结果的定性和定量分析发现,在1300℃下,灰的熔融对花生壳、小麦秸秆和玉米秸秆成型颗粒的燃烧起到了促进作用,稻壳颗粒为抑制作用;在1100℃下,灰熔融对花生壳成型颗粒起促进作用,对小麦秸秆、玉米秸秆和稻壳颗粒起抑制作用。
【图文】：

能源消费量（亿吨标准煤）

不同能源消费比重（％）
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK6

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本文编号：2690269