基于灰成分的生物质结渣特性研究

发布时间：2020-06-30 02:45

【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越来越多的关注,生物质发电呈现出很好的发展势头。然而,在实际的生物质燃烧、气化利用过程中,很容易发生结渣现象,这已成为生物质锅炉运行的重大问题之一。因此,对生物质灰熔融特性的机理展开深入研究,掌握生物质在燃烧过程中的结渣特性,减小结渣发生的可能性,为生物质锅炉安全高效运行提供可行的解决方案,对我国生物质能规模化利用水平的提高有重要意义。本文主要针对生物质灰成分对灰熔点的影响展开相关工作。通过添加剂、水洗等实验方法,辅以灰熔点测量、SEM/EDS等分析手段对生物质结渣特性进行了研究。具体研究内容如下：首先,对麦秆、酒糟、糠醛渣、甘蔗渣、玉米芯、梧桐木和瓜子壳等7种生物质的基本性质进行了研究,利用SEM/EDS方法和YX-HRD灰熔融性测定仪对各种生物质进行了灰特性的研究。结果表明：生物质燃料挥发分含量大大超过煤,氢的含量也较多,含氧量较高,而含碳量低,这使生物质燃料容易点燃,但也使得生物质燃料热值较低。同时不同的生物质灰分含量差别很大；不同生物质灰在局部形态上存在着明显差别,总体上表现为形貌各异的不规则粒子；对大部分生物质灰而言,硅、钾和钙是主要的无机元素,高含量的碱性元素是导致生物质灰熔点偏低的原因。其次,改变生物质灰成分,即通过添加剂和水洗的试验方法增加或降低生物质灰中某成分含量,并研究其熔融特性。通过添加剂试验发现氧化钠始终起到降低灰熔点的作用；氧化钾、氧化钙、氧化硅、氧化镁、氧化铝对生物质灰熔点的影响都呈现两面性。生物质流化床锅炉不宜采用石英砂作为床料,可根据燃料的不同选择石灰石、白云石、高铝矾土等作为床料,其中石灰石、白云石仅对秸秆流化床锅炉的结渣抑制效果较好。生物质中K、Ca、Cl、S、P等主要以易溶相存在,Na只有很少量以离子态存在,水洗效果并不是太好。在生物质灰主要元素成分中,水洗效率由高到低的排列顺序为：ClKSFePCaNaMg。K元素、Cl元素是造成生物质灰熔点偏低的主要因素。随水洗温度的升高,生物质灰熔点一般会呈现先升高后降低的趋势,最佳水洗温度在60℃～70℃左右。生物质的灰熔点随着液固比的增大而不断升高,但是当液固比过高时,其对灰熔点的影响已不大,麦秆的最佳液固比为25(ml／g)。最后,建立生物质灰成分与灰熔点的逐步回归模型,模型通过负相关系数检验、t检验和F检验。通过对ST预测值与实际值的比较,发现回归模型的相对误差较小,适用于生物质灰熔点的预测。研究发现煤灰结渣判别指数不适用于生物质。推导出新的生物质结渣判别指数：A=(MgO+Al2O3+Fe2O3)／CaO,经验证该指数是可行的。生物质灰熔点ST基本随着A值的增大呈升高趋势,且A值小于2.0时,生物质严重结渣。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK6
【图文】：

示意图,示意图,锥尖,熔融温度

生物质的灰熔点包含四个特征熔融温度:变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。通过目测法得到这四个特征熔融温度，各温度的形态特征示于图2一1，由于目测难免存在人为误差，因此应多实验多观察，尽量减少人为造成的误差。以下是观测4个特征温度时应注意的几点事项:图2一1灰锥熔融特征示意图(l)变形温度(DT)是指灰锥尖端开始变圆或弯曲时的温度。当锥体出现倾斜、收缩或者稍弯，而锥尖没有任何变化时，此温度不能判定为DT。一些高熔融温度的灰在较低温度下锥尖开始微弯，然后变直再变弯。这是灰分发生热分解造成的，此时要以第二次变弯的温度为DT。(2)软化温度(ST)是指锥体弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形时的温度。由于灰锥安放不牢，有时灰锥会向后倾斜倒在托板上，灰锥图像变为等边三角形。虽底长与高度相等，但由于不是球形不能判定为ST。同样，当灰样底长与高度相等时，若仍棱角分明，此温度也不能判定为ST。灰锥成球形时

SEM图,麦秆,生物质,糠醛渣

(l)生物质灰的SEM分析本次试验按灰熔点高低分别选择酒糟灰、糠醛渣灰、麦秆灰进行电镜扫描，得到如图3一1、图3一2和图3一3所示的生物质灰样表面图像。图3一1麦秆灰的SEM图

【引证文献】