生物质衍生燃料气化过程中的固相沉积特性
发布时间：2020-07-14 09:34
【摘要】：生物质是一种来源广泛的清洁可再生能源，将其与塑料共气化可实现生物质的大规模、高效利用，但生物质中富含大量碱金属，易导致燃料在气化过程中产生固相沉积和腐蚀等一系列问题，对气化锅炉的使用寿命和安全生产带来不利影响。本文采用理论计算与实验相结合的研究方法，通过AFT、SEM-EDS、XRD和XRF等先进测试手段对生物质与塑料（PE/PVC）共气化过程中固相沉积特性进行了深入研究。 通过对生物质与PE/PVC共气化灰的成灰特性进行分析可知，灰中各矿物的含量均随着PE/PVC量的改变呈非线性变化。生物质（水稻秸秆，玉米秸秆）与PE共气化过程中，酸性氧化物（SiO2+P2O5+Al2O3）和碱性氧化物（Na2O+K2O+CaO+MgO+Fe2O3）相对含量的改变对两种不同混合物（CS+PE，RS+PE）气化灰变形温度（DT）的影响呈相同的趋势，而对软化温度（ST）变化趋势的影响却不同。此外，PE的加入对气化灰中矿物质的种类没有明显影响。利用三元相图预测玉米秸秆与PVC共气化灰的软化温度（ST）是可行的，但存在预测误差。 生物质（RS, CS）与PE共气化时，PE量为80%时成灰特性较好；水稻秸秆与PVC共气化时，PVC的量为20%时成灰特性较好且受Cl的消极影响较小；生物质衍生燃料（60%(RS,CS)+35%PE+5%PVC）在800℃时成灰特性较好。 随着PE/PVC量的增加，生物质（水稻秸秆，玉米秸秆）与PE/PVC共气化灰的表面逐渐由光滑致密的结构变为疏松的絮状或片层结构，即PE/PVC的加入缓解了混合燃料气化灰的积灰结渣趋势，这对气化是非常有利的。通过XRD分析可知，灰表面光滑致密的结构多包含熔点较低的K, Na硅酸盐类矿物，而絮状或片层结构多包含熔点较高的Ca, Mg等硅酸盐类矿物。 建立新的积灰结渣预测模型SF(+K,Na)=SR/exp(K2O+Na2O)。利用实验数据验证可知，该模型具有较高的预测精度，对生物质（水稻秸秆，玉米秸秆）与PE/PVC共气化灰积灰结渣的预测有较好的适用性。
【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】：2014
【分类号】：TK6
【图文】：
实验过程中的气化产气通过洗气瓶 9，尾气在 1论述，本文不涉及。实验结束后，将石英坩埚提起，同待设备冷却后，将气化灰取出并进行分析。XRD 分析采用荷兰 PW3040/60X 射线衍射仪，扫描2°/min；扫描电镜能谱分析采用 FEI 公司的 INSPECT INCA 型能谱分析仪；XRF 分析采用日本岛津公司的 X开元有限公司的 5E-AFIII 型智能灰熔融测试仪。电子天平：用于称量实验样品或者混合燃料气化后“TH-50 型”超声波清洗器：制取样品溶液过程中洗。1
图 2.7 三种主要成分 SiO2-K2O-CaO 三元相采用 XRF 对水稻秸秆与 PVC 共气化灰成分进行定量分析着 PVC 量增加，水稻秸秆中各元素相对含量的变化没有一定表 2.6 XRF 分析结果AshConcentration (%)SiO2CaO K2O MgO Na2O SO3P2O5MnO 100%RS 47.53 17.62 16.48 7.19 3.24 2.70 2.16 1.34 80%RS+20%PVC 53.90 12.51 15.99 5.47 3.76 1.25 1.73 1.04 70%RS+30%PVC 53.77 9.58 14.76 4.23 3.75 1.18 1.97 0.64 60%RS+40%PVC 52.75 14.39 14.13 6.06 4.54 1.19 1.79 1.26 40%RS+60%PVC 50.29 12.44 16.72 5.50 5.37 0.85 1.60 1.16 不同物料配比的灰成分变化如图 2.8 所示。由图 2.8 可知灰中的主要成分为 SiO2, CaO 和 K2O。由于 PVC 中的 Cl 含量
S iO 2 C a O K 2 O M g O N a 2 O S O 3 P 2 O 5 M n O 01 02 03 04 05 0nontect/(%)元 素 及 氧 化 物1 0 0 % 玉 8 0 % 玉 米7 0 % 玉 米6 0 % 玉 米4 0 % 玉 米图 2.8 不同物料配比的灰成分变化通过 XRF 的分析结果可知，水稻秸秆与 PVC 共气化灰的K2O。利用三种主要成分绘制的 SiO2-K2O-CaO 三元相图如 2混合比例的水稻秸秆与 PVC 共气化灰在相图中的位置。
【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】：2014
【分类号】：TK6
【图文】：
实验过程中的气化产气通过洗气瓶 9，尾气在 1论述，本文不涉及。实验结束后，将石英坩埚提起，同待设备冷却后，将气化灰取出并进行分析。XRD 分析采用荷兰 PW3040/60X 射线衍射仪，扫描2°/min；扫描电镜能谱分析采用 FEI 公司的 INSPECT INCA 型能谱分析仪；XRF 分析采用日本岛津公司的 X开元有限公司的 5E-AFIII 型智能灰熔融测试仪。电子天平：用于称量实验样品或者混合燃料气化后“TH-50 型”超声波清洗器：制取样品溶液过程中洗。1
图 2.7 三种主要成分 SiO2-K2O-CaO 三元相采用 XRF 对水稻秸秆与 PVC 共气化灰成分进行定量分析着 PVC 量增加，水稻秸秆中各元素相对含量的变化没有一定表 2.6 XRF 分析结果AshConcentration (%)SiO2CaO K2O MgO Na2O SO3P2O5MnO 100%RS 47.53 17.62 16.48 7.19 3.24 2.70 2.16 1.34 80%RS+20%PVC 53.90 12.51 15.99 5.47 3.76 1.25 1.73 1.04 70%RS+30%PVC 53.77 9.58 14.76 4.23 3.75 1.18 1.97 0.64 60%RS+40%PVC 52.75 14.39 14.13 6.06 4.54 1.19 1.79 1.26 40%RS+60%PVC 50.29 12.44 16.72 5.50 5.37 0.85 1.60 1.16 不同物料配比的灰成分变化如图 2.8 所示。由图 2.8 可知灰中的主要成分为 SiO2, CaO 和 K2O。由于 PVC 中的 Cl 含量
S iO 2 C a O K 2 O M g O N a 2 O S O 3 P 2 O 5 M n O 01 02 03 04 05 0nontect/(%)元 素 及 氧 化 物1 0 0 % 玉 8 0 % 玉 米7 0 % 玉 米6 0 % 玉 米4 0 % 玉 米图 2.8 不同物料配比的灰成分变化通过 XRF 的分析结果可知，水稻秸秆与 PVC 共气化灰的K2O。利用三种主要成分绘制的 SiO2-K2O-CaO 三元相图如 2混合比例的水稻秸秆与 PVC 共气化灰在相图中的位置。
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本文编号：2754797
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