生物质热转化过程中氯的迁徙规律研究

发布时间：2020-07-22 23:56

【摘要】：生物质能是一种分布广、资源量丰富的清洁可再生资源,在各种生物质能利用转化工艺中,基于其热解和燃烧的热化学转化利用途径由于具有巨大的产业化前景而备受重视。但是生物质,特别是草本生物质大多含有一定量的氯、钾等无机杂质,在实际工程应用中会引起污染物排放,沉积和腐蚀等各种问题。随着生物质热转化技术的发展,生物质中氯及其相关氯化物的转化迁徙引起的问题制约了相关技术的推广。本文以我国典型的稻草秸秆为主要对象研究,对氯相关问题进行研究。 生物质以及生物质燃烧后的气、固产物中氯含量测定是生物质中氯分布、热转化规律和污染控制技术研究的基础。本文采用高温水解法测定了稻草样品中的总含氯量,通过浸提试验证明稻草中的氯基本都是水溶性的。本文采用FactSage软件对稻草的热转化过程进行模拟计算,从理论上较全面的研究了稻草热解和燃烧过程中氯及其相关化合物的转化迁徙规律,计算结果表明：原料中的Cl以碱金属氯化物形式存在,在低温下不析出,在高温下以气体KCl和HCl进入气相；氧气气氛和原料水分的增加会促进Cl向HCl的转化析出；在高温情况下碱金属氯化物可以与硅及水分发生反应形成钾的硅酸盐和HCl。本文使用添加KCl的有机质(滤纸)做为模化物,通过试验管式炉和热重红外联用等试验分析生物质热解过程中氯的析出机理,研究结果表明氯的析出机理在低温段和高温段有较大差异。试验证实了生物质热解过程在较低温度条件下氯是以HCl形式析出,发生的是R-COOH+KCl的反应,由于灰成分的催化促进作用和KCl附着形式的上的差异,使得低温阶段稻草热解氯析出率相对较高；当温度超过700℃,氯析出率均随温度升高大幅增加,由于稻草灰分对KCl的包裹,使得其析出率比模化物小。本文还通过固定床管式炉试验,结合XRD和EDS等分析方法,重点研究了温度、氧化气氛与燃料含水量对秸秆燃烧过程中Cl迁徙特性的影响。结果表明,稻草燃烧过程HCl的析出主要来源于热解阶段的R-COOH+KC1反应,氧化气氛和水分对该过程影响不大。高温状况下析出的氯除HCl之外,主要来源于半焦中的KC1气化挥发,随温度升高,KCl析出量会大幅增加,而半焦燃烧会促进稻草中固态KCl向气相的转化。 此外,本文在小型生物质旋流燃烧炉试验系统上对生物质燃烧过程二嗯英的形成进行了初步的探索。使用稻草和木屑混合在旋流燃烧试验台进行低、高温工况燃烧试,结果显示生物质燃烧过程中无机氯存在转化为二嗯英的情况,另外试验还表明高温工况燃烧有助于减少二VA英排放。因此,在生物质燃烧发电燃用高氯含量生物质等工业应用场合,有必要考虑二嗯英排放的问题。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK6

【参考文献】

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本文编号：2766549