生物质流化床燃烧粘结特性及控制研究
发布时间：2021-10-19 03:45
生物质含有高含量的碱金属元素和营养元素。在流化床中的燃烧过程中,大部分的碱金属元素会固留在生物质灰中。生物质灰中的碱金属元素容易与床料中富含的SiO2发生反应生成低熔点的物质,低熔点物质的生成使流化床床层发生粘结现象。粘结发生时,床内流态化会被破坏,随着粘结块的进一步形成与增加,可能引起整个流化床的流态化停滞,导致锅炉被迫停炉,从而造成严重的经济损失。本论文围绕生物质流态化燃烧粘结现象展开深入的研究,期望发现解决这一瓶颈的科学依据,研究生物质灰与典型床料（石英、河砂）发生粘结的反应机理,建立流化床颗粒粘结数学模型,寻求预测生物质流化床粘结发生的方法,探索抑制生物质流化床内燃烧粘结的新技术,为流化床燃烧技术在生物质燃料直接燃烧领域的应用奠定理论基础。探索利用热重差示扫描量热分析法（TG/DSC）研究麦秆灰以及麦秆灰与石英混合物的高温熔融特性。通过引入模型化合物分析得出：麦秆灰以及麦秆灰与石英混合物在620～700℃的温度范围内存在KCl和CaCl2混合物的共熔反应,熔融的KC;和CaCl2在800℃～900℃的温度区间开始转移到气相中。在空气气氛中,麦秆灰中的K2CO3与SiO2发生化学...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号表
目录
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 生物质流化床燃烧技术
1.2.2 生物质流化床燃烧技术存在的问题
1.2.3 生物质流化床燃烧粘结机理研究现状
1.2.4 生物质流化床燃烧粘结模型研究现状
1.2.5 生物质流化床燃烧粘结趋势预测方法
1.2.6 生物质流化床燃烧粘结控制方法
1.3 本论文的研究内容及研究方法
1.3.1 本论文的研究意义与研究内容
1.3.2 本论文的研究方法
第二章 生物质灰与流化床床料石英的高温粘结特性研究
2.1 引言
2.2 实验装置与实验物料
2.2.1 实验装置与分析手段
2.2.2 实验物料
2.3 实验方法
2.3.1 热重差示扫描量热分析实验方法介绍
2.3.2 DSC曲线转化为熔融曲线的方法
2.4 热重差示扫描量热实验方案的探索
2.4.1 温度控制方式
2.4.2 制样温度与TG/DSC温度程序
2.4.3 气氛
2.4.4 影响TG/DSC实验结果的其它因素
2.4.5 模型化合物的选择
2.4.6 热重差示扫描量热分析实验方案的确定
2.5 利用TG/DSC方法分析麦秆灰以及麦秆灰与石英混合物的高温熔融特性研究
2.5.1 模型化合物的TG/DSC分析
2.5.2 麦秆灰的TG/DSC分析
2.5.3 麦秆灰与石英混合物的TG/DSC分析
2.5.4 麦秆灰与石英混合物熔融份额曲线分析
2.6 麦秆灰与石英混合物的X射线衍射分析
2.7 麦秆灰与石英混合物的多相平衡计算
2.7.1 计算前假设与计算条件设定
2.7.2 麦秆灰与石英混合物的多相平衡计算结果
2.8 本章小结
第三章 生物质灰与流化床床料河砂的高温粘结特性研究
3.1 引言
3.2 实验装置与实验物料
3.3 实验方法与实验方案
3.3.1 热重差示扫描量热分析实验方法与实验方案
3.3.2 高温下麦秆灰与河砂混合物形貌以及粘结物定性分析实验方案
3.4 麦秆灰与河砂混合物的TG/DSC分析
3.5 高温下麦秆灰与河砂混合物的形貌分析
3.5.1 高温下麦秆灰与河砂粘结块表面形貌分析
3.5.2 高温下麦秆灰与河砂混合物表面粘结物成分分析
3.5.3 高温下麦秆灰与河砂混合物切面形貌与成分分析
3.6 麦秆灰与河砂混合物的FactSage多相平衡计算
3.7 本章小结
第四章 生物质流化床燃烧颗粒粘结数学模型研究
4.1 引言
4.2 生物质流化床燃烧颗粒粘结数学模型建立
4.2.1 生物质流态化燃烧颗粒粘结的物理过程
4.2.2 力平衡模型
4.2.3 粘度模型
4.2.4 FactSage多相平衡计算模型
4.3 验证实验
4.4 模型的分析与讨论
4.4.1 模型参数的确定
4.4.2 粘结力
4.4.3 破坏力
4.4.4 与实验对比
4.5 本章小结
第五章 利用多相平衡计算预测生物质流化床燃烧粘结趋势研究
5.1 引言
5.2 多相平衡计算预测不同床料下生物质流化床燃烧粘结趋势
5.2.1 计算假设与计算条件设定
5.2.2 实验验证方法
5.3 多相平衡模型计算结果
5.3.1 床料为河砂
5.3.2 床料为粘土
5.3.3 床料为高岭土
5.3.4 床料为石煤灰
5.3.5 麦秆灰与各种床料混合物液态相质量分数对比
5.4 实验验证
5.4.1 麦秆灰与河砂混合物偏光显微镜-能谱分析
5.4.2 麦秆灰与粘土混合物偏光显微镜-能谱分析
5.4.3 麦秆灰与高岭土混合物偏光显微镜-能谱分析
5.4.4 麦秆灰与石煤灰混合物偏光显微镜-能谱分析
5.4.5 麦秆灰与不同床料混合物偏光显微镜-能谱分析对比
5.4.6 多相平衡计算结果与偏光显微镜-能谱分析对比
5.5 本章小结
第六章 不同床料控制生物质流化床燃烧粘结机理研究
6.1 引言
6.2 实验装置与实验物料
6.2.1 实验装置
6.2.2 实验物料
6.3 实验方案与实验方法
6.3.1 实验方案
6.3.2 实验方法及失流工况判定
6.4. 实验结果与分析
6.4.1 实验现象与失流时间
6.4.2 实验后底渣的粒径分布
6.4.3 不同床料结团颗粒的形貌和成分分析
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 未来工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文和研究成果
攻读博士学位期间参与的科研课题
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质流态化燃烧黏结失流特性分析[J]. 滕海鹏,李诗媛,吕清刚,赵冰,贺军. 中国电机工程学报. 2010(S1)
[2]采用流化床或低倍率循环流化床燃烧生物质发电的建议[J]. 别如山,杨文,宋兴飞. 工业锅炉. 2010(02)
[3]小麦秸秆流态化燃烧粘结特性实验研究[J]. 滕海鹏,李诗媛,吕清刚. 工程热物理学报. 2010(03)
[4]不同床料流化床生物质燃烧粘结机理研究[J]. 李诗媛,矫维红,吕清刚. 工程热物理学报. 2009(05)
[5]生物质灰成分测试中的偏差问题分析[J]. 秦建光,余春江,聂虎,李双江,骆仲泱,岑可法. 中国电机工程学报. 2009(08)
[6]秸秆类生物质与石煤在流化床中的混烧与黏结机理[J]. 宁新宇,李诗媛,吕清刚,贠小银,矫维红. 中国电机工程学报. 2008(29)
[7]海藻生物质灰熔融特性分析[J]. 王爽,姜秀民,王宁,于立军,李祯,何培民. 中国电机工程学报. 2008(05)
[8]循环流化床燃烧生物质的结渣问题研究[J]. 刘仁平,金保升,仲兆平. 锅炉技术. 2007(05)
[9]循环流化床燃烧棉秆两种床料的特性[J]. 刘仁平,金保升,仲兆平,孙志翱,张勇. 东南大学学报(自然科学版). 2007(03)
[10]TK6生物质燃料结渣特性分析与判别[J]. 阎维平,陈吟颖. 华北电力大学学报(自然科学版). 2007(01)
博士论文
[1]生物质流态化燃烧粘结失流特性研究[D]. 滕海鹏.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2011
本文编号：3444089
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号表
目录
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 生物质流化床燃烧技术
1.2.2 生物质流化床燃烧技术存在的问题
1.2.3 生物质流化床燃烧粘结机理研究现状
1.2.4 生物质流化床燃烧粘结模型研究现状
1.2.5 生物质流化床燃烧粘结趋势预测方法
1.2.6 生物质流化床燃烧粘结控制方法
1.3 本论文的研究内容及研究方法
1.3.1 本论文的研究意义与研究内容
1.3.2 本论文的研究方法
第二章 生物质灰与流化床床料石英的高温粘结特性研究
2.1 引言
2.2 实验装置与实验物料
2.2.1 实验装置与分析手段
2.2.2 实验物料
2.3 实验方法
2.3.1 热重差示扫描量热分析实验方法介绍
2.3.2 DSC曲线转化为熔融曲线的方法
2.4 热重差示扫描量热实验方案的探索
2.4.1 温度控制方式
2.4.2 制样温度与TG/DSC温度程序
2.4.3 气氛
2.4.4 影响TG/DSC实验结果的其它因素
2.4.5 模型化合物的选择
2.4.6 热重差示扫描量热分析实验方案的确定
2.5 利用TG/DSC方法分析麦秆灰以及麦秆灰与石英混合物的高温熔融特性研究
2.5.1 模型化合物的TG/DSC分析
2.5.2 麦秆灰的TG/DSC分析
2.5.3 麦秆灰与石英混合物的TG/DSC分析
2.5.4 麦秆灰与石英混合物熔融份额曲线分析
2.6 麦秆灰与石英混合物的X射线衍射分析
2.7 麦秆灰与石英混合物的多相平衡计算
2.7.1 计算前假设与计算条件设定
2.7.2 麦秆灰与石英混合物的多相平衡计算结果
2.8 本章小结
第三章 生物质灰与流化床床料河砂的高温粘结特性研究
3.1 引言
3.2 实验装置与实验物料
3.3 实验方法与实验方案
3.3.1 热重差示扫描量热分析实验方法与实验方案
3.3.2 高温下麦秆灰与河砂混合物形貌以及粘结物定性分析实验方案
3.4 麦秆灰与河砂混合物的TG/DSC分析
3.5 高温下麦秆灰与河砂混合物的形貌分析
3.5.1 高温下麦秆灰与河砂粘结块表面形貌分析
3.5.2 高温下麦秆灰与河砂混合物表面粘结物成分分析
3.5.3 高温下麦秆灰与河砂混合物切面形貌与成分分析
3.6 麦秆灰与河砂混合物的FactSage多相平衡计算
3.7 本章小结
第四章 生物质流化床燃烧颗粒粘结数学模型研究
4.1 引言
4.2 生物质流化床燃烧颗粒粘结数学模型建立
4.2.1 生物质流态化燃烧颗粒粘结的物理过程
4.2.2 力平衡模型
4.2.3 粘度模型
4.2.4 FactSage多相平衡计算模型
4.3 验证实验
4.4 模型的分析与讨论
4.4.1 模型参数的确定
4.4.2 粘结力
4.4.3 破坏力
4.4.4 与实验对比
4.5 本章小结
第五章 利用多相平衡计算预测生物质流化床燃烧粘结趋势研究
5.1 引言
5.2 多相平衡计算预测不同床料下生物质流化床燃烧粘结趋势
5.2.1 计算假设与计算条件设定
5.2.2 实验验证方法
5.3 多相平衡模型计算结果
5.3.1 床料为河砂
5.3.2 床料为粘土
5.3.3 床料为高岭土
5.3.4 床料为石煤灰
5.3.5 麦秆灰与各种床料混合物液态相质量分数对比
5.4 实验验证
5.4.1 麦秆灰与河砂混合物偏光显微镜-能谱分析
5.4.2 麦秆灰与粘土混合物偏光显微镜-能谱分析
5.4.3 麦秆灰与高岭土混合物偏光显微镜-能谱分析
5.4.4 麦秆灰与石煤灰混合物偏光显微镜-能谱分析
5.4.5 麦秆灰与不同床料混合物偏光显微镜-能谱分析对比
5.4.6 多相平衡计算结果与偏光显微镜-能谱分析对比
5.5 本章小结
第六章 不同床料控制生物质流化床燃烧粘结机理研究
6.1 引言
6.2 实验装置与实验物料
6.2.1 实验装置
6.2.2 实验物料
6.3 实验方案与实验方法
6.3.1 实验方案
6.3.2 实验方法及失流工况判定
6.4. 实验结果与分析
6.4.1 实验现象与失流时间
6.4.2 实验后底渣的粒径分布
6.4.3 不同床料结团颗粒的形貌和成分分析
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 未来工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文和研究成果
攻读博士学位期间参与的科研课题
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质流态化燃烧黏结失流特性分析[J]. 滕海鹏,李诗媛,吕清刚,赵冰,贺军. 中国电机工程学报. 2010(S1)
[2]采用流化床或低倍率循环流化床燃烧生物质发电的建议[J]. 别如山,杨文,宋兴飞. 工业锅炉. 2010(02)
[3]小麦秸秆流态化燃烧粘结特性实验研究[J]. 滕海鹏,李诗媛,吕清刚. 工程热物理学报. 2010(03)
[4]不同床料流化床生物质燃烧粘结机理研究[J]. 李诗媛,矫维红,吕清刚. 工程热物理学报. 2009(05)
[5]生物质灰成分测试中的偏差问题分析[J]. 秦建光,余春江,聂虎,李双江,骆仲泱,岑可法. 中国电机工程学报. 2009(08)
[6]秸秆类生物质与石煤在流化床中的混烧与黏结机理[J]. 宁新宇,李诗媛,吕清刚,贠小银,矫维红. 中国电机工程学报. 2008(29)
[7]海藻生物质灰熔融特性分析[J]. 王爽,姜秀民,王宁,于立军,李祯,何培民. 中国电机工程学报. 2008(05)
[8]循环流化床燃烧生物质的结渣问题研究[J]. 刘仁平,金保升,仲兆平. 锅炉技术. 2007(05)
[9]循环流化床燃烧棉秆两种床料的特性[J]. 刘仁平,金保升,仲兆平,孙志翱,张勇. 东南大学学报(自然科学版). 2007(03)
[10]TK6生物质燃料结渣特性分析与判别[J]. 阎维平,陈吟颖. 华北电力大学学报(自然科学版). 2007(01)
博士论文
[1]生物质流态化燃烧粘结失流特性研究[D]. 滕海鹏.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2011
本文编号：3444089
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3444089.html
