竹子灰熔融特性及高温转化行为研究
发布时间：2022-01-09 17:12
论文选用杨木和小麦秆作为参照物,针对竹子灰在高温下形态及组分的变化规律,研究了不同温度下竹子灰熔融及高温转化行为.结果表明,竹子灰熔融温度（862℃）比同为木本植物的杨木低约220℃,但比麦秆高约100℃.与麦秆相比,竹子含有较高含量的S、P和碱土金属,有利于形成高熔点的硫酸盐、磷酸盐和硅酸盐.此外,竹子中的K通常以K2O的形式存在,而非反应活性更高的KCl,所以竹子熔融和烧结倾向低于秸秆,但明显高于木质生物质.因此,在竹子实际燃烧利用中仍需采取合适的措施减缓灰熔融烧结等相关问题.
【文章来源】：燃烧科学与技术. 2020,26(01)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同温度下竹灰的典型SEM图像
竹子灰在高温下的形貌如图1所示．竹子灰的外观呈松散结构，并随温度轻微变化．当温度升高到700℃时，灰的颜色从灰色变成浅绿色，随着温度的进一步升高，灰的颜色变为浅灰色．在800～900℃时发现轻度烧结，灰样疏松易碎．在900℃时，发生明显烧结并且灰样难以从坩埚中除去．随着温度升高到1 000℃，可以发现有熔渣形成的硬质烧结结构，灰样无法从坩埚中除去．SEM分析进一步研究了微观形态变化，结果如图2所示．竹子灰颗粒在600℃时表现出絮状多孔结构．随着温度升高到900℃，大颗粒破碎成小颗粒和一些团聚物．在900℃时发现轻微的团聚和烧结现象，这与木质生物质在温度低于1 000℃时不发生烧结不同[21-22]．麦秆灰在600℃时保持原有形状，但在900℃时，灰颗粒表面变得光滑，呈圆形颗粒．在生物质燃烧过程中发生的灰熔融和烧结通常对应于在高温下形成低熔点化合物如碱金属硅酸盐[23].
通过XRD图谱技术分析了灰分样品中的矿物在高温下的转化规律．竹子灰的典型XRD图谱如图3所示．500℃时竹子灰中含有K2SO4、KCl、CaCO3.KCl的强度在600℃消失，表明其蒸发到气相并在高温下转化成其他化合物，例如，K2SO4、KCaPO4、K3CaH(PO4)2、K2P2O8和含K的硅酸盐，如K0.9Al0.9Si0.1O2.K2SO4始终是主要的含K相，这主要是因为竹子的S含量高．同时还可以看出K2SO4在800～900℃时明显增加，这可能是由于在高温下结晶程度的降低使得K2SO4相对含量增加．另一种可能是通过硫酸化反应将KCl和K2CO3转化成K2SO4[24-25]．另一方面，Ca CO3在700℃时分解并与K、Mg、P等结合形成K-Ca磷酸盐(KCa PO4,K3CaH(PO4)2)及复合硅酸盐(Ca Mg Si2O6、Ca15(PO4)2(SiO4)6).Mg主要存在于复合硅酸盐化合物中，例如MgAl2(Si O4)3和Ca MgSi2O6，这些钙镁硅酸盐的分解温度都在1 100℃以上，KCaPO4的分解温度更是在1 500℃以上[26]，在当前温度范围内，这些盐一般较为稳定，不易发生熔融现象．
【参考文献】：
期刊论文
[1]竹废弃物的资源化利用研究进展[J]. 辜夕容,邓雪梅,刘颖旎,曾清苹,吴雪莲,倪亚兰,刘雪娇,武涛,方鹏毅,王博,吴沁真. 农业工程学报. 2016(01)
[2]竹类植物的工业利用途径综述[J]. 王玲. 安徽农业科学. 2011(17)
[3]竹材废弃物作为工业锅炉燃料的研究[J]. 曾宪阳,孙公钢,凌忠钱,池作和. 中国计量学院学报. 2009(02)
博士论文
[1]生物质热化学利用过程中无机矿物质转化规律及灰熔融特性研究[D]. 杜胜磊.华中科技大学 2014
本文编号：3579120
【文章来源】：燃烧科学与技术. 2020,26(01)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同温度下竹灰的典型SEM图像
竹子灰在高温下的形貌如图1所示．竹子灰的外观呈松散结构，并随温度轻微变化．当温度升高到700℃时，灰的颜色从灰色变成浅绿色，随着温度的进一步升高，灰的颜色变为浅灰色．在800～900℃时发现轻度烧结，灰样疏松易碎．在900℃时，发生明显烧结并且灰样难以从坩埚中除去．随着温度升高到1 000℃，可以发现有熔渣形成的硬质烧结结构，灰样无法从坩埚中除去．SEM分析进一步研究了微观形态变化，结果如图2所示．竹子灰颗粒在600℃时表现出絮状多孔结构．随着温度升高到900℃，大颗粒破碎成小颗粒和一些团聚物．在900℃时发现轻微的团聚和烧结现象，这与木质生物质在温度低于1 000℃时不发生烧结不同[21-22]．麦秆灰在600℃时保持原有形状，但在900℃时，灰颗粒表面变得光滑，呈圆形颗粒．在生物质燃烧过程中发生的灰熔融和烧结通常对应于在高温下形成低熔点化合物如碱金属硅酸盐[23].
通过XRD图谱技术分析了灰分样品中的矿物在高温下的转化规律．竹子灰的典型XRD图谱如图3所示．500℃时竹子灰中含有K2SO4、KCl、CaCO3.KCl的强度在600℃消失，表明其蒸发到气相并在高温下转化成其他化合物，例如，K2SO4、KCaPO4、K3CaH(PO4)2、K2P2O8和含K的硅酸盐，如K0.9Al0.9Si0.1O2.K2SO4始终是主要的含K相，这主要是因为竹子的S含量高．同时还可以看出K2SO4在800～900℃时明显增加，这可能是由于在高温下结晶程度的降低使得K2SO4相对含量增加．另一种可能是通过硫酸化反应将KCl和K2CO3转化成K2SO4[24-25]．另一方面，Ca CO3在700℃时分解并与K、Mg、P等结合形成K-Ca磷酸盐(KCa PO4,K3CaH(PO4)2)及复合硅酸盐(Ca Mg Si2O6、Ca15(PO4)2(SiO4)6).Mg主要存在于复合硅酸盐化合物中，例如MgAl2(Si O4)3和Ca MgSi2O6，这些钙镁硅酸盐的分解温度都在1 100℃以上，KCaPO4的分解温度更是在1 500℃以上[26]，在当前温度范围内，这些盐一般较为稳定，不易发生熔融现象．
【参考文献】：
期刊论文
[1]竹废弃物的资源化利用研究进展[J]. 辜夕容,邓雪梅,刘颖旎,曾清苹,吴雪莲,倪亚兰,刘雪娇,武涛,方鹏毅,王博,吴沁真. 农业工程学报. 2016(01)
[2]竹类植物的工业利用途径综述[J]. 王玲. 安徽农业科学. 2011(17)
[3]竹材废弃物作为工业锅炉燃料的研究[J]. 曾宪阳,孙公钢,凌忠钱,池作和. 中国计量学院学报. 2009(02)
博士论文
[1]生物质热化学利用过程中无机矿物质转化规律及灰熔融特性研究[D]. 杜胜磊.华中科技大学 2014
本文编号：3579120
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3579120.html
