【摘要】：能源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ),石化燃料的利用和日益枯竭帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題是當(dāng)今人類社會(huì)面臨的兩大難題,可再生能源的開(kāi)發(fā)利用日益受到關(guān)注。生物質(zhì)能作為一種重要的可再生的新型能源,其儲(chǔ)量?jī)H次于煤炭、石油和天然氣,其開(kāi)發(fā)利用對(duì)國(guó)家能源戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。但是生物質(zhì)秸稈灰分中堿金屬元素含量比較高,造成其在燃燒過(guò)程中發(fā)生復(fù)雜的物化反應(yīng),生成低熔點(diǎn)的化合物或共晶體,導(dǎo)致結(jié)渣、腐蝕時(shí)常發(fā)生,嚴(yán)重影響燃燒設(shè)備正常安全運(yùn)轉(zhuǎn),限制生物質(zhì)秸稈規(guī)�；�。許多學(xué)者通過(guò)不同的方法對(duì)緩解結(jié)渣進(jìn)行了研究,研究表明在原料中加入合適的添加劑是一種可行的辦法。因此,本文以稻稈、麥稈和玉米秸稈為原料,以秸稈灰分中Al、Ca、Fe、Mg、P、Si和S元素對(duì)應(yīng)的氧化物或鹽為添加劑,如Al_2O_3、CaO、Fe_2O_3、MgO、(NH_4)H_2PO_4、SiO_2、(NH_4)2SO_4。對(duì)添加劑的選取以及添加量的確定、緩解結(jié)渣的機(jī)理、影響燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)的順序以及對(duì)成型燃料燃燒特性的影響進(jìn)行了相關(guān)的研究。首先,尋找合適的添加劑以及合適的添加比例。按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求,將添加劑與原料均勻混合,在馬弗爐中進(jìn)行快速灰化,然后對(duì)其灰樣形貌進(jìn)行分析,并按照莫氏硬度法測(cè)試每個(gè)灰樣的燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)SII值,結(jié)果表明:CaO和MgO是非常有效地添加劑,對(duì)應(yīng)的灰樣灰質(zhì)細(xì)膩、松軟,不但緩解結(jié)渣的效果比較顯著,并且添加量較少,適合作為秸稈燃料的添加劑;(NH_4)H_2PO_4僅在n(K):n(P)=1:1時(shí),對(duì)稻稈緩解結(jié)渣作用較明顯,在其它添加比例下,反而加重了結(jié)渣程度,并且對(duì)其它兩種秸稈緩解結(jié)渣的效果并不理想;Al_2O_3雖然能起到緩解結(jié)渣的作用,但緩解效果不理想。其次,從三個(gè)方面對(duì)添加劑緩解稻稈結(jié)渣的機(jī)理進(jìn)行分析研究。第一,利用熱力學(xué)平衡預(yù)測(cè)各個(gè)元素對(duì)秸稈灰分中K元素遷移規(guī)律的影響,來(lái)分析各種添加劑緩解秸稈燃燒結(jié)渣的機(jī)理,雖然熱力學(xué)平衡預(yù)測(cè)各方面的限制,但平衡計(jì)算對(duì)秸稈燃燒成灰中堿金屬元素的遷移傾向提供了一個(gè)有價(jià)值的指導(dǎo);第二,根據(jù)燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)曲線圖上的特殊點(diǎn),對(duì)灰樣進(jìn)行SEM-EDX分析,對(duì)灰樣的微觀結(jié)構(gòu)形貌和主要元素進(jìn)行分析;第三,對(duì)代表性灰樣進(jìn)行XRD分析,檢測(cè)成灰物相,研究緩解結(jié)渣的機(jī)理。然后,根據(jù)單因素試驗(yàn)做正交試驗(yàn),運(yùn)用極差法進(jìn)行分析,得出各個(gè)單因素添加劑對(duì)燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)的影響順序。對(duì)稻稈的影響順序?yàn)?MgOFe_2O_3CaO(NH_4)2SO_4(NH_4)H_2PO_4SiO_2Al_2O_3,對(duì)玉米稈的影響順序?yàn)?(NH_4)H_2PO_4MgOCaOAl_2O_3(NH_4)2SO_4Fe_2O_3。最后,研究添加劑對(duì)成型燃料燃燒特性的影響。將原料與添加劑按不同添加比例均勻混合后,壓塊成型,然后進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn),測(cè)算燃燒速度在三個(gè)不同時(shí)間段的變化情況。結(jié)果表明:在秸稈成型燃料燃燒過(guò)程中,添加劑在第一階段起抑制作用,第二階段起促進(jìn)作用,第三階段無(wú)明顯影響;并且合適的添加劑在一定的添加比例下,能使生物質(zhì)成型燃料塊再燃燒后結(jié)構(gòu)蓬松、灰質(zhì)酥松,沒(méi)有燒結(jié)現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：河南科技學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK6

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