基于灰成分的生物質結渣特性研究

發(fā)布時間：2020-06-30 02:45

【摘要】： 當今世界能源與環(huán)境問題日益突出,生物質能源作為一種清潔可再生能源受到越來越多的關注,生物質發(fā)電呈現出很好的發(fā)展勢頭。然而,在實際的生物質燃燒、氣化利用過程中,很容易發(fā)生結渣現象,這已成為生物質鍋爐運行的重大問題之一。因此,對生物質灰熔融特性的機理展開深入研究,掌握生物質在燃燒過程中的結渣特性,減小結渣發(fā)生的可能性,為生物質鍋爐安全高效運行提供可行的解決方案,對我國生物質能規(guī)�；盟降奶岣哂兄匾饬x。本文主要針對生物質灰成分對灰熔點的影響展開相關工作。通過添加劑、水洗等實驗方法,輔以灰熔點測量、SEM/EDS等分析手段對生物質結渣特性進行了研究。具體研究內容如下：首先,對麥稈、酒糟、糠醛渣、甘蔗渣、玉米芯、梧桐木和瓜子殼等7種生物質的基本性質進行了研究,利用SEM/EDS方法和YX-HRD灰熔融性測定儀對各種生物質進行了灰特性的研究。結果表明：生物質燃料揮發(fā)分含量大大超過煤,氫的含量也較多,含氧量較高,而含碳量低,這使生物質燃料容易點燃,但也使得生物質燃料熱值較低。同時不同的生物質灰分含量差別很大；不同生物質灰在局部形態(tài)上存在著明顯差別,總體上表現為形貌各異的不規(guī)則粒子；對大部分生物質灰而言,硅、鉀和鈣是主要的無機元素,高含量的堿性元素是導致生物質灰熔點偏低的原因。其次,改變生物質灰成分,即通過添加劑和水洗的試驗方法增加或降低生物質灰中某成分含量,并研究其熔融特性。通過添加劑試驗發(fā)現氧化鈉始終起到降低灰熔點的作用；氧化鉀、氧化鈣、氧化硅、氧化鎂、氧化鋁對生物質灰熔點的影響都呈現兩面性。生物質流化床鍋爐不宜采用石英砂作為床料,可根據燃料的不同選擇石灰石、白云石、高鋁礬土等作為床料,其中石灰石、白云石僅對秸稈流化床鍋爐的結渣抑制效果較好。生物質中K、Ca、Cl、S、P等主要以易溶相存在,Na只有很少量以離子態(tài)存在,水洗效果并不是太好。在生物質灰主要元素成分中,水洗效率由高到低的排列順序為：ClKSFePCaNaMg。K元素、Cl元素是造成生物質灰熔點偏低的主要因素。隨水洗溫度的升高,生物質灰熔點一般會呈現先升高后降低的趨勢,最佳水洗溫度在60℃～70℃左右。生物質的灰熔點隨著液固比的增大而不斷升高,但是當液固比過高時,其對灰熔點的影響已不大,麥稈的最佳液固比為25(ml／g)。最后,建立生物質灰成分與灰熔點的逐步回歸模型,模型通過負相關系數檢驗、t檢驗和F檢驗。通過對ST預測值與實際值的比較,發(fā)現回歸模型的相對誤差較小,適用于生物質灰熔點的預測。研究發(fā)現煤灰結渣判別指數不適用于生物質。推導出新的生物質結渣判別指數：A=(MgO+Al2O3+Fe2O3)／CaO,經驗證該指數是可行的。生物質灰熔點ST基本隨著A值的增大呈升高趨勢,且A值小于2.0時,生物質嚴重結渣。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TK6
【圖文】：

示意圖,示意圖,錐尖,熔融溫度

生物質的灰熔點包含四個特征熔融溫度:變形溫度、軟化溫度、半球溫度和流動溫度。通過目測法得到這四個特征熔融溫度，各溫度的形態(tài)特征示于圖2一1，由于目測難免存在人為誤差，因此應多實驗多觀察，盡量減少人為造成的誤差。以下是觀測4個特征溫度時應注意的幾點事項:圖2一1灰錐熔融特征示意圖(l)變形溫度(DT)是指灰錐尖端開始變圓或彎曲時的溫度。當錐體出現傾斜、收縮或者稍彎，而錐尖沒有任何變化時，此溫度不能判定為DT。一些高熔融溫度的灰在較低溫度下錐尖開始微彎，然后變直再變彎。這是灰分發(fā)生熱分解造成的，此時要以第二次變彎的溫度為DT。(2)軟化溫度(ST)是指錐體彎曲至錐尖觸及托板或灰錐變成球形時的溫度。由于灰錐安放不牢，有時灰錐會向后傾斜倒在托板上，灰錐圖像變?yōu)榈冗吶切�。雖底長與高度相等，但由于不是球形不能判定為ST。同樣，當灰樣底長與高度相等時，若仍棱角分明，此溫度也不能判定為ST。灰錐成球形時

SEM圖,麥稈,生物質,糠醛渣