生物质热解氯的析出机制研究

以稻草为主要研究对象,以含氯生物质模化物为对照,通过管式炉、热重红外联用以及理论计算,对生物质中无机氯的热解析出机制进行探索。管式炉热解试验表明:低温下(200~600℃)稻草和模化物中的KCl可以与活性基团反应而析出HCl;灰成分对低温条件下氯析出的过程可能有催化促进作用;模化物中的氯在高温区(>600℃)主要以气态碱金属氯化物形式析出。TG-FTIR试验表明:稻草热解脱挥发分过程与HCl的析出之间存在直接的关联;管式炉稻草热解过程在较低温度条件下析出的Cl是HCl;在高温区,碱金属氯化物和灰成分SiO2之间未发生显著的化学反应。理论计算表明:生物质中的Cl是以碱金属氯化物形式存在的;碱金属氯化物在高温下(>700℃)主要以蒸汽态进入气相;碱金属氯化物与SiO2的反应在高温下(800~900℃)可以进行。     

生物质及其与煤掺烧的灰熔融特性研究

采用YX-HRD灰熔融性测定仪对麦秆、稻秆、杨木屑等7种常见的生物质灰及其与煤掺烧后灰的熔融特性进行了检测。结果表明:煤的结渣判别指数不能完全、可靠地预测生物质及其与煤掺烧的结渣特性。根据生物质灰成分,对灰熔融温度的Pearson相关系数推导出生物质结渣判别指数A=(MgO+Al2O3+Fe2O3)/(CaO+P2O5)。生物质的加入在不同程度上降低了煤的灰熔点,在低配比范围内随生物质添加量的增多掺混煤灰熔点逐渐降低。随秸秆类生物质掺混比增加,碱金属氧化物含量增加使掺混煤灰熔点降低的作用减弱,但同时A值却较高,因而混煤灰熔点反而升高。秸秆类生物质的掺混比例在20%以下,酒糟、花生壳与杨木屑的掺混比例分别在40%、60%、60%以下都可避免严重结渣。     

生物质与煤混合燃烧过程中灰沉积特性的研究

在生物质与煤混合燃烧过程中,生物质中的碱金属和Cl是引起锅炉受热面严重灰沉积的根本原因。通过对灰沉积过程和沉积机理的综合分析,表明碱金属和Cl的析出对灰沉积过程起主要作用;在混燃过程中,不同燃料的灰分之间会发生反应:析出的碱金属氯化物会被SO2硫酸盐化,或与煤中的矿物质发生反应生成高熔点的碱金属硅铝酸盐,从而在一定程度上抑制了锅炉表面的灰沉积。同时探讨了混燃过程中灰沉积特性的影响因素,认为燃料特性、混合比例和燃烧温度对灰沉积特性影响显著。     

掺混生物质对煤灰熔点的影响及混合灰流动温度预测

研究了刘桥一矿煤、青龙矿煤、榆林煤,掺入稻草、棉秆、玉米秆3种秸秆类生物质后混合灰熔融特性的变化规律。结果表明:对于高灰熔点刘桥一矿煤和青龙矿煤,掺入3种生物质后,煤灰的流动温度显著降低,掺混比例为30%左右时灰的流动温度降至1380℃以下。稻草的掺入增加了低灰熔点榆林煤灰的流动温度,但在所有掺混比例下,混合灰的流动温度均未高于1300℃。采用多元线性回归分析的方法对灰流动温度与灰成分参数进行拟合,得到了预测生物质与煤混合灰流动温度的方程,并使用鲍店煤掺混生物质的灰分组成对回归方程进行了检验,结果显示28组样品中,96%的灰样流动温度偏差在80℃以内。     

生物质燃料在流化床内结渣特性判别指标研究

采用流化床燃烧生物质过程中床料团聚结渣对系统的正常运行会造成严重影响.阐述了生物质流化床床料团聚结渣的流体力学原因和热化学机理;基于13种生物质成分分析和流化床试验结果,着重分析和验证了3种生物质结渣判别指标的可靠性.利用碱性氧化物指数(AI)、铁/碱金属比(BAI)和碱土金属/碱金属比(I),能够准确判别生物质燃烧的结渣倾向.     

海藻生物质灰熔融特性分析

通过灰成分分析、X射线衍射方法、热显微镜观察及TG-DTG-DTA联用试验,对3种海洋生物质--海藻的灰熔融过程进行了研究。研究表明：海藻灰渣中都有大量碱金属氯化物结晶相,随着灰化温度的升高,结晶相强度减弱,发生了碱金属的蒸发,因而海藻热化学转化能源利用时必须考虑碱金属的蒸发问题。海藻的灰熔点较低,我国国家标准(GB)与美国ASTM标准规定的灰化温度都不适合海藻类生物质,同时江蓠与马尾藻在较高灰化温度下,生成了较多的高熔点物,影响了灰熔点的判断。低温(530 ℃)下制得灰样的灰熔点更具有参考性。此外,各海藻结渣特性与灰熔融特性相差较大,江蓠与马尾藻灰的变形温度与半球温度相差很大,条浒苔则相差很小。     

130t／h燃生物质锅炉过热器管子腐蚀原因分析

某燃生物质锅炉在运行中过热器出现泄漏,经检查发现过热器管子腐蚀,通过对管材进行理化分析,对管外垢样进行能谱分析、原子吸收分析、熔融试验分析及x射线衍射分析,对生物质燃料灰成分分析和灰熔点分析,对过热器结构进行分析,得出过热器管腐蚀主要是由于管子多次持续超温,以及在高温下碱金属氯化物和硫化物对管壁金属的腐蚀等因素引起的,从而提出了相应的解决措施。     

生物质混煤燃烧过程中的腐蚀作用及其影响因素探析

生物质中较高的碱金属及氯元素含量,使其在与煤混燃过程中引起了过热器管壁的严重腐蚀.综合分析了生物质混煤燃烧过程中的腐蚀作用类型,考查了腐蚀的各种影响因素,并对炉内温度、燃料成分、炉内气氛、金属材质等因素进行了探讨.     

生物质锅炉混煤掺烧对高温腐蚀的影响及污染物排放特性研究

基于生物质直燃发电技术,以煤作为主要添加剂进行现场工业环境试验,研究生物质直燃锅炉掺烧不同品种、不同比例煤后污染物排放特性及对锅炉腐蚀性的影响,以确定掺烧煤的品种和最佳比例。研究结果表明:相对于纯燃生物质,在掺烧煤后飞灰中的Cl元素含量降低、灰熔点升高,进而可以消除高温受热面飞灰的沉积问题,有效解决固相碱金属氯化物造成的高温腐蚀;同时随着掺煤比例的提高,NOx和SO2排放量均有不同程度的增加。     

松木屑与褐煤催化共气化特性实验研究

为了更加深入地了解松木屑及褐煤催化气化特性,对松木屑进行酸洗脱灰预处理,采用同步热分析仪研究松木屑灰成分中碱金属及碱土金属元素在气化过程中的作用,同时尝试将不同浓度催化剂(K2 CO3及CaO)添加到酸洗脱灰/褐煤样品中,研究松木屑灰成分、不同催化剂浓度以及催化剂种类对松木屑与褐煤催化共气化特性影响规律。实验结果表明,脱灰预处理对于生物质的单独气化影响不大,通过木屑/煤样与脱灰木屑/煤样对比可以断定生物质灰成分中碱金属及碱土金属对生物质与煤共气化有催化作用,其中添加 K2 CO3催化剂样品在650℃以后催化作用明显,且最大焦炭气化速率随 K2 CO3比例增加呈先增大后减小的规律,其中7％ K2 CO3脱灰木屑/煤气化速率最大,表现出更好的催化作用。同浓度下CaO样品的催化作用要弱于K2 CO3样品,但其在挥发分析出阶段的最大析出速率始终高于 K2 CO3样品,与浓度无关。     

生物质与煤共燃研究

简要介绍生物质与煤共燃的意义及其应用前景。在此基础上,深入分析二者共燃的生物质预处理、燃烧特性、污染物排放及共燃灰污、结渣和腐蚀性、共燃方式及共燃经济性。同时还对所面临的问题如:生物质体密度、能量密度低,高碱金属含量带来的低灰熔点,高氯含量可能带来的腐蚀,提出了一些解决办法。最后对二者共燃的实验研究进行了较深入地分析。     

生物质与煤混燃过程中碱金属对汞氧化影响的热力学研究

针对生物质中Cl和碱金属含量高的特点,研究生物质与煤混燃过程中Hg的氧化机制。使用化学热力学软件Chemical Equilibrium with Applications(CEA)建立C/H/O/N/S/Cl/K/Na模型,分析碱金属元素K、Na与非金属元素Cl和S的反应,发现1100K以下Cl仍然主要以HCl形式存在,SO2的含量逐渐减少,碱金属主要以碱金属硫酸盐(A2SO4)的形式存在,这对Hg的氧化反应变得更为有利,同时随着生物质的添加,这种趋势更为明显。同时使用动力学软件Chemkin4.1构建了Hg/C/H/O/N/S/Cl/K/Na的化学和气相平衡模型,进一步研究了生物质与煤混燃过程中对Hg氧化的影响。计算结果表明,生物质与煤之比越高,对Hg的氧化越有利,生物质中高含量的Cl是促进Hg氧化最主要的因素,而K、Na的存在对Hg的氧化有进一步的促进作用,这进一步证实了热力学计算结果。     

水煤浆再燃对炉内灰渣沉积的影响

针对1台采用水煤浆再燃锅炉,现场采集了再燃和均等配风2种工况下灰渣沉积样品和对应的飞灰颗粒,X射线衍射仪和扫描电镜及能谱仪分别用来鉴定样品的晶相组成和形貌特性以及部分颗粒的元素组成。结果表明,水煤浆再燃时再燃燃烧器附近颗粒接受到的入射热流较低,煤焦颗粒氧化燃尽时间较长,为煤焦颗粒内部含铁矿物质与其他硅酸盐矿物质相互作用提供了更长的作用时间;再燃产生的局部还原气氛,使得独立于煤焦颗粒的外部黄铁矿颗粒氧化过程延长,中间产物铁硫氧共熔体(Fe-S-O)的存在时间延长;再燃区燃烧器附近矿物质颗粒接受到的入射辐射热流较低,方解石和黄铁矿颗粒的破碎在一定程度上降低,相对于非再燃工况更易生成较大颗粒的铁、钙灰颗粒。飞灰颗粒形貌表明,再燃工况下飞灰大颗粒较非再燃工况下多,且形状更复杂。     

生物质再燃脱硝的试验研究

采用恒温沉降炉研究了秸秆、稻壳2种生物质及一种煤粉作为再燃燃料的NO还原特性,针对燃料种类、过量空气系数、停留时间及再燃比例4个因素的改变对脱硝率的影响进行了实验研究,同时对3种燃料的再燃燃尽特性进行了分析。研究表明：生物质脱硝能力明显高于煤粉,提高再然比例及减小过量空气系数,3种燃料的脱硝率有不同程度的提高,其中秸秆脱硝率最高,稻壳中等,煤粉最低;在一定的再燃停留时间内(650 ms),延长停留时间,脱硝率增加,超过这一停留时间,脱硝率增加缓慢。生物质与煤粉相比,在相同反应条件下能获得更高的脱硝效果,同时其不完全燃烧损失保持在合理的范围内。     

贵州煤中氟赋存形态分析

采用高温水解-离子色谱法,对中国贵州11种煤中氟的含量进行测定,并研究了贵州煤中氟含量与挥发分、灰分、氯含量、三态硫含量以及碱金属的关系。结果表明,贵州煤中氟含量普遍较高,最低为166.99 mg/kg,最高为1 614.46 mg/kg,平均为715.20 mg/kg,高于全国的平均含量;贵州煤中氟含量与煤化程度无关,与灰分也无相关性;煤样中氟的含量与氯的含量无相关性,而与有机硫呈现明显正相关;随着煤中碱金属含量的增加,煤中氟含量呈上升趋势,煤中氟与碱金属(Na,K,Ca,Mg)总量存在正相关关系。贵州煤中氟主要以无机形式存在。     

飞灰特性及氯对二噁英从头合成机理的影响

氯源是二噁英生成的关键因素之一，该文在管式炉中研究了飞灰中的氯形态以及物理化学特性对从头合成二噁英的影响，利用高分辨色谱/低分辨质谱(HRGC/LRMS)测定了气相以及固体残渣中的二噁英，试验结果表明，飞灰中的无机氯含量高于有机氯含量，而有机氯中，可以提取有机氯含量高于不可提取有机氯含量，飞灰中的不可提取有机氯是最能促进二噁英生成的氯源。采样主成分分析法得到的结果为二噁英及其毒性当量与飞灰的比表面积以及氯含量之间正相关，与pH值之间负相关，与飞灰中的金属元素铁、锌之间也有一定的负相关关系，而与碳、铜的关联则不大。     

烟煤/生物质混燃特性实验研究

利用热重分析法,对烟煤/生物质混燃动力学进行了实验研究.进行了不同掺混比、不同温度、不同生物质等因素的探讨.结果表明,在恒温条件下煤粉与生物质混燃不存在阶段性.生物质对煤粉有促进燃烧和燃烬的作用,随着掺混比的加大,燃烧越剧烈,越易燃烬;温度的增加有利于燃烧的进行,温度越高,燃烧强度越大;不同生物质对煤粉的促进作用不同,挥发分含量高且灰分含量低的生物质促进煤粉燃烧作用更明显.