生物质与煤混合燃烧成灰特性研究进展

基于能源与环境的双重压力以及生物质与煤单独燃用存在的问题,生物质与煤混燃已成为一种发展趋势.生物质与煤混燃存在的结渣积灰等问题制约着混燃技术的推广利用,因此研究生物质与煤混合燃烧的成灰特性具有现实意义.文章详细介绍了生物质与煤混合燃烧成灰特性的影响因素和分析方法,认为温度是影响生物质与煤混合燃烧成灰特性的主要因素;生物质与煤的混合比例对灰渣成分有一定影响,但二者间不存在明显的线性关系.燃料中的碱金属、氯、硫是引起结渣积灰的主要物质.由于生物质与煤的成灰特性相近,只是灰渣成分的含量差异较大,因此可以利用已有的煤结渣特性研究成果,分析混燃的成灰特性,但须要考虑生物质灰分的特征.     

混合生物质颗粒燃料的燃烧特性

从生物质燃料的灰熔融性和热值两个关键性的特性指标着手,以玉米秸秆和水稻稻壳作为主要原料,用试验优化设计和分析的方法 ,寻求混合生物质颗粒燃料的优化配方,提高混合生物质颗粒的软化温度ST>1 400℃,有效地解决了玉米秸秆颗粒结渣问题。对混合生物质颗粒进行了热重试验研究和燃烧机理、动力学特性分析,结果表明:混合生物质颗粒具有易着火和单峰值热解特性,燃烧性能良好。此研究为改善单一成分生物质燃料的燃烧性能,推广利用生物质能提供指导性建议。     

生物质与烟煤灰的理化特性及混合灰熔融特性研究

文章利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线荧光衍射仪(XRD)、灰熔融特性分析仪对4种生物质(海草、梨木、榛子壳、稻秆)灰与神木烟煤灰的混合灰的熔融特性进行了研究。研究发现:水生生物质(海草)灰的掺混使混合灰的熔融特性温度先升高再降低;两种木本生物质(梨木和榛子壳)灰的掺混使混合灰的熔融特性温度逐渐升高;草本生物质(稻秆)灰的掺混对混合灰熔融特性温度的影响与水生生物质灰类似。由XRF分析可知:Na2O和CaO对于混合灰的熔融特性温度有更明显的影响,随着混合灰中Na2O含量的逐渐增加,混合灰的熔融特性温度逐渐下降;随着混合灰中CaO含量的逐渐增加,混合灰的熔融特性温度逐渐上升。由XRD结果可知:水生生物质灰在高温下容易形成熔点较低的碱金属硅酸盐,使混合灰的熔点降低;木本生物质灰中的CaCO3含量较高,能够提高混合灰的熔点;草本生物质灰与水生生物质灰类似,含有的低熔点碱金属硅铝酸盐使混合灰的熔点降低。     

生物质与煤混燃灰熔融结渣特性的实验研究

通过对生物质燃料（锯末、玉米秸和麦秸）与煤混燃灰化学成分和熔融温度的测定,利用灰分的碱酸比B／A、硅比G、硅铝比S／A、积灰沾污特性指数Hw、磨损特性指数日。等判别指数对生物质纯燃、与煤混燃时的结渣、积灰和磨损特性进行了研究和分析。结果表明,生物质灰都具有结渣倾向,麦秸灰具有严重的积灰倾向,玉米秸灰和锯末灰有易积灰倾向。生物质灰的磨损倾向都较轻微。随着生物质与煤混燃比例的增加,结渣有加重趋势。灰中酸性氧化物和碱性氧化物的含量会直接影响灰的熔融温度。     

煤与生物质混合燃烧过程中碱土金属对SO_2析出特性影响的研究

通过酸洗和加入添加剂的方法调整生物质与煤中碱土金属的含量,通过快速智能定硫仪测定不同含量的碱土金属对硫析出的影响后,利用热重分析仪(TG)及色谱质谱联用仪(GC/MS)研究了煤与生物质混合燃烧过程中碱土金属对硫迁移的影响规律.研究结果表明:典型碱土金属Ca和Mg对煤与生物质混合燃烧速率以及SO2的析出特性都有不同程度的影响,其中Ca在整个燃烧过程中表现出很强的固硫作用,而Mg的固硫作用主要表现在低温阶段.     

生物质与煤富氧混合燃烧特性研究

采用热重分析仪研究了棉秆、玉米芯和大同煤以及它们之间混合燃料的富氧燃烧特性。分析了富氧条件混合燃料的燃烧特征参数,如着火温度、峰值燃烧速率及其对应温度、燃尽温度及综合燃烧特性指数。采用Coat-Redfern法计算混合燃烧动力学参数。结果表明:在O2/CO2气氛下,提高氧气浓度可以改善生物质与煤混合燃料的燃烧反应,降低燃尽温度,使混合燃料的燃烧反应向低温区域移动;燃烧反应活化能在挥发分析出和固定碳燃烧的两个阶段均增大;但生物质与煤的掺混比例在30%情况下,氧气浓度的变化对混合燃料的着火温度的影响规律并不明显。在50%O2/50%CO2气氛下,随着生物质比例的增加,所有特征参数向低温区域前移,混合燃料燃烧反应活化能在挥发分析出阶段逐渐减小,在固定碳燃烧阶段逐渐增大。Coat-Redfern模型可以较好的描述棉秆或玉米芯与大同煤混合物在空气或富氧条件下的主要燃烧过程。     

生物质燃料成份对生物质流化床燃烧的影响

基于流化床的生物质燃烧技术应用日益广泛.生物质燃料流化床的缺点是容易产生床体结焦.灰的组分和生物质燃料中的硫、氯是影响流化床锅炉烧结倾向、锅炉污染速率、灰沉积过程、结焦和过热器腐蚀的主要因素.以灰成分为基础划分生物质燃料,可分为具有显著的不同燃烧特性的3类.在实践的基础上,阐述了各类生物质燃料及其灰分特性,以及在流化床...     

杜仲药渣与煤的混烧特性及灰熔融特性研究

本文采用热重分析仪分析了杜仲药渣和石下江煤的混合样品的燃烧特性,采用灰熔点测试仪、X射线荧光仪、X射线衍射仪及扫描电子显微镜对混合物灰样的灰熔融特性变化进行了分析.结果表明:药渣掺混比为40%时着火温度最低;加入90%药渣时,稳燃性指数、综合燃烧特性指数、最大燃烧速率和平均燃烧速率值均达到最大,燃尽温度最小;在杜仲叶渣和煤的共燃过程中,发生了协同作用,生成了一些新的矿物质,混合灰样的灰熔融温度随着药渣质量分数的增多而减小.     

低温热解生物质与煤共燃的结渣、积灰和磨损特性分析

利用灰分的结渣性指数t2、B／A、S／A、G，积灰沾污特性指数比和磨损指数‰对低温热解生物质单燃和与煤共燃时的结渣、积灰和磨损特性进行了研究和分析。认为：(1)低温热解生物质(锯屑、谷壳和花生壳)都不适合在电厂锅炉中直接燃烧。(2)热解生物质与煤共燃时的结渣、积灰和磨损特性取决于热解生物质灰分含量、灰成分，煤的灰分含量、灰成分以及混合比例等因素。(3)三种熬解生物质与煤共燃能够改善它们的结渣、积灰沾污和磨损性能，但又增加了煤的结渣、积灰沾污和磨损性。(4)热解生物质灰分含量越低。煤的灰分含量越高，煤的结渣、积灰沾污性能越好，越有利于提高混燃比例。(5)三种热解生物质中，热解锯屑与煤可混性最好。其他两种则相对较差。     

流化床O2/CO2气氛木屑与煤混燃的数值模拟研究

针对6kW流化床燃烧室,建立炉内燃烧计算综合模型,对O_2/CO_2气氛流化床内煤燃烧和煤与生物质混燃过程进行数值模拟,对比研究燃料由煤变为煤与生物质混合燃料对炉内流场、温度场和燃烧特性的影响,同时对数值模拟结果进行实验验证。结果表明:在O_2/CO_2气氛下两种燃料燃烧时炉内速度、温度和组分浓度的总体分布趋势一致;生物质混燃较煤燃烧时速度、温度水平整体降低;炉内O_2和H_2O的质量分数增大而CO_2的质量分数减小;数值模拟值与实验值吻合较好。     

不同生物质灰的理化特性

根据我国和美国国家标准,将稻草、松木屑和梧桐树叶3种生物质分别在815和600℃下制灰,此外也在500℃下制灰进行比较。测定了灰分量和灰成分,考察了灰成分中氧化物的含量变化以及生物质灰的积灰、结渣特性;利用X射线衍射方法和SEM对不同温度灰的物相和灰形态进行了分析;利用灰熔点仪测定了生物质灰的灰熔点。研究表明:灰分量、灰成分、物相变化、灰形态以及灰熔点均与灰化温度密切相关,600℃的灰化温度比较适合研究生物质灰分的性质。     

煤粉与生物质混燃的低温着火特性

利用自制的管式炉恒温热重测量实验台研究了掺混比、温度、煤种以及生物质种类等因素对煤粉与生物质混燃时低温着火特性的影响,并对煤粉与生物质混燃时的低温着火活化能进行了计算.结果表明:随着掺混比的增大,混合物的燃烧速率加快且燃尽程度提高;温度升高能改善煤粉与生物质混合物的燃烧特性;掺混生物质对难燃煤的着火特性影响比对易燃煤更明显;对于某一煤种,掺混水分和挥发分含量高的生物质,燃烧初期的失重速率加快;掺混灰分含量越多的生物质,在燃烧后期对煤粉的促燃作用越差;燃烧反应活化能随着生物质掺混比和温度区间的增大而减小.     

不同添加剂对生物质灰分及床料的熔融性影响

使用灰熔点法,分析Al2O3、高岭土、CaO对稻草、麦秸秆与河砂及煤灰混合物的熔融性质的影响,研究结果表明灰熔点法在预测添加剂对生物质灰分与床料熔融粘结改善方面具有较强的适用性。煤灰与两种生物质混合物的灰熔点要高于河砂与两种生物质灰分混合物的灰熔点,麦秸秆与床料混合后的灰熔点要高于相同奈件下稻草与床料混合后的灰熔点,三种添加剂对提高生物质灰与煤灰、河砂混合物的灰熔点结果从高到低依次是Al2O3,高岭土,CaO。     

秸秆类生物质燃烧特性的研究

利用热重分析仪对江苏宿迁地区的玉米秆、稻秆和麦秆三种生物质的燃烧特性进行了分析，测定了生物质的灰熔点和灰组成，用XRD和TEM表征了生物质灰的物相结构和形貌。研究结果表明，三种生物质的燃烧规律基本一致，燃烧过程可分为四个阶段：干燥过程，热解过程，晶型转变过程和熔融过程；三种生物质中，玉米秆灰熔点最高。灰量最少且碱金属含量最低；生物质灰为形态各异的纳米颗粒。     

Steam co-gasification of coal and biomass derived chars with synergy effect as an innovative way of hydrogen-rich gas production

The main results of the experimental work on steam co-gasification of Polish hard coal and Salix Viminalis blends in a fixed bed reactor under atmospheric pressure and at the temperature of 700, 800 and 900 °C are presented in the paper. The effectiveness of co-gasification of coal/biomass blends of 20, 40, 60 and 80% w/w biomass content was tested in terms of gas flows, composition, carbon conversion and chars reactivity. A synergy effect in the co-gasification tests, consisting in increase in the volume of hydrogen produced, when compared to the tests of coal and biomass gasification, was observed at all tested temperatures. The observed synergy effect was attributed to the catalytic effect of K₂O present in blend ash (6-10% wt). Moreover, in co-gasification of blends of 20 and 40% w/w biomass content, increase in the total gas yield was observed, when compared to the tests of coal and biomass gasification at all tested temperatures. In tests of co-gasification of blends of higher biomass content (i.e. 60 and 80% w/w), a slight decrease in the total volume of product gas was observed, when compared to the tests of coal and biomass gasification. Nevertheless, higher ratio of biomass in co-gasification makes it still an attractive option in terms of CO₂ emission reduction and increase in hydrogen production.     

循环流化床燃煤过程汞控制性能的实验研究

在热态循环流化床实验台上进行了不同工况燃煤过程汞控制特性的研究,得出如下结论:循环流化床燃煤过程对燃煤中汞的排放具有一定的控制作用;多煤种混烧在汞的控制方面优于单煤种燃烧;煤中掺入石灰石可以有效地减少汞向大气的排放;燃烧的煤种不同,汞的排放特性也不相同.     

生物质垃圾与煤混烧飞灰颗粒的微观形态特征及能谱研究

利用扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)结合联用技术直观地观察了生物质垃圾与煤混合压制燃料的飞灰微观形态特征,分析了其主要组成元素及其质量分数.实验结果表明,飞灰颗粒的形态多样,以不规则形态居多.不同粒径颗粒之间存在逐级吸附的现象.在本实验观察的所有飞灰颗粒的能谱分析中都发现了K元素的存在.实验发现,生物质与煤混烧排放钾的主要存在形式是氯化钾.