煤粉/生物质恒温混燃过程中SO2排放特性

通过自制SO2监测实验系统对煤粉/生物质进行恒温混燃SO2监测实验,探讨了掺混比、煤种、生物质种类以及温度等因素对煤粉/生物质恒温混燃SO2排放特性的影响规律.研究表明:燃烧初期,燃烧进行的越快,SO2析出率越高.随着燃烧的进行,生物质掺混比增加有利于燃料的SO2析出率降低;SO2析出率较高的煤粉掺混生物质降低SO2析出的作用效果比SO2析出率较低的煤粉掺混更明显;掺混含硫量高的生物质在燃烧初期降低燃料SO2析出作用效果明显.随着燃烧的进行,生物质灰分含量的影响作用逐渐增大,灰分含量越高,降低效果越明显;温度升高总是有利于混合燃料的SO2析出率增加,且温度区间越高燃料的SO2析出率增加越显著.     

小型生物质颗粒燃料锅炉燃烧室设计研究

生物质能的开发利用越来越受到国际关注。在我国北方地区还有大量玉米秸秆没有得到能源化利用,小型锅炉作为生物质能转化装备其关键技术还有待突破与完善。为解决小型锅炉燃用玉米秸秆颗粒燃料过程中出现的问题,分析了燃用玉米秸秆颗粒燃料的小型锅炉燃烧室结构合理性设计的要求,设计了由象鼻状前炉拱和阶梯状火床组成的燃烧室结构,使玉米秸秆颗粒燃料的燃烧在燃烧室内分为气体燃烧区域和固体燃烧区域。经过在10kW热水锅炉燃烧玉米秸秆颗粒燃料的热工实验检验,该燃烧室结构解决了小型生物质锅炉焦油污染、燃烧不完全、不稳定以及玉米秸秆颗粒燃料灰渣结焦问题,为玉米秸秆能源化利用开辟了新途径。     

秸秆中钾元素对生物质成灰特性的影响研究

为研究秸秆中钾元素对生物质成灰特性的影响,利用马弗炉制取玉米秸秆灰样,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及灰熔点测试仪对灰样进行分析,并分别研究K_2CO_3和KOH对灰熔融特性的影响。结果表明,由于生物质在燃烧过程中有机物的燃烧和挥发份的析出,及K元素在高温条件下易析出并主要以颗粒形式存在于灰的外表面,K元素具有可明显增加粘结性的特点,与Si、Ca氧化物粘结附着于灰表面形成孔洞;高温状态下K_2CO_3、KOH与酸性氧化物反应生成低熔点物质;分析可知钾(K)元素是影响灰熔点的重要因素,酸洗预处理可使灰熔点升高;当秸秆灰中K元素含量约为30%时,灰熔点达到最低值。     

污泥与高碱煤协同燃烧中碱金属与重金属竞争机制研究

在CFB锅炉燃烧温度下研究了低品质燃料(高碱煤)与生物质燃料(污泥)协同燃烧中重金属元素Pb、Ni和As的迁移特性。结果表明:燃烧温度对重金属元素热力学平衡分布起到重要的作用,温度越高,Pb、Ni和As在气相中的摩尔分数越高;当温度超过1 300℃时,Pb将全部以单质形态迁移至气相中,在CFB锅炉燃烧温度区间里大部分以PbCl2(g)、少量以PbCl的形态固集于飞灰颗粒上;当温度高于1 800℃时,系统中主要成分为Ni(g);在整个燃烧温度区间,As以单质的形态存在于系统中,其摩尔分数随着温度的升高而上升;碱金属Na主要竞争燃料中的Cl和O元素,实现重金属化合物形态的转化;与Na相比,K的竞争是微弱的,在700℃时K竞争Ni化合物中的CrO_4~(2-),导致NiO摩尔分数下降,而在850℃时,K与Ni竞争系统中的O元素,这与700℃的反应过程不同。     

生物质燃烧硫迁徙规律试验

对生物质燃烧过程硫迁徙规律进行试验研究.试验表明,硫迁徙与燃烧温度、硫赋存形式、生物质灰成分以及燃烧过程气固相反应条件等因素相关.在气固相反应条件较弱的固定床燃烧试验中,燃料中的有机硫在较低的燃烧温度(约550℃)下即可基本析出进入气相,而无机硫的析出与灰成分有很强的关联,在富含Si的甘蔗叶燃烧过程中,温度达到850～1050℃时硫析出率迅速增加,而对富含Ca且Si含量低的树皮,整个燃烧过程中无机硫析出随温度增加不明显,只有当温度超过1000℃之后由于硫酸盐的升华才开始出现一定份额的增加;在气固相反应条件较好的循环流化床燃烧中燃用同样的生物质燃料,当燃烧温度控制在800C以下时,由于生物质灰中的K、Ca等碱性矿物质具有很好的固硫活性,源于燃料并进入气相的硫氧化物的量受碱性灰渣的抑制,燃烧固硫率能达到非常高的程度.     

两种不同生物质成型燃料燃烧特性实验研究

以木质颗粒和玉米秸秆颗粒两种生物质成型燃料为研究对象,通过热重分析和生物质燃烧实验台对两种成型燃料的燃烧特性展开研究并将二者的试验数据进行对比分析。实验结果表明:两种生物质颗粒燃烧过程具有相似性,但在反应速率与燃烧特征参数上存在明显差异。与玉米秸秆颗粒相比,木质颗粒着火温度高,着火时间晚,但燃尽时间短;在燃烧初始阶段木质颗粒的反应速率低于玉米秸秆颗粒,而后又高于玉米秸秆颗粒,燃烧过程中木质颗粒最大反应速率明显大于玉米秸秆颗粒;木质颗粒的可燃特性、燃尽特性和综合燃烧特性指数均优于玉米秸秆颗粒;木质颗粒在低温段和高温段的活化能均高于玉米秸秆颗粒。     

玉米芯燃烧过程中碱金属析出迁移的影响因素分析

在一台小型常压流化床上进行了玉米芯的燃烧试验,采用电感耦合等离子发射光谱仪测定了气相和床料中碱金属元素的含量,分析了床温和过量空气系数对碱金属析出迁移的影响.结果表明,床温是影响碱金属析出迁移的最主要的因素.随着床温升高,气相碱金属含量有较大幅度的升高,床料中碱金属含量会降低,钾元素比钠元素更容易在燃烧时析出进入气相;随着温度升高,床料中水溶性钾在全钾中占的份额也降低.过量空气系数对碱金属析出迁移的影响没有温度显著,当过量空气系数从1.12增加到1.35时,气相中碱金属含量增加,床料中碱金属含量降低.     

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.     

生物质固体成型燃料抗结渣研究进展

生物质固体成型燃料具有易储存、运输及使用方便、清洁环保、燃烧效率高等优点,是开发利用生物质能的主要方向之一.但秸秆类生物质原料中无机元素(包括K,Na,Cl,S,Ca.Si,P等)含量较高,导致了生物质固体成型燃料在热化学转化利用过程中出现结渣现象,不仅对燃烧设备的热性能造成影响,而且危及燃烧设备安全,成为阻碍生物质同体成型燃料推广应用的主要因素.文章分析了秸秆类生物质燃料的结渣机理,介绍了国内外生物质燃料抗结渣特性的研究现状,探讨了原料预处理、添加剂和颗粒密度对燃料抗结渣特性的影响,最后分析了目前生物质抗结渣研究中存在的问题,并提出了未来的研究方向.     

不同燃烧方式生物质灰土壤循环特性对比

为研究燃烧方式对生物质灰土壤循环特性的影响,分别在锅炉、管式炉(700℃,800℃)、阴燃容器中燃烧制备了玉米秸成型燃料灰(渣),在农村炉灶中燃烧制备了玉米秸灰。实验检测了上述各灰的残碳率、p H值、水溶性、酸溶性、灰中各元素含量及灰中可溶钾含量。结果表明:1炉灶灰和阴燃灰总K含量9%,水溶K含量7%;锅炉渣水溶K几乎为零;2炉灶灰和阴燃灰水溶性分别约为17%和13%,高于其它灰;除锅炉渣外,各灰酸溶性均比水溶性高10%以上;3各灰均呈碱性,且p H值差别较小;4炉灶灰残碳率约为24%(固体不完全燃烧损失约7%),其余灰残碳率5%。因此,从生物质灰土壤循环特性来说,传统炉灶燃烧和阴燃优于高温锅炉燃烧,锅炉燃烧技术在提高生物质灰土壤循环特性方面仍有待改进。     

生物质高温分解产物析出特性的试验研究

采用TG/MS联用仪对3种典型生物质(玉米秸秆、玉米芯和稻秆)在高温分解过程中气相产物的析出特性进行了试验研究,分析了温度、升温速率、氧浓度、生物质种类对其的影响.结果表明:轻质组分的析出集中于挥发分大量热解的温度区域,而焦油组分的析出没有明显的温度窗口;升温速率对各产物析出的影响有限,随着升温速率的增大,挥发分析出特性指数增大,活化能降低,更易于产物析出;有氧环境更有利于热解温度区产物的析出,相比有氧条件下氧浓度的改变,产物的析出对有、无氧更敏感;3种生物质的产物析出量受挥发分含量的影响由大到小依次为:稻秆>玉米芯>玉米秸秆.     

氧体积分数对木质和玉米秸秆燃烧特性的影响

采用TG-DTG-DSC联用技术对木质颗粒和玉米秸秆颗粒的燃烧特性进行了实验,考察了在不同含氧气氛中两种生物质的可燃特性、着火特性、燃烧稳定性、燃尽特性及综合燃烧特性的影响,计算了燃烧动力学参数。结果表明:随着氧体积分数的增大,两种生物质的着火温度和燃尽温度降低,燃烧稳定性判别指数、可燃性指数和综合燃烧特性指数增大;木质颗粒的着火温度和前期燃尽指数高于玉米秸秆,后期燃尽指数低于玉米秸秆,木质颗粒比玉米秸秆颗粒更难热分解,氧气体积分数对玉米秸秆颗粒燃烧特性影响要大于木质颗粒;生物质在低温阶段的活化能要大于高温阶段的活化能,两阶段的活化能随着氧气体积分数的增大而减小。     

生物质与煤混合富氧燃烧过程中NO和N_2O的排放特性研究

为了研究燃烧气氛、进口氧气浓度、生物质掺混比、燃烧温度以及过量氧气系数对循环流化床(CFB)富氧燃烧过程中NO,N_2O排放特性以及燃料中N的转化特性的影响,以棉秆和大同烟煤为燃料,在50 k W循环流化床燃烧试验台上进行了空气气氛和O_2/CO_2气氛下的生物质与煤混合燃烧试验。试验结果表明:与空气气氛相比,O2/CO2气氛下,NO,N_2O的排放量和燃料中N的转化率均降低;随着进口氧气浓度和燃烧温度的升高,NO的排放量均升高,N_2O的排放量和燃料中N的转化率均降低;随着生物质掺混比的增大,NO的排放量和燃料中N的转化率降低,N_2O的排放量升高;NO,N_2O的排放量以及燃料中N的转化率均随过量氧气系数增大而升高。     

粒径对氯、碱及碱土金属在生物质燃烧中析出的影响

研究固定床上稻秆和玉米秆在不同温度下燃烧过程中原料粒径对氯、碱与碱土金属(AAEMs)元素析出的影响。实验结果表明:随生物质粒径减小,K元素析出量逐渐增大,但不同生物质中K元素析出特性不同;粒径对生物质灰渣中MgO和CaO的含量变化有一定影响,同一种生物质,灰渣中MgO和CaO的含量变化规律相似;Cl元素析出量随粒径的减小而增加,当温度大于800℃时Cl元素释放完全;高温下生物质颗粒内的碱与碱土金属元素在不同的粒径下存在不同的物理化学反应,生成产物有所不同。     

秸秆类生物质燃烧动力学特性实验研究

生物质能的利用越来越受到重视。直接燃烧技术由于其操作简单、取材方便、成本适宜等特点是一种符合我国国情的生物质能利用方式。采用热重分析的研究方法,对水稻秸秆、玉米秸秆和玉米芯三种秸秆类生物质的燃烧动力学特性进行了实验,研究了不同升温速率、氧浓度对不同种类的秸秆生物质燃料燃烧动力学特性的影响,并对着火温度、燃烧稳定性、挥发分析出特性、燃烧特性指数等相关特性参数进行定量分析,为设计秸秆工业锅炉燃烧设备,合理选择生物质种类、优化燃烧、提高锅炉效率提供了理论支撑。     

生物质组分对航空煤油基础燃烧特性的影响研究

为了研究加氢裂解制备生物质航空替代燃料过程中的中间产物对传统航空煤油燃烧性能的影响,选取3种不同烃类(十四烷、十六烷和丁基苯)与RP-3航空煤油按不同比例掺混并进行基础燃烧实验。实验比较了不同种类的混合燃料燃烧温度的变化以及由此引起的燃烧产物的组分及浓度的变化情况。实验结果表明:掺混直链烷烃后,混合燃料的燃烧火焰温度明显提高,而掺混丁基苯后,燃烧火焰温度显著降低;掺混直链烷烃与掺混丁基苯后,混合燃料燃烧产生的CO与NO的含量的变化趋势相反,UHC的含量则均有所下降;组成固相产物的主要元素均为碳和氧,且掺混丁基苯后,混合燃料的燃烧产物中的碳含量最高,即掺混丁基苯后,混合燃料的积碳现象更严重。     

生物质热解燃烧过程Cl析出规律研究

用化学平衡软件“Factsage”计算了稻草秸秆在200～800℃温度范围内热解条件和500 ～900℃温度范围内燃烧条件下,与Cl相关的各种无机物质的热力学平衡分布.采用管式炉反应器,研究了秸秆在热解和燃烧条件下的Cl的析出规律.理论计算结果表明,当温度低于600℃时,Cl主要以固态KCl的形式存在；在温度超过600℃,热转化中Cl的气化析出随温度升高而增加,在氧化性气氛下该趋势加剧.管式炉实验与理论计算的生物质Cl析出率随温度升高的变化趋势总体吻合,但是析出份额上有显著差异.     

某秸秆电站燃料的燃烧特性实验研究

用热重分析法对华北地区某秸秆电站2种主要燃料(小麦、玉米)的燃烧过程及其动力学规律的进行了实验研究。并分析了生物质直燃锅炉积灰结渣严重的原因。实验中以20℃/min的升温速率分别对小麦和玉米秸杆进行了空气气氛下的燃烧实验,得到了反映2种生物质秸秆燃烧过程的燃烧特征参数。结果表明,2种秸秆在不同的燃烧区间的燃烧动力学参数有较大差别。     

循环流化床秸秆燃烧中的碱金属迁徙转化研究

为了探索碱金属在秸秆流态化燃烧中的迁徙转化规律,在0.5MWt规模的循环流化床试验台上以稻秆为原料进行了燃烧温度较低的正常工况和作为对照的高温工况燃烧试验,试验中对各工况床料取样并进行测试分析.研究发现秸秆原料中的可溶性钾在正常工况下可部分以水溶性钾盐的形式包覆在床料颗粒表面,质地疏松,易于剥落;而高温工况中床料颗粒表面的含钾物质性质发生变化,可溶性钾盐存在相当程度的气相挥发和向复杂硅酸盐转化的趋势,形成的附着物致密光滑,呈局部熔融状态.试验表明燃烧温度对碱金属物质在床料表面迁徙转化影响显著,燃烧温度关系到流化床中能否顺利进行秸秆的持续燃烧.     

两种生物质燃烧性能及燃烧动力学特性的研究

采用热分析仪对内蒙古地区两种产量较大的生物质—玉米秸秆和小麦秸秆进行了热重实验,比较了燃烧特性,计算了燃烧反应动力学参数。结果表明挥发份的析出燃烧阶段是两种生物质燃烧的主要阶段。小麦秸秆的综合燃烧特性比玉米秸秆好。两种生物质在挥发份析出燃烧阶段的活化能及频率因子均高于焦炭燃烧阶段的活化能及频率因子。