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。     

贝壳对生物质气化的催化作用研究

贝壳的主要成分为CaCO3,以贝壳为催化剂考察其对木屑生物质气化的催化效果。通过在不同剂料比及温度条件下生物质的的产气特性实验发现:水蒸气气氛中贝壳对木屑生物质最佳催化温度在750~950℃之间;贝壳主要加快催化含碳大分子裂解,气化效率与产气中H2+CO总含量以及H2/CO比有关;水蒸气气氛下,当温度为950℃、剂料比为20%时,碳转化率为94%,物料能量转化率为81%,比同温度下纯生物质的碳转化率和能量转化率分别提高了10.3%和6%。     

TP347 H在生物质锅炉过热器气相条件下的腐蚀特性(Ⅱ)

模拟生物质锅炉过热器区的气相条件以及过热器管壁沾灰状况,在500～600℃范围内对奥氏体不锈钢TP347H进行了腐蚀试验研究.通过测定试样的增重量,得出了腐蚀动力学曲线;利用配有能谱分析仪的扫描电镜和X射线衍射仪,对试样腐蚀后的形貌结构、元素含量和腐蚀产物的组成成分进行了分析.结果表明,当试片表面存在生物质灰时,TP347H的腐蚀速率比无灰大大增加;沾有生物质灰的TP347H对反应温度非常敏感,随着反应温度的增加,TP347H的抗腐蚀性能逐渐降低.     

生物质与煤掺烧的实验研究

利用热重分析法,在不同条件下,对单一生物质、煤及其混合物的燃烧特性进行分析,研究了阳泉煤、稻壳、麦秆和松木屑的挥发分初析温度、挥发分最大释放速率、固定碳最大燃烧速率、燃尽温度等燃烧特性参数。由实验得知,生物质的燃烧时间比煤提前,生物质在燃烧过程中有两个明显的失重阶段,而煤只有一个明显的失重阶段。通过掺混可以使煤的着火时间缩短,着火温度降低,延长了整个燃烧的温度区间,使煤能更好地燃尽,使燃料的燃烧特性得到了优化。     

生物质与煤混合热解特性的研究

采用热重分析法(TGA)对几种常见天然生物质(麦秆、棉秆和杨木屑)、两种不同变质程度的煤以及两者混合物的热解特性进行了研究。试验升温速度5℃/min,终温850℃。结果表明:生物质热解温度低,热解速度快,而煤相对热解速度慢,热解温度高,随煤变质程度提高,TG曲线向高温区移动,热解温度升高,最终失重率减小,试验无烟煤和烟煤的最终失重率分别为17%和30.07%。生物质与煤混合热解时,总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征,但从实际微分曲线与按比例折算后的曲线比较结果看,400℃之前,生物质对煤的热解影响不明显,在400℃之后,生物质的加入对煤的热解产生抑制作用,煤的热解速率降低,煤的挥发分越低,抑制作用越强。     

生物质与塑料类垃圾混烧过程的重金属迁移特性

为了研究生物质与塑料类垃圾混烧对失重率和重金属Pb,Cu,Zn迁移特性的影响,利用管式炉和原子吸收分光光度计对木、纸、橡胶、再生PE、再生PP、再生PS和再生PVC 7种组分进行燃烧试验。结果表明:1)生物质与塑料类垃圾混烧会不同程度地降低样品失重率,纸比木降幅更明显;2)单样燃烧时,900℃下Pb的挥发率可达85%以上,1 000℃下4种塑料中Cu的挥发率可达85%以上,高温阶段Zn的挥发率明显上升;3)纸与除PVC外的塑料混烧可以使Pb固定在底灰中;4)木、纸分别与PVC和橡胶混烧,可以使Cu固定在底灰中;5)木与除橡胶外的塑料混烧、纸与PS混烧,均可使Zn固定在底灰中。     

辣椒秆灰熔融特性分析

分别对辣椒秆在400、600、815℃成灰灰样进行X射线荧光(X-ray fluore scence,XRF)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析、灰熔融烧结及热重(thermo gravity,TG)试验。研究发现:不同温度成灰的形貌及元素比例均存在较大差异,成灰过程均未出现熔融结渣。但按煤质熔融特性指标进行理论计算的结果表明各温度成灰均已严重结渣,而灰熔点烧结仪试验发现各成灰温度灰样其变形、软化、半球和流动温度一致,均高于1100℃。对灰样进行TG实验,表明1100℃以后不同温度成灰的组分已一致,各温度成灰灰样含相同的起骨架支撑作用的高温熔融物质。XRF分析数据显示:随着成灰温度从400℃升高至600℃,灰样内K含量减少8.2%,Cl含量不变;当温度进一步升高至815℃,K含量减少16.6%,而Cl几乎全部析出。XRD分析表明:3个温度下灰样均含石英、铁酸钾、单钾芒硝与方镁石。400℃成灰还含方解石、碳酸钾钙石及钾盐,600℃时方解石与碳酸钾钙石消失,碳酸盐分解释放CO2,生成硅化钙,815℃成灰钾盐消失生成沸石。辣椒秆灰样的熔融特性主要取决于方镁石、石英、铁酸钾、单钾芒硝、沸石及硅化钙6种物质所生成的起骨架支撑作用的高温共融体。因此,实验中无论灰化温度为多少,其熔融特性均一致,评判辣椒秆生物质灰的真实熔融特性不应遵循煤质指标,而应从其本身所形成的共融物着手。     

多种生物质与煤掺混燃烧灰熔融特性研究

选取贫煤、秸秆、污泥和中药渣为研究对象,通过灰熔融性的测定实验,确定各实验原料及其掺混样品的软化温度,并对其结渣特性进行研究。结果表明：贫煤的软化温度高于1 500℃,生物质的软化温度由高到低依次为药渣、污泥、秸秆。煤属于中度偏轻微结渣,3种生物质均属于严重结渣。秸秆和煤掺混后,在小于30%的掺混比例下,对混合灰的结渣特性影响较小,属于中度结渣;污泥、药渣和煤掺混,随着掺混比例的增大,结渣倾向加重。掺混秸秆混合物的灰融特性最好,其次为污泥,掺混药渣的灰融特性最差。     

稻壳与水蒸气分段热解气化流程模拟

生物质分段热解气化工艺通过提升反应温度提高碳转化率、降低焦油含量。该工艺过程中利用部分生物质热解气化产气在气化炉外部的燃烧器进行燃烧产生高温烟气,为热解、气化过程提供热量。该文选取稻壳为原料,利用Aspen Plus软件,模拟稻壳与水蒸气分段热解气化工艺过程,该过程考虑了热量回收与利用以及产气的部分循环利用,通过流程模拟,分析了气化温度、水蒸气通入量对产气各组分的产量、碳转化率、产气低位热值的影响。结果表明:利用总产气量的15.4%~20.5%用于燃烧可实现分段热解气化工艺的热量自给。随着气化温度的升高,产气中H2和CO含量增加,碳转化率升高,产气低位热值在气化温度为700℃时最低,随后逐渐升高;水蒸气的通入量增加会提高H2和CO2的产量,使碳转化率升高,产气低位热值降低;在气化温度为800~1 000℃内,w(H2O)/w(B)0.15(水蒸气与生物质质量比)时,CO的产量随水蒸气的通入量增加而减少,碳转化率接近100%。     

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。     

稻壳与水蒸气分段热解气化流程模拟EI北大核心CSCD

生物质分段热解气化工艺通过提升反应温度提高碳转化率、降低焦油含量。该工艺过程中利用部分生物质热解气化产气在气化炉外部的燃烧器进行燃烧产生高温烟气,为热解、气化过程提供热量。该文选取稻壳为原料,利用Aspen Plus软件,模拟稻壳与水蒸气分段热解气化工艺过程,该过程考虑了热量回收与利用以及产气的部分循环利用,通过流程模拟,分析了气化温度、水蒸气通入量对产气各组分的产量、碳转化率、产气低位热值的影响。结果表明：利用总产气量的15.4%~20.5%用于燃烧可实现分段热解气化工艺的热量自给。随着气化温度的升高,产气中H2和CO含量增加,碳转化率升高,产气低位热值在气化温度为700℃时最低,随后逐渐升高;水蒸气的通入量增加会提高H2和CO2的产量,使碳转化率升高,产气低位热值降低;在气化温度为800~1000℃内,w（H2O）/w（B） 〉0.15（水蒸气与生物质质量比）时,CO的产量随水蒸气的通入量增加而减少,碳转化率接近100%。     

生物质灰成分测试中的偏差问题分析

灰成分是表征燃料特性时常用的一项重要指标,但生物质的灰成分分析结果总和常远低于100%,经分析发现主要是由于在生物质灰成分分析中忽略了氯的含量以及不准确的碱金属化合物表示两种原因造成的。该文确认了生物质低温成灰的重要性,然后参考煤和生物质各自的分析标准对常见的2种煤和3种生物质的灰成分进行了分析,发现部分生物质灰成分偏差达到20%以上。选取麦草灰做X射线衍射(XRD)物相分析,结果表明生物质灰中碱金衍属的氯化物远高于其氧化物。结合XRD分析结果,发现将氯作为灰成分的一项来计量仍有不合理之处。在分析对比灰成分的表达形式后,提出生物质灰成分中需要同时计算碱金属的氯化物和氧化物的结论,并尝试给出了碱金属的氯化物和氧化物的计算方法和分配原则。通过在利用该方法重新计算3种生物质的灰成分后,得到了比较合理的结果。     

基于响应面法的生物质半焦催化气化试验

以海泡石为载体制备生物质气化的碱金属催化剂,开展了低温水蒸气条件下的麦秸半焦催化气化试验。采用响应面设计法,进行3-level中心组合设计试验,构建半焦气化性能指标(氢气产率RH2、碳转化率XC、反应速率YC)与催化剂制备参数(K2CO3负载量、催化剂煅烧温度)的响应曲面,对半焦气化性能进行效应分析和优化。研究结果表明:K2CO3负载量对半焦气化反应的影响极显著;催化剂煅烧温度对氢气产率、碳转化率影响显著;二者对氢气产率、碳转化率还存在一定的交互效应。利用Design Expert软件优化,得到最佳的催化剂制备参数为:煅烧温度728℃、K2CO3负载量25.8%,在此优化条件下的试验结果显示RH2?103.67 mol/kg、XC?96.48%、YC?1.28%/min,与模型预测值一致。气化温度对半焦气化有着重要的影响,低于700℃时,气化反应受到抑制,且试验表明海泡石是生物质低温气化制取富氢气体的一种合适的催化剂载体。     

基于响应面法的生物质半焦催化气化试验EI北大核心CSCD

以海泡石为载体制备生物质气化的碱金属催化剂,开展了低温水蒸气条件下的麦秸半焦催化气化试验。采用响应面设计法,进行3-level中心组合设计试验,构建半焦气化性能指标(氢气产率RH2、碳转化率XC、反应速率YC)与催化剂制备参数(K2CO3负载量、催化剂煅烧温度)的响应曲面,对半焦气化性能进行效应分析和优化。研究结果表明:K2CO3负载量对半焦气化反应的影响极显著;催化剂煅烧温度对氢气产率、碳转化率影响显著;二者对氢气产率、碳转化率还存在一定的交互效应。利用Design Expert软件优化,得到最佳的催化剂制备参数为:煅烧温度728℃、K2CO3负载量25.8%,在此优化条件下的试验结果显示RH2?103.67 mol/kg、XC?96.48%、YC?1.28%/min,与模型预测值一致。气化温度对半焦气化有着重要的影响,低于700℃时,气化反应受到抑制,且试验表明海泡石是生物质低温气化制取富氢气体的一种合适的催化剂载体。     

掺烧生物质对660 MW燃煤机组锅炉影响研究

生物质能源是零碳燃料,在我国能源转型以及“碳中和”战略中处于极其重要的地位,基于某660 MW机组直流摆动式四角切圆超临界燃煤锅炉,开展秸秆生物质掺烧试验,研究掺烧量对燃烧特性、飞灰可燃物、锅炉效率以及水泥特性的影响。结果表明:在不新增加设备情况下,利用原有F层制粉系统可将生物质压型块粉碎、磨制后送入顶层燃烧器区域;在600 MW和500 MW负荷,掺烧生物质30、40、50 t/h（掺烧质量比为11.8%~19.7%）,炉内保持正常着火和稳定燃烧,未见着火提前现象,炉膛出口烟气温度变化未超过30 ℃,锅炉效率始终保持在93.9%~94.1%,且掺烧生物质对NOx、SO2影响甚微;掺烧生物质后的粉煤灰28天强度活性指数在75%以上,且安定性、需水量、比表面积、安定性、抗折强度符合建筑用材标准。     

超超临界1000MW机组加装SCR烟气脱硝装置后煤灰的变化特征分析

某超超临界1 000 MW机组加装选择性催化还原(SCR)烟气脱硝装置后空气预热器板结灰明显增加。对此,通过振筛机和标准筛,以及煤灰热重试验,对板结灰和飞灰进行了实验对比。结果表明:板结灰的热解失重量为10.5%,而飞灰的热解失重量不足1%,差异明显;升温速率对飞灰失重影响非常小;在粒径小于125μm时,飞灰中可燃物质量分数比较均匀,而当粒径大于125μm时,飞灰可燃物质量分数显著升高;粒径在≥50~63μm的飞灰中可燃物含量最高。     

大型电厂煤粉炉掺烧成型生物质试验

在某国内300 MW燃煤锅炉机组上利用已有磨煤机系统对成型生物质进行粉碎并送入炉内燃烧。试验对已有磨煤机系统磨制生物质粉料的可行性和安全性进行了分析,研究了生物质掺烧对煤粉炉燃烧特性的影响,并进一步重点对掺烧生物质产生的飞灰能否用于建筑行业进行了测试分析。试验结果表明:辊式磨煤机的直吹式制粉系统,可用于成型生物质的破碎和输送;生物质燃烧器喷口火焰稳定,NOx和SO2排放略有降低,掺烧生物质不会影响煤粉的正常燃烧。对飞灰的混凝土特性测试表明:在本试验的掺烧量范围内,生物质掺烧不会影响电厂飞灰在建筑行业的正常使用。     

串行流化床生物质催化制氢模拟研究

氢是未来理想的清洁能源,寻求大规模的、洁净的、廉价制氢技术是各国科学家共同关心的问题。该文提出串行流化床生物质制氢技术,将生物质热解气化和燃烧过程分隔开,气化反应器和燃烧反应器之间依靠催化剂颗粒进行热量传递,分析了串行流化床生物质制氢的化学反应机理,实现生物质催化气化高效制氢。利用Aspen Plus软件,建立串行流化床气化反应器模型,对生物质催化气化制氢进行了模拟计算,研究了气化过程中温度、催化剂种类(方解石、菱镁矿和白云石)、以及催化剂与生物质配比等变化因素对生物质气化制氢的影响。结果表明催化剂中CaO组分对生物质气化制氢过程的催化作用非常显著,气化反应温度为 700-750℃时较为适宜。     

东北地区草本生物质灰熔融及结渣特性实验研究

选取我国东北地区7种典型生物质为研究对象,通过X射线衍射谱图分析、X射线荧光光谱分析、扫描电子电镜形貌分析和X射线能谱分析,结合生物质灰的灰熔融温度测定结果、生物质灰锥面积收缩率曲线以及由碱金属氧化物(K2O、Na2O)、碱土金属氧化物(MgO、CaO)和Al2O3、SiO2组成的三元体系,对7种典型生物质灰的沾污特性...     

磷酸铁锂正极材料制备与电性能研究

以氧化铁和磷酸二氢锂为原料,采用碳热还原法制备磷酸铁锂正极材料.在材料前驱体中掺入的碳含量为10%.用X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)和扫描电镜(SEM)分析方法来研究不同温度条件(600～800℃)对磷酸铁锂材料的物相结构和形貌的影响.研究结果表明:反应温度对产物的结构和性能有影响,颗粒的粒径随着温度的升高而增大.在650℃、700℃和750℃下15 h合成LiFePO4/C电性能都比较好,以750℃条件为最佳.在750℃条件下烧结的材料,以0.1C倍率放电,首次放电比容量为138.7 mAh/g,充放电循环60次比容量基本上不衰减.