生物质燃烧过程中Cl及碱金属K、Na的析出特性

针对生物质高氯、高碱金属含量导致的直接燃烧产生的受热面腐蚀问题,对生物质燃烧过程中Cl、K和Na的析出规律进行研究。使用马弗炉在500~900℃下燃烧麦秆、稻秆、玉米秆、棉花秆和油菜秆5种生物质,对灰样进行XRF和XRD分析,获得上述物质中Cl、K和Na的析出规律。结果表明:在500~600℃下燃烧时,少量Cl和K析出;在600~800℃下燃烧时,大量Cl和K以KCl形式析出;当燃烧温度高于800℃以上,除油菜秆外所有生物质中Cl和K的析出非常缓慢。在500~900℃下燃烧时,生物质灰样中Na含量变化均很小。     

生物质成型燃料链条锅炉结渣特性试验研究

为研究生物质成型燃料的结渣特性,本文采用生物质成型燃料链条锅炉燃烧设备,选择5种生物质成型燃料,采用工业锅炉节能监测方法和结渣率测定方法,对炉膛温度、过量空气系数及炉渣成分和灰熔融特征温度等对结渣率的影响进行了试验研究。试验结果表明,炉膛温度越高,过量空气系数越高,结渣率就越高;对大多数生物质成型燃料来说,软化温度越低,结渣率越高;当软化温度超过1 368℃时,不会发生结渣,燃用生物质成型燃料的锅炉,炉膛的出口烟温应低于1 000℃,可以减少结渣。另外,结渣也与生物质灰渣中的Si元素、碱金属元素及碱土金属元素有关,碱土金属可以抑制结渣,而碱金属和Si元素可促使结渣,从而为设计适合生物质成型燃料燃烧设备及改善燃料的燃烧性能提供依据。     

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.     

高碱煤燃烧过程中灰中主要元素的迁移规律

针对我国新疆高碱煤燃烧过程中的强沾污、结渣特性,对某300MW亚临界高碱煤锅炉炉内各受热面的沾污灰样进行了XRF和SEM-EDX分析.结果表明:在800~1 100℃烟气温度区间内,灰样中CaO、MgO和SO3的质量分数较高;当烟气温度降低至600~800℃时,灰样中Na2O、Fe2O3和SO3的质量分数较高,Na2SO4、CaSO4和NaFeSO4等物质是导致高碱煤燃烧过程中高温对流受热面发生严重沾污的主要原因;669~915℃烟气温度区间内的灰样发生初始熔融的温度及其所对应的液相质量分数要高于其他部位的灰样;灰样C颗粒表面附着粒径为2~4μm的富含Na、S的Na2SO4等颗粒,而钠的硫酸盐在高温下具有较高的黏性和较低的熔点,这是导致该温度下发生严重沾污的主要原因之一.     

新疆棉杆直燃特性分析

为实现新疆棉杆的生物质能合理利用,以新疆乌苏市皇宫镇的棉杆为典型样本,进行生物质燃烧特性研究。对棉杆样品进行了工业分析和热重分析,对其燃烧产物-灰样进行熔融烧结实验和汞含量分析。利用X射线荧光光谱仪对完全燃烧温度分别为400、600、800℃的灰样的微量元素成分进行分析,并对灰样中重金属汞含量进行测定。研究发现:棉杆的燃烧过程经历了2个失重峰值,当燃烧温度到达800℃时,棉杆的失重率几乎为零;灰样中K元素含量随温度升高而减少;Cl元素含量在燃烧温度为400和600℃时基本一致,当燃烧温度升高到800℃时,Cl几乎全部析出,灰样中的其它元素含量基本没有变化。400℃灰样中金属元素主要以碳酸盐、硅酸盐和氯化物的形式存在;600℃时灰样中形成的化合物较为复杂;800℃灰样中金属元素主要以氧化物的形式存在。棉杆中的汞含量远低于现有电站的燃煤含量,其燃烧的固体产物灰中的汞含量也比煤灰少。     

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.     

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。     

稻壳与木屑燃烧和灰结渣特性对比分析

分别从稻壳和木屑的工业分析和热重试验分析其着火特性和燃烧特性,再以稻壳和木屑分别在600、800℃成灰灰样为研究对象,通过射线荧光(XRF)、X射线衍射(XRD)进行研究分析,从微观角度对稻壳、木屑燃烧和灰熔融特性进行深入研究。研究发现:稻壳比木屑更难于着火,其着火温度高且燃烧性能差。XRD分析数据显示:稻壳在600℃下成灰灰样未成晶相,在800℃下成晶相较好,其物相以石英和方石英为主,存在少量莫来石晶体;600℃下制成的木屑灰中主要存在SiO_2、CaO和CaCO_3,而800℃下制成的木屑灰中SiO_2和CaCO_3,两种灰中还存在少量CaSO_4、K_2SO_4、Al_2O_3等晶相结构。XRF分析数据显示:稻壳灰中SiO_2含量较高,而木屑SiO_2和CaO含量较高,木屑和稻壳含有少量K碱金属,600℃下制成的灰中含有少量Cl元素,而800℃下未检测出Cl元素。稻壳和木屑中硅铝比较大,碱金属含量较低,根据煤炭标准的综合判别指数分析得出,稻壳和木屑在600、800℃成灰灰样结渣均较严重。     

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。     

城市生活垃圾焚烧飞灰与稻壳灰共熔特性试验研究

以生物质稻壳燃烧提供飞灰熔融能量,协同补充助熔剂为思路,开展稻壳灰与飞灰共熔特性研究．研究结果表明,飞灰中掺混20%和30%稻壳灰时,混合灰样品流动温度最低,分别为1 316℃和1 321℃;稻壳灰掺混量在20%～35%之间,处理温度高于1 350℃时,可生成玻璃体质量含量高于85%的熔渣,熔渣中主要元素为Si、Ca和O,痕量元素为Na和K元素,Cl几乎全部从残渣中去除,确保了熔渣长期安全性．此外,重金属浸出检测结果表明,1 300℃以上,混合灰热处理残渣中的Pb、Zn、Cr、Ni、Cu、Cd的浸出浓度远小于毒性限值,为一般固废,证明了稻壳同时作为飞灰熔融燃料和助熔剂的潜力,为燃料式飞灰熔融工艺开发提供依据．     

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。     

生物质成型燃料技术及应用前景

分析了现国内生物质电厂集中存在的燃料问题,而生物质成型燃料能够解决秸秆运输、储存、防火等问题,具有广阔的发展前景。对比介绍了生物质成型技术,分析生物质成型燃料的燃料特性。结果表明,生物质成型燃料可以改善燃烧特性,燃烬时间长,有利于提高生物质灰熔点。     

生物质燃烧过程中氯及钾析出特性研究

氯和钾在燃烧过程中以气态析出,是引起生物质直燃锅炉受热面积灰及腐蚀问题的主要原因,利用马弗炉在650、700、750、800和850℃5个温度下燃烧麦秆、稻秆、玉米秆、棉花秆、油菜杆和稻壳6种生物质,分别使用离子计和原子发射光谱法测量吸收液中的氯和钾浓度,研究这6种生物质燃烧过程中氯和钾的析出特性。结果表明:不同温度下,Cl和K以气态析出的量有明显差别,保持温度低于750℃即可有效抑制两者析出进入烟气。     

单颗粒玉米秸成型燃料管式炉燃烧特性实验

为了设计和优化玉米秸成型颗粒燃烧机,在卧式管式炉中实验研究了燃烧条件(炉温、颗粒长度、空气流量)对单个玉米秸成型颗粒燃烧过程的影响。结果表明:炉温700℃时,固体的熔融和烧结会阻碍燃烧过程;成型颗粒内部温度和炉温有一定的差别,各温度(500～900℃)下燃烧灰的水溶性较低,均13%;成型颗粒长度(20～50 mm)、空气流量(150～550 L/h)对燃烧过程的影响很小;与木质颗粒相比,玉米秸成型颗粒热解强度低,燃烧时间更长。实验结果将为秸秆颗粒燃烧机的设计和优化提供参考。     

桉树类生物质燃烧飞灰可燃物含量分析方法研究

通过灰成分分析、热重-差示扫描量热-傅里叶红外光谱分析联用(TG-DSC-FTIR)试验,对桉树类生物质锅炉燃烧后飞灰可燃物含量的分析方法进行了研究.结果表明:桉树类生物质燃烧后飞灰中含有多种金属化合物,在空气高温加热过程中会同时发生缓慢氧化反应、碳酸盐分解反应、碱金属氯化物的蒸发过程,影响其中可燃物含量的准确测量;灰中可燃物燃烧温度约在350~550℃范围内,采用低浓度硫酸酸洗对灰样进行预处理,可排除碳酸盐分解反应、碱金属及氯元素的蒸发过程对可燃物含量测量的干扰,且以10K/min及以下的低升温速率加热时灰样中化合物不会发生缓慢氧化反应,使灰中可燃物含量测量结果较为准确.     

生物质灰熔融电容测试实验研究

提出一种利用电容测量生物质灰渣熔融状态的方法,以低熔点的玉米芯灰为样品进行测试,并与X射线荧光分析(XRF)、X射线衍射分析(XRD)、热重-差热分析(TG-DSC)结果进行比较。实验结果表明:玉米芯灰样在600~1000℃加热过程中质量的减少主要由灰分中KCl随加热过程挥发所致,并影响灰熔融温度预测结果;灰样烧结温度为800~900℃,电容测试结果为825℃,TG-DSC测试结果为875℃,灰熔点仪测试结果为990℃。电容测量结果与灰样熔融结渣情况一致,电容变化可准确反映灰样相变情况。与常规灰熔点测试和热重分析相比,该方法可实现实时监控测量,并减小测试过程中碱金属元素受热挥发造成的误差。     

成型工艺参数对生物质热压成型燃料理化特性的影响研究

以棉秆、木屑为研究对象,分别将2种单一生物质原料和二者质量比为1∶1的混合原料进行热压成型,利用热重分析仪考察成型燃料的燃烧性能,并通过差示扫描量热仪、电子万能试验机研究不同成型温度和成型压力条件下成型燃料物理性质的变化规律,以反映草本生物质与木本生物质的成型规律及燃料物性的差异。结果表明:棉秆成型燃料燃烧性能较好,但灰分产率较大、热值较低,将2种生物质原料混合制得的成型燃料综合燃烧性能较好。随着成型温度的升高(室温～105℃),成型燃料的表观密度和抗压强度均呈先增后减的趋势,其中棉秆成型燃料的表观密度增幅较小,而抗压强度增幅较大,且远大于木屑成型燃料,但在木屑中掺混棉秆并未使混合成型燃料的抗压强度得到有效提高。随着成型压力的增大(40～80MPa),成型燃料的表观密度和抗压强度均呈增强的趋势,其中棉秆及混合成型燃料的表观密度和抗压强度增幅均较大,而木屑成型燃料的增幅较小。     

泰国生物质燃料的燃烧特性分析与锅炉设计建议

针对泰国的生物质燃料稻壳、玉米芯、甘蔗渣、棕榈纤维、棕榈壳、棕榈油串和桉树皮,给出了它们的元素分析、工业分析和灰熔点分析。结果表明,稻壳与棕榈壳的水分低、热值高,灰的流动温度高于1 300℃。玉米芯、棕榈纤维和棕榈油串的Cl含量均超过0.1%,灰的流动温度在1 000~1 200℃。甘蔗渣和桉树皮的净热值在6 845~7 638 k J/kg,灰的流动温度高于1240℃。根据燃料特性,提出了有关锅炉设计的建议措施。     

城市固体废弃物中氯含量的分析方法比较

低品位固体燃料如固体废弃物和生物质等通常含有氯元素（Cl）。在热化学过程中,燃料中的Cl会对颗粒物的排放和设备的运行造成一定的影响,并造成设备的腐蚀,因此有必要准确地量化燃料中的Cl含量。本文利用已有的Cl测定方法如燃烧法（氧弹燃烧法、艾士卡法）、水萃取法和XRF法对纯NaCl、PVC和固体废弃物模拟组分和厨余沼渣中的Cl含量进行检测和比较,提出一套能准确定量出含多种氯化物的城市固体废弃物中Cl含量的方法。结果表明,单一采用燃烧法、水萃取法和X射线荧光（XRF）法均无法准确量化城市固体废弃物中Cl的含量,而采用水萃取联合艾士卡法可以较准确地检测出城市固体废弃物中的Cl含量。     

生物质燃烧过程中K元素的迁移特性

在生物质热转化过程中,一部分K元素会进入到气相,造成锅炉高温对流受热面上的积灰结渣和高温腐蚀问题,严重威胁锅炉的安全运行.以自行设计的固定床实验系统研究了典型生物质燃料燃烧过程中K元素的迁移特性,考察了温度、时间和掺混燃烧的影响.结果表明,随着温度的升高,燃料中水溶性K会减少,难溶性K和气相析出K会增加.当温度为700～900,℃时,随着反应时间的增加,小麦秸秆中K元素的析出率逐渐升高,且有一部分醋酸铵溶K和盐酸溶K转化为难溶K,另一部分水溶性K转化为气相K析出.掺混了稻壳后玉米秸秆的灰产率会增大,且在燃烧温度较高时掺混高硅燃料对玉米秸秆中K元素的释放会产生一定影响.