不同灰化温度下准东煤碱/碱土金属的析出特性

实验考察了不同灰化温度下3种不同矿区的准东煤碱/碱土金属的析出特性。结果表明,随灰化温度升高,灰分含量减少,减少程度与煤灰成分有关;不同矿区准东煤灰中碱金属、碱土金属以及氯元素含量差别较大;灰化温度对碱金属 Na、K 元素析出的影响因煤样矿区不同而迥异,与碱金属的赋存形式有关;实验温度范围内(500～815,℃),碱土金属Ca、Mg元素的析出基本不受灰化温度的影响;煤灰中氯元素对碱金属的释放特性有影响。     

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。     

稻壳热解碳化过程典型无机元素迁移状况实验分析

生物质利用过程中,典型无机元素(尤其是K和Cl)的释放特性及迁移规律对设备的设计和运行参数制定至关重要。文中通过固定床热解碳化实验系统,详细研究了稻壳在惰性气氛下热解碳化过程中典型无机元素(K、Cl)的迁移状况及其与热解温度和时间的变化关系。实验结果得出稻壳中K和Cl元素在热解碳化过程中随着反应温度的提高逐步向气相产物析出,其中Cl元素在400℃已析出大部分(70%),其释放量随温度的增加快速增长,并与热解碳化过程的失重率呈现一定的线性关系; K元素析出主要集中于400℃以下及700℃以上两个区间,总释放率相比于Cl元素较低,当反应温度大于700℃后,K的释放速率显著增加。研究表明:在设计热解碳化设备时,应将反应物温度设计低于700℃,在合理利用稻壳资源的同时避免了无机元素引起的积灰结渣问题。     

藻类和木质生物质与烟煤掺混燃烧结渣特性

文章利用沉降炉系统开展了河南烟煤与海草和桃木两种生物质的混燃成渣特性实验,对混燃灰的理化性能、矿物质转化过程及其聚集成渣的趋势进行了研究。研究结果表明:藻类生物质海草能够加剧混燃灰渣颗粒的聚集成块趋势,而木本生物质桃木仅造成混燃灰颗粒粒径的略微增长;掺混海草导致混燃灰中的碱金属,Cl和S元素含量增加,灰渣中出现大量低熔点的长石和类长石矿物质,从而增强了灰渣的黏附能力,表现为由包覆引起的成渣机制;掺混桃木的混燃灰因含有较高的Ca和Fe等元素,从而生成了较多的能够抑制低温共熔物形成的钙质硅(铝)酸盐,其提高了混燃灰的熔融温度,并减缓了成渣趋势;藻类生物质中的碱金属,Cl和S等元素除对成渣过程有较大影响外,还会引起冷凝腐蚀等问题,从而对其资源化应用产生负面影响。     

神华煤液化残渣热解过程中氮析出的规律

在氩气氛围下,利用固定床反应器,对神华煤液化残渣从600°C到1200°C进行热解试验,研究了燃料中Tar-N、HCH-N、NH3-N、Char-N的析出规律,以及燃料中氮的分布特性。发现NH3的析出量在1000°C左右达到最大值而后略有降低,HCN-N的析出量随热解温度的升高而增加,Char-N的含量呈现反趋势下降。Tar-N的析出量在整个温度范围内都比较少,基本不随温度而变化。同时,通过对3种不同粒径燃料氮析出结果的对比,发现粒径对含氮物质析出影响不大;通过对4个不同热解时间的研究,发现HCN-N的析出比NH3的析出快。图6表1参9     

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。     

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。     

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.     

生物质灰熔融温度预测模型的研究

基于生物质灰成分和熔融温度实测数据构成的数据样本分析了灰成分对灰熔融性的影响,采用回归分析方法建立了灰熔融温度预测模型,并对回归方程的显著性及准确性进行了检验.结果表明:SiO2、CaO、K2O、SO3和P2O5对生物质灰熔融性的影响具有双重性;MgO和Na2O对生物质灰起助熔作用;该预测模型适用于预测生物质灰熔融温度,具有工程应用价值.     

粒径对燃煤电站飞灰元素质量分数分布的影响

对燃煤电站不同粒径飞灰样品进行了扫描电镜、X射线衍射、电子探针和离子色谱分析,研究了燃煤飞灰中元素质量分数随飞灰粒径的变化规律,分析了过量空气系数对飞灰中元素质量分数分布的影响,并将其与电加热沉降炉的试验结果进行了比较.结果表明:Na、S、Ca和Cl元素的质量分数分布随粒径改变整体上呈负相关变化;Al、Si、K和Fe的质量分数分布随粒径改变整体上呈正相关变化;粒径为25～45 μm飞灰中元素的质量分数分布随过量空气系数的变化呈现明显的规律性,而粒径＞45～75 μm飞灰中元素的质量分数分布随过量空气系数变化的规律不明显;在200～350℃时,加热温度对飞灰中Cl和S元素的质量分数分布无影响.     

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.     

O_2_CO_2气氛下痕量元素迁移特性试验研究

在管式炉上进行徐州烟煤的燃烧试验,采用电感耦合等离子体光谱质谱联用仪(ICP-MS)对燃烧剩余灰渣进行测定.研究了不同温度和不同燃烧气氛(空气气氛和O2/CO2气氛)下痕量元素的迁移特性.结果表明,煤燃烧过程中,痕量元素Cr、Mn、Ni、Zn、Cd、Pb在灰渣中富集,As挥发率达70%以上.随着温度的升高,大部分痕量元素在灰渣中的含量降低,Mn、Ni、Cr在灰渣中的含量相对比较稳定.O2/CO2气氛下,各元素随温度的变化趋势并未受到影响,但整体上O2/CO2气氛下各痕量元素在灰渣中的含量要大于空气气氛下的,随着温度的升高,O2/CO2气氛和空气气氛下痕量元素在灰渣中的含量越来越接近,说明燃烧气氛对痕量元素迁移的影响随温度升高而减弱.     

生物质快速热解特性研究

采用管式炉试验台对中国3种典型生物质(谷壳、玉米秆和棉秆)快速热解过程中生成气的析出情况及碱/碱土金属析出规律进行研究.结果表明:3种生物质快速热解过程中CO、CH4和CO2同时析出,CO为主要析出气体,CH4和CO2的析出量明显低于CO.样品中碱金属的析出比碱土金属快,Na的析出率最高且其析出与样品挥发分的析出同步,可认为释放的Na以有机钠为主.碱金属的析出率最终都在60％～80％,而碱土金属的析出率最终都在30％～40％,余下的碱土金属都残留在灰分中.     

生物质循环流化床锅炉掺烧防腐蚀剂的试验研究

在亚洲最大的50 MW生物质循环流化床直燃锅炉上进行了掺烧防腐蚀剂的燃烧试验,防腐蚀剂采用多孔膜结构,主要成分是MgO、高岭土、活性Al₂O₃和发泡剂,试验结果表明：掺烧防腐蚀剂不会降低锅炉热效率,且能够有效地降低飞灰中K、Cl元素的含量,将其固留在炉渣中。当防腐蚀剂添加量占总燃料质量的3%时,飞灰中的K元素含量由7.62%下降为5.69%,Cl元素含量由3.86%下降为2.35%;而炉渣中的K元素含量由4.03%上升为4.71%,Cl元素含量由756.58 mg/kg上升为1 121.31 mg/kg;同时烟气中的HCl排放量由25 mg/Nm3下降为15 mg/Nm³,NO含量由268 mg/Nm3上升为309 mg/Nm³。     

准东五彩湾煤中碱/碱土金属含量及迁移特性试验研究

了解新疆准东煤中碱金属不同赋存形态的含量及其在燃烧过程的迁移特性对于了解准东煤燃烧过程中的沾污结渣特性具有重要意义。采用以去离子水、醋酸铵溶液、盐酸为萃取剂的有序萃取法测量准东五彩湾煤中不同赋存形态的K、Na、Ca、Mg,研究了不同萃取时间、粒径下煤燃烧过程中碱/碱土金属的迁移特性。结果表明,采用有序萃取法测量煤中Na、Ca和Mg含量的推荐测量时间为12 h,而K的则应大于24 h;从大粒径准东五彩湾煤中萃取得到的水溶性Na、Ca、Mg含量相对较少,醋酸铵溶性、盐酸溶性和不溶性含量受粒径影响不大;煤中Ca含量较高,Na、Mg含量次之,K含量较低;可溶性Na占煤中Na的质量分数为90%。Ca和Mg主要以醋酸铵溶性成分存在,可溶性成分占比高达90%;准东五彩湾煤在900℃温度下,约有一半可溶性Na迁移到了气相中,可溶性K同样有较明显的迁移量,但Ca、Mg的迁移量较少。     

中国南方典型农业生物质结渣特性实验研究

实验研究了广东省典型农业生物质稻杆、甘蔗渣/叶的燃烧结渣特性。采用GB/T212-2001和ASTM E1755标准进行灰化实验,采用角锥法和一步法检测生物质的熔融特性。实验结果证实ASTM的低温灰化标准更适合稻杆类高无机盐含量的生物质原料。稻杆中碱金属氧化物含量达20%以上,是导致灰渣粘结和熔融的主要因素。由于角锥法灰熔点检测法提前将部分碱金属和Cl元素转化和析出,导致检测结果远高于实际燃烧的熔融温度;相比而言,一步法更具有直观性和指导作用。通过一步法实验获得稻杆临界结渣温度为700℃ ~ 750℃,甘蔗渣为850℃ ~ 900℃,甘蔗叶为900℃ ~ 950℃。CaO和Al₂O₃添加剂对于生物质燃烧过程具有一定的抗结渣功能,CaO通过与SiO₂ (s) 反应生成高熔点的固态Ca₃Si₂O₇ (s) 和MgOCa₃O₃Si₂O₄ (s),因此能消耗物料周围的SiO₂ (s),抑制低温共融;Al₂O₃则通过生成高熔点温度的固态KAlSiO₄和固态KAlSi₂O₆,减少低温共熔现象的发生。     

生物质结渣固体碱催化剂制备生物柴油

采用经气化炉烧结的生物质结渣为固体碱催化剂,催化油脂转化合成生物柴油.对固体碱催化剂进行表征,并考察物质的量之比、反应温度、反应时间和催化剂用量对反应的影响.结果表明:生物质结渣固体碱催化剂主要成分(按质量分数计)为SiO2(40％～60％)、CaO(10％～20％)、K2O(10％～15％)、MgO(≤10％)、Al...     

无机元素在生物质气流床气化中挥发性研究

利用一套小型生物质层流气流床气化系统进行木屑气化试验并对残炭进行收集称重.通过ICP及EDX-SEM仪器对残炭灰成分和残炭形态进行分析,研究了无机元素在生物质气流床气化过程中析出挥发的问题.结果表明:随着反应温度的升高,各无机元素的挥发率也随之升高,其中碱金属Na、K,碱土金属Mg、Ca的挥发高峰集中在600～800℃之间,而非金属元素P、S、Cl的挥发高峰多在600℃以下;氧配比为0.8时,Na的挥发率在1400℃时达到了76%,K的挥发率也达到了72%,而氧配比为0.2时,无机元素的挥发率相对偏低,其中Na的挥发率在1400℃时为63%,K的挥发率为61%.     

生物质气化制氢的模拟

以秸秆为研究对象,利用Aspen P lus软件建立气化反应器模型,对生物质气化制氢进行模拟计算.探讨不同反应条件,包括气化温度、生物质与蒸汽质量配比以及催化剂对富氢气体成分的影响.计算结果表明,未加催化剂条件下,采用生物质蒸汽气化技术可获得体积分数为6000/以上的富氢燃料气,增大蒸汽与生物质质量配比有利于氢气产率的提高;添加CaO、MgO催化剂可较大幅度地提高氢气产率,氢气体积分数最大可达到9400/,其中CaO对生物质气化制氢过程的催化作用非常显著.     

CaO/MgO复合固体碱预处理杂交狼尾草提高酶解率

以杂交狼尾草为原料,采用CaO/MgO复合固体碱为催化剂,通过水相环境下高温处理,研究反应条件对狼尾草酶解效率及总糖收率的影响。研究结果表明:在催化剂含量20%,温度110℃,时间80min,固液比1∶20的条件下预处理狼尾草,木质素去除率高达54.18%。加酶量为40FPU/g,酶解72h,葡聚糖收率从未处理时的41.23%增大到81.04%;CaO/MgO固体碱预处理可破坏杂交狼尾草原本的致密结构,暴露更多的纤维素,破坏纤维素中的分子内和分子间的化学基团。CaO/MgO固体碱循环使用4次后无明显失活。