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。     

不同热转化条件下秸秆灰的熔融特性研究

生物质灰熔融特性的影响因素众多,为了系统地研究生物质灰在不同热转化条件下的熔融特性,以小麦秸秆为例,系统研究了反应温度、热解气氛、O₂体积分数等变量对麦秆灰熔融特征温度的影响规律,探究了麦秆灰的熔融特性。结果表明：随着热解温度升高,灰熔融特征温度升高,这是因为温度升高,碱金属随之挥发,而碱金属含量越低,熔融温度越高;随着气化温度升高,软化温度、半球温度、流动温度变化都不明显,但变形温度明显升高。温度的改变会造成麦秆灰残余矿物质的变化,低温物质转变为高温物质,熔融特征温度进而发生变化。反应气氛改变,麦秆灰的熔融特征温度也会发生变化。在O₂体积分数为6%～18%时,灰熔融特征温度并无明显变化。     

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。     

生物质与煤混烧灰的熔融性实验研究

为解决生物质与煤混燃存在的结渣积灰问题.以稻秸秆、白杨木屑、稻壳和煤在不同配比下混合燃烧的灰分作为研究对象,利用HR-3C灰熔融性测定仪研究了生物质与煤混合燃烧的熔融特性.研究表明:生物质燃料中碱金属含量比煤中的含量要高,提高生物质的掺入比总体上会使灰熔融温度降低;此外,对于二氧化硅含量不同的生物质燃料其灰熔融性有所差...     

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。     

碱金属K对无烟煤灰熔融性的影响规律

借助灰熔融性测定仪、X射线荧光光谱分析仪和热力学计算软件FactSage考察了不同比例的碱金属K对山西典型无烟煤煤灰熔融性的影响规律。结果表明:当K_2O的添加比例为10%时可有效降低无烟煤灰的熔融温度,而K_2O的添加比例超过10%时,煤灰熔融温度有上升的趋势;当K_2O的添加比例为10%时,灰中的主要耐熔矿物质石英(SiO_2)、白榴石(KAlSi_2O_6)和钙长石(CaAl_2Si_2O_8)等完全分解,是煤灰熔融温度降低的主要原因。     

气化条件下压力影响灰熔融特性的实验研究

利用加压热天平结合X衍射分析仪来研究压力对煤灰熔融特性的影响。受加压热天平温度的限制,只研究1100℃以下压力的影响。利用X衍射分析仪分析不同压力、不同温度下煤灰中的矿物质成分,根据X射线衍射图谱分析矿物质对灰熔融特性的影响,以及在不同压力和不同气氛下矿物质的变化和新生成矿物质对灰熔融性的影响。结果显示:CO2气氛下压力对煤灰矿物质的生成影响不大;N2及H2O气氛下压力具有促进煤灰低温矿物质向高温矿物质转化的作用。     

添加剂对煤灰熔融特性的影响

在8种煤灰中添加不同矿物质作助熔剂,对煤灰熔融特性进行研究;并用灰色系统方法对8种煤灰的矿物质成分和综合成分与煤灰熔融特性的相关度进行研究,然后对实验方法与灰色系统关联度方法进行比较研究.结果表明:添加剂可以降低煤灰熔融温度,也可以升高煤灰熔融温度,添加剂CaCO3为30%时,F煤和D煤得到最低熔点分别为1 250℃和1 350℃;添加剂硼砂(Na2B4O7·10H2O)为15%时,F煤到最低灰熔点1 150℃,硼砂为20%时,D煤可到熔点1 300℃以下.根据关联度方法可得到:酸性矿物质是影响煤灰熔融温度的主要因素,钠系物质对灰熔融性的关联度比钙系物质影响大,数学方法计算结果与实验结果相吻合.     

生物质灰熔融粘结问题分析

对生物质直接燃烧过程中的灰熔融粘结问题进行了总结,分析了生物质直接燃烧过程中生物质灰分熔融粘结的预测方法、解决途径,为生物质灰熔融粘结问题的进一步解决提供技术参考。     

竹子灰熔融特性及高温转化行为研究

论文选用杨木和小麦秆作为参照物,针对竹子灰在高温下形态及组分的变化规律,研究了不同温度下竹子灰熔融及高温转化行为.结果表明,竹子灰熔融温度(862℃)比同为木本植物的杨木低约220℃,但比麦秆高约100℃.与麦秆相比,竹子含有较高含量的S、P和碱土金属,有利于形成高熔点的硫酸盐、磷酸盐和硅酸盐.此外,竹子中的K通常以K_2O的形式存在,而非反应活性更高的KCl,所以竹子熔融和烧结倾向低于秸秆,但明显高于木质生物质.因此,在竹子实际燃烧利用中仍需采取合适的措施减缓灰熔融烧结等相关问题.     

石灰石对CFB锅炉灰熔性影响的试验研究

根据石灰石在CFB锅炉中的化学变化行为，对3种分别添加了石灰、硫酸钙以及石灰和硫酸钙不同配比混合物的煤灰进行了熔融性测定试验。试验结果表明：石灰石对灰渣熔融性温度影响明显，显著降低高熔点灰渣的熔融性温度，大幅度地提高低熔点灰渣熔融性温度，中等熔点灰渣的熔融性温度略有降低。     

Study on prediction models of biomass ash softening temperature based on ash composition

As a characterization constant of fuel's ash fusibility, ash melting point of fuel plays an important role in the performance of boiler burning. The properties of the ash melting point of fuel have been proved to have close relationships with the contents of oxides in the ash. This paper focuses on finding out general laws to predict the ash melting point of biomass based on the classification of biomass and the analysis of oxides contents. The results of testing and verifying have shown that, the method of biomass ash melting point prediction is effective.     

准东煤灰熔融特性试验研究

将神华准东煤（神华煤）和天池能源准东煤（天池煤）与碱沟煤按照不同质量掺混比进行混合并制得灰样,将NaCl、CaO、Al2O3和SiO2按不同添加比例加入神华煤和天池煤并制成灰样,对上述混合灰样的熔融特性进行研究.结果表明：碱沟煤掺混2种准东煤后,随着准东煤质量掺混比的增大,混合灰各个灰熔点特征温度先降低后升高;随着灰样中Na含量增加,准东煤灰样的变形温度显著降低,软化温度、半球温度和流动温度先降低后趋于不变;当灰样中Na含量达到一定比例后,NaCl对准东煤灰熔融特性的影响明显减弱;CaO对准东煤灰熔点的影响较复杂,可以降低也可以提高灰熔点;随着Al2O3添加比例的增加,准东煤灰熔点先升高后急剧降低;随着SiO2添加比例的增加,神华煤灰样的变形温度先升高后降低,而天池煤灰样的变形温度逐步升高,其他3个特征温度均逐渐降低.     

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。     

The physicochemical properties of different biomass ashes at different ashing temperature

There are no specific standards for biomass ash analysis in China, so the standards for coal ash analysis are usually used to determine the property of biomass ash. Three kinds of biomass including rice straw, pine sawdust and Chinese Parasol Tree leaf burned at 815 °C, 600 °C and 500 °C respectively corresponding to the temperature required in the standard of GB and ASTM. The ash content and composition were analyzed. Based on the ash composition results, the volatilization of alkali oxides in biomass ash and slagging/fouling problems related to biomass thermochemical conversion were investigated. The alkali metals were relatively more volatile with the increasing of ashing temperature. The crystalline phase composition and surface morphology characteristics of the ash particles were investigated by XRD and SEM analysis. The increasing ashing temperature resulted in the decreasing of the diffraction intensities of metal salts and the increasing of the diffraction intensities of silicon compound. Ash fusion temperatures were measured by 5E-AFII Ash Fusion Analyzer. The results indicated that the ash content, composition, crystalline phases composition, surface morphology and ash fusibility were all closely related to ashing temperatures. The analysis at 600 °C ashing temperature was regarded as the optimal for an exact determination of ash properties.