生物质燃烧过程中碱金属迁移转化研究进展

文章主要介绍了生物质燃烧过程中碱金属的迁移转化机理,同时对生物质中碱金属赋存形态、生物质燃烧过程中碱金属的存在形态进行了论述,并根据迁移转化机理阐述了抑制碱金属析出的对策。提出了研究生物质燃烧过程中碱金属问题的建议。     

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。     

生物质热化学转化过程中碱金属分布及迁移特性

生物质能源具有分布广泛,总量巨大,H/C比高的优点。对其充分利用可有效缓解当下的化石能源危机,还可以为“碳达峰”及“碳中和”目标做贡献。但在其综合利用过程中,其中含有的碱金属元素会带来诸多问题,严重制约生物质热化学转化利用的发展。主要综述生物质热化学转化过程中碱金属的迁移特性,对生物质热转化中碱金属分析理论技术、生物质中碱金属含量及赋存形态、碱金属迁移转化影响因素进行论述,并对生物质内碱金属元素的赋存形态区分、碱金属释放的原位检测技术以及碱金属迁移转化过程中各反应之间竞争及促进作用进行总结和展望。     

生物质燃烧过程中的积灰结渣特性

从燃料特性的角度来阐明生物质燃烧过程中的积灰结渣特性。简要地对生物质灰组分进行了分析,重点论述生物质在燃烧过程中的积灰结渣机理、影响积灰结渣的几种重要元素和评价积灰结渣特性的指标。     

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.     

生物质流化床燃烧过程中的结渣特性

在生物质燃料的热化学转化技术中,生物质流化床燃烧技术具有诸多独特的优势,但在实际的流化燃烧利用过程中,经常出现床料结渣的现象.文章对这一现象进行了概述,并从生物质燃料特性、运行条件、床料类型以及覆盖层的形成等方面分析了结渣的影响因素,探讨了由床料与燃料灰之间发生反应所引起的结渣的内在机理,最后提出了相应的防止措施.     

糠醛渣流化床燃烧过程中碱金属析出迁移特性

为研究床温对糠醛渣流化床燃烧中碱金属析出迁移特性的影响,在小型鼓泡流化床试验台上以糠醛渣为原料进行不同温度(750、800、850、900℃)下的燃烧试验,试验后采用ICP-OES测定各工况下的床料和飞灰中碱金属K的份额,并结合糠醛渣原料中的K的份额,计算气相中K的份额。结果表明:在所研究的床温范围内,K主要存在于气相中。随床温的升高,气相和床料中K的份额均升高,并且在750~800℃之间气相有较大幅度的升高,而在飞灰中的份额会降低。通过对试验后糠醛渣灰的X射线衍射(XRD)分析表明,不同床温下K在床料、飞灰和气相中的份额不同的根本原因在于,灰中钾盐存在的形式不同,750℃为KCl,800℃为KCl和K_2SO_4的混合物,800℃以上则为含碱金属K的复杂硅酸盐。     

稻秸秆气化过程中碱金属K的迁移释放特性

生物质的广泛利用减缓了环境恶化,但其较高的碱金属含量会导致气化过程中碱金属的析出,从而引起受热面高温腐蚀、细颗粒排放污染,研究碱金属的释放及赋存形态的转化有助于解决问题。在小型流化床上进行变工况气化实验,将稻壳原样和气化飞灰进行化学分馏以测定各形态K元素的含量,探究温度和气化当量比对K元素的迁移释放的影响。研究发现温度的升高和气化当量比的增加都会促使K元素的气相释放比例增加,水溶态的含量减少,且温度对于K元素的迁移释放的影响比气化当量比更显著。     

煤粉燃烧过程中铁矿物质迁移特性的研究进展

综述了国内外关于煤中含铁矿物质在煤粉燃烧过程中的行为及其在结渣过程中作用的的研究进展，着重对硫铁矿、菱角矿在燃烧过程中迁移特性及其炉内产物的研究结果进行了评述；阐明了燃烧过程中含铁矿物质的迁移特性与它们在煤中的存在形式与其它物质关联程度以及燃烧环境气氛密切相关，从而使灰渣呈现出不同的沉积和结渣趋势。     

高氯煤燃烧过程中氯的释放及迁移特性

对新疆哈密地区万向煤中氯的含量及空气气氛下氯的释放行为进行了实验研究,结合水洗、密度分级、TG-MS、XPS、XRD及SEM-EDS等方法探讨了氯在原煤及燃烧产物中的分布规律,初步揭示了万向煤中氯在程序升温过程中的挥发迁移路径.结果表明:万向原煤中氯含量高达1.17%,其中有92%是以离散的无机离子态均匀地分布在煤的孔隙中,8%是以有机形式存在.氯的释放主要分为两个阶段:在煤低温氧化阶段,原煤中有机形式的氯主要以HCl、Cl_2及有机氯等形式释放,释放量约占总氯比例13%,且此时原煤中无机形态的氯部分结合钠聚合成NaCl晶体,部分转化成有机形式的氯吸附在煤的微孔表面;温度升高至560～750℃,灰中氯全部以NaCl矿物存在,总量(占总氯的87%)基本不变;在750～960℃时,灰中剩余的氯主要以NaCl形式随着温度的升高迅速释放,在960℃时残留的氯占比仅为0.58%.     

煤燃烧过程中痕量元素As_Cd_Cr释放特性实验研究

主要研究以As、Cd、Cr为代表的痕量重金属在煤加热过程中的释放机理,因其挥发性将直接影响其对大气的排放量。试验表明,痕量元素的释放不仅与元素的物理化学性质有关,而且与元素在煤中的浓度和赋予的形态及燃烧工况等因素有关。As主要以硫化物形态存在,而且其熔点和沸点较低,故As最易挥发;而Cr主要以无机物形态存在,熔点和沸点又高,故最难挥发;而Cd介于二者之间,故挥发性As>Cd>Cr。试验证明随着温度升高,各元素的挥发率也逐渐升高,而且As Cd>Cr。     

生物质燃油燃烧特性分析

以小桐子油、小桐子生物柴油、地沟油、地沟油生物柴油、0#柴油作为研究对象,对这5种燃油的黏温特性进行了探究分析,同时在自行搭建的雾化燃烧试验平台研究燃油在炉内燃烧火焰体积、长度及火焰温度变化规律,试验结果表明燃烧温度越高,生物质燃油和0#柴油的运动黏度均减小,地沟油减少幅度最大为81.75%;试验条件相同情况下,0#柴油的火焰长度最大为288.209 mm,地沟油火焰长度的最小为207.814 mm,5种燃油燃烧温度在轴线方向先上升后下降,在径向方向波动较大;在不同工况下,随过量空气系数α或雾化压力p的增大,生物质燃油和0#柴油燃烧火焰体积及火焰长度均呈下降趋势;燃油火焰平均温度的变化趋势随过量空气系数α增大先增大后减小,随氧体积分数的增大一直上升,小桐子油增幅最大为25.90%.     

生物质压缩颗粒的燃烧特性

采用TG-DTG热分析技术对麦秸、玉米秸、胶合板粉粒和松木粒4种生物质压缩颗粒的燃烧特性进行了实验研究,考察了其着火及燃尽特性,结合前人提出的综合燃烧特性指数,提出用相对失重速率进行计算.结果表明:生物质压缩颗粒与煤相比,其着火与燃尽温度均较低,燃烧迅速且集中;与生物质粉末相比,其固定碳的燃烧更平稳,燃烧时间延长.4种物质之中,松木粒综合燃烧特性最好,玉米秸最差.     

生物质燃烧发电过程中若干问题的探讨

介绍生物质燃烧发电过程中燃烧方式选择、生物质进料形态（散料或成型）、锅炉容量选择、结渣、积灰、腐蚀等问题，并进行探讨，提出符合国情的合理燃烧方式及锅炉容量。     

生物质粉体燃烧特性的研究

文章提出了一种生物质粉体燃烧模型,根据此模型设计了专用的燃烧炉.研究揭示了生物质粉体燃烧特性突出表现为体积特性,其次是粒径特性,同时温度场的分布验证了燃烧模型的合理性.当粉体粒径为0.177mm左右,每千克粉体燃料配送4m3风量时,燃烧效果与破碎成本最优化.而且风粉混合物可以像燃气一样输送、控制和燃烧.这种新的燃烧方式对提高生物质的燃烧效率、改善结渣现象有重大的意义,并为生物质能的利用开辟了一条新途径.     

生物质燃烧动力学特性实验研究

采用非等温热重分析法对农作物秸秆燃烧动力学特性进行了研究。提出了秸秆挥发分析出过程的特性参数，建立了反应动力学方程；测算了反映燃烧性能的燃烧特性指数和反映生物质秸秆燃烧放热特性的差热峰面积指标。结果表明：玉米秸秆和小麦秸秆的挥发分初析温度随升温速度的增加而降低，稻秆的挥发分初析温度随升温速度的增加而增加；3种样品的活化能随升温速度的增加而降低；差热峰面积、燃烧特性指数随升温速度的增加而增大。     

生物质成型炭燃烧特性研究

使用固定床反应器对成型棉秆、成型木屑及二者混合成型生物质进行炭化实验,利用快速氧弹量热仪、热重分析仪等对生物质炭的成型质量、着火温度、燃尽温度和综合燃烧系数S进行研究。应用Coats-Redfern积分法建立其氧化反应动力学模型,分析成型炭的反应动力学参数和燃烧机理。结果表明,随着炭化温度的升高(400～600℃),成型炭的热值提高,灰分产率增加,燃烧性能变差。相同炭化温度下,棉秆成型炭的燃烧性能优于木屑成型炭,但灰分高、热值低。在木屑中掺混棉秆可有效改善成型炭的燃烧性能。燃烧动力学方面,成型生物质炭化后,其燃烧过程由内扩散阻力控制的片状燃烧反应机理变成化学反应阻力控制的球状燃烧反应机理,反应活化能增加。通过先成型再炭化制得的成型炭,其灰分产率(4.9%～9.1%,wt)和固定碳产率(67.8%～83.8%,wt)均符合欧标要求,尤其灰分产率明显低于欧标;与商用机制烧烤炭相比,该成型炭燃烧性能优,反应活化能低(18.71～41.99 kJ/mol)。