生物质直燃发电锅炉受热面沉积和高温腐蚀研究进展

生物质中含有比较活泼的钾氯等无机杂质,在生物质锅炉燃烧利用过程中会进入气相并在受热面表面形成沉积,阻碍受热面传热,引发受热面金属高温腐蚀,威胁燃烧设备正常运行.文章综述了国内外关于生物质锅炉受热面沉积和高温腐蚀的研究进展,阐明了沉积形成、高温腐蚀的机理、实际电厂中的情况以及控制方法.在生物质燃烧技术中,循环流化床燃烧技术具有一定的优势.生物质燃烧沉积和高温腐蚀问题以及减轻和解决的对策仍需要更加全面深入的研究.     

秸秆涡旋燃烧颗粒排放特性影响研究

利用颗粒物分级采样及烟气实时监测技术,研究稻草在涡旋燃烧炉燃烧时燃烧温度、一二次风配比、过量空气系数等参数对飞灰颗粒排放特性的影响。实验表明稻草燃烧产生的亚微米颗粒PM1及微细颗粒PM1-2.5主要由KCl和K2SO4组成。提高燃烧温度、增大一二次风配比将增加PM1排放浓度。试验中随着一二次风配比的增大或燃烧过量空气系数的增大,不同粒径颗粒的S/Cl摩尔比将增大,而适当的燃烧过量空气系数有利于减少PM和CO排放。     

不同工况和粒径下飞灰孔隙结构的实验研究

通过氮气等温吸附(77K)方法对不同燃烧工况下燃煤电厂排放的不同粒径飞灰的孔隙结构进行了测试、分析,并通过BET法计算了其比表面积.低压下的吸附等温线和高压下的脱附等温线分别用HK方法和BJH方法解析.结果表明:飞灰的比表面积和孔容积随着氧浓度和钙硫比的增加而增大,随着煤焦比的减小而增大;随着粒径的减小,飞灰孔隙结构变得发达,特别是粒径小于2.5μm时,比表面积、孔容积明显增大.     

考虑水分影响的木材热解过程数学模拟

针对常见可燃物在典型火场情形中的热解行为提出了一种考虑水分影响的数学模型.模型采用了一阶阿仑尼乌斯热解动力学,考虑了固体内部瞬间传热过程、对流传热、热解过程的热效应,水分和挥发分流动等过程,模型揭示了热解木材中的温度、失重率和水分变化等重要特性.计算得到的结果和试验值吻合较好,通过对不同辐射,不同含水率下的木材可燃物热解过程的模拟计算,预测了木材在典型火灾环境中的热解行为.     

木质素快速热裂解试验研究

在红外辐射加热反应器中对生物质的主要组分木质素进行了热裂解试验研究，分析了木质素热裂解产物的产量随温度的变化规律。试验结果表明，在350～800 ℃，焦炭产量随温度升高而降低，最后趋近质量分数稳定值约为26%；焦油产量随温度升高而增大，在550 ℃出现质量分数为27%的最大产量，温度进一步升高，部分挥发分的二次裂解使焦油产量降低而轻质气体产量大大增加；气体产物主要有H2、CO、CO2、CH4以及CnHm，其产量随着温度的升高都呈增长趋势。结合木质素热裂解焦油的色谱傅立叶红外光谱（GC-FTIR）分析，发现焦油中主要是含有甲氧基、烷基、羟基等官能团的苯酚和酸、酮类化合物，甲酸和乙酸随着温度升高二次裂解加剧导致产量降低。对比纤维素热裂解试验结果可以发现，纤维素对焦油的生成贡献最大，而木质素热裂解主要是生成轻质气体和焦炭。     

复合掺杂钙钛矿氧化物La0.6Sr0.4-xCaxCo1-yNiyO3-δ阴极的制备和电性能

采用固相反应法合成了中温固体氧化物燃料电池新型复合掺杂阴极La0.6Sr0.4-xCaxCo1-yNiyO3-δ（LSCCN）钙钛矿材料。借助XRD对不同掺杂含量所制备的粉体的成相过程和晶体结构进行了研究。实验结果表明：当x=0.4时,Ca元素已经不能很好的掺入到LaCoO3晶格中去。Ni元素含量较小的情况下,不会影响材料的晶体结构,不过当NiO含量稍有增高,制备的粉体的结构发生了明显的变化,已不再具有钙钛矿型的晶体结构,出现了较强的四方K2NiF4结构的LaSrCoO4衍射峰。将制备的LSCCN粉体掺入一定的淀粉和粘结剂制备成固体氧化物燃料电池（SOFC）的阴极。在空气气氛下使用直流四探针法测量了样品从100℃到800℃的电导率值,发现LSCCN系列材料中保持了钙钛矿结构的阴极片具有很高的电导率值,其中Ca2+和Sr2+掺杂各半的情况下制备的阴极片的电导率值最高。掺入较多的Ca2+或较多的Ni2+不仅影响了材料的单一的晶体结构,并且大大降低了材料的电导率值。     

秸秆燃烧中温度对钾转化与释放的影响

通过对稻秆原料进行常规特性分析和EDX元素含量分析,发现钾在稻秆无机元素中占有重要地位。参考原料化学分馏法和土壤中钾的分类与测试方法,给出了对生物质原料及其燃烧产物中钾的定性与定量简易方法。通过程序控温型固定床对稻秆先进行缓慢氧化,然后以100℃为间隔从400～900℃进行成灰,并分别测试其成灰率、有效钾和全钾的份额。结合稻秆原料及其灰中钾的份额分析,进行了稻秆灰中有效钾转化与释放的计算,发现有效钾在700～800℃之间有快速的释放和形态转变。稻秆灰的XRD分析结果表明秸秆灰中钾主要以KCl、K_2SO_4形式存在,得到了钾以盐的形式进行转化与释放的机理。该文中燃烧温度对钾转化与释放的影响规律对设计秸秆电厂时的炉型选择和燃烧参数确定有一定参考价值。     

生物质原料含氯量测试方法研究

以稻草为原料,分别采用高温水解法和浸提法对稻草氯含量进行测定,高温燃烧水解法测得稻草总氯含量为0.796％.浸提测氯时,样品粒径越小浸出效果越好;酸提可以显著提高氯的析出率,但测量浸出液中氯离子浓度之前须将pH值调到5～8,一般水浸提时不需此操作;延长浸提时间和提高浸提温度,是提高浸出率的有效方法,且容易操作.试验显示在加热(80℃)条件下水浸提4h,就可以使氯浸出率到达96.52％,从而使该条件下的去离子水水浸提测氯方法具有足够高的精度.     

煤矸石代黏土煅烧水泥熟料配方优化试验研究

为获得煤矸石代黏土配料应用于水泥生产的煅烧热工条件和合理配方,选取不同煤矸石和不同品位的石灰石等原料配制6种水泥生料,在实验室熟料煅烧试验台上进行不同温度下煅烧水泥熟料的试验研究,对试验所得的熟料样品分别进行游离CaO质量分数的测定和矿物组成的X射线衍射(XRD)分析.试验结果表明:煤矸石代黏土与中钙石灰石和高中钙石灰石配料,都能烧制出合格的水泥熟料,烧成温度比黏土配料的烧成温度降低50℃以上;而煤矸石与高钙石灰石的配方则在烧成温度上没有明显优势,说明煤矸石与中钙石灰石或高中钙石灰石配料能烧制出高质量的水泥熟料.     

加压条件下CaO碳酸化反应动力学研究

利用加压热重分析仪研究加压条件下CaO碳酸化反应的动力学特性。实验研究表明，CaO最终转化率随反应总压、CO2分压的提高而增大。随着CO2分压的提高，碳酸化反应在化学反应控制阶段的反应速率明显增大。收缩核机理模型能很好地描述CaO碳酸化反应的过程。利用该模型进行动力学研究发现，随反应总压和CO2分压的提高，化学反应控制阶段的反应活化能明显降低。依据实验结果建立了综合考虑反应温度和CO2分压影响的CaO碳酸化反应速率方程，其计算结果和实验结果能较好地吻合。研究表明加压条件有利于CaO碳酸化反应的进行，所得结果可以用于近零排放制氢系统和电厂烟气CO2捕获等反应过程的模拟。