磷酸二氢铵对玉米秆烘焙及固定床燃烧颗粒物排放特性的影响

使用立式管式炉反应器并结合低压撞击器颗粒物采集装置研究了玉米秆掺混磷酸二氢铵（NH₄H₂PO₄）烘焙对烘焙产物理化性质及固定床中燃烧颗粒物排放的影响。结果表明,玉米秆单独烘焙可有效提升生物质品质,但也提升了颗粒物排放。300℃烘焙时,PM₁、PM_1-2.5和PM_2.5-10分别增排76.5%、194.8%和170.2%。在烘焙过程掺混NH₄H₂PO₄可进一步提质,使得固体产物灰分有不同程度的增加,显著降低固体产物的O/C比,并提高样品的无灰基热值。此外,研究发现掺混NH₄H₂PO₄可显著提高烘焙过程Cl的释放率并降低固体产物中Cl的含量,有利于降低后续燃烧PM₁的排放。在掺混比例P/K摩尔比为1时减排效果最佳,此时PM₁相比无掺混时减排28.8%。结果表明在生物质烘焙过程引入NH₄H₂PO₄可以促进Cl的脱除并减少后续燃烧过程细颗粒物的排放,是一种有前景的生物质预处理手段。     

生物质热解碳烟的研究进展

碳烟是燃料不完全燃烧或气化形成的纳米级碳质颗粒,是空气中细颗粒物PM_2.5的主要来源之一,也是仅次于CO₂的温室效应主要贡献源之一。碳烟的生成会降低生物质热转化过程中的能量利用效率以及气化过程中合成气的品质。作为生物质热化学转化过程的初始步骤,热解碳烟的生成特性、形成机理和减排方法对转化过程中碳烟的控制具有指导意义。本文从生物质热解碳烟的取样、排放特性、理化性质、生成机理及减排措施等方面进行了综述。着重介绍了热解碳烟的产率、化学组成、微观样貌、内部结构和反应性等,总结了原料特性及热解工况对碳烟产率和反应性的影响,汇总了当前调控热解碳烟排放的主要措施。指出目前针对生物质热解碳烟前体的形成及演化转变机理仍不明确,热解碳烟的氧化反应机理研究鲜有报道。此外,热解碳烟生成受原料类型和热解工况等诸多因素影响,当前研究多为单因素的影响分析,缺乏针对碳烟排放的多因素耦合优化研究。     

生物质成型燃料热解过程无机组分的析出特性

使用固定床管式反应器研究了3种生物质成型燃料棉杆、竹屑和砂光粉热解过程中无机组分Na、K、Ca、Mg、Cl、S的析出特性。研究发现,生物质成型燃料中的S主要以有机态存在,其分解析出发生在600℃以下;成型后S的析出量在350℃时约减少16%,但是温度升高以后,成型过程对S的析出量影响不大。Cl的析出集中发生在中低温度段,主要是水溶态Cl发生反应而析出;相比棉秆生物质原样,成型以后Cl的释放量有所减少。燃料本身特性的不同导致碱金属Na与K的析出特性显著不同,并且棉秆成型后Na与K的析出率增大,低温下(550℃)Ca和Mg的析出量变化不大,高温下(550℃)析出率增长大约10%。     

固定床煤气化炉的模拟与优化

借助过程模拟软件Aspen Plus建立了固定床煤气化炉的数学模型,模拟计算了固定床煤气化炉的制气过程,并利用现场数据对模型进行考核,结果表明该模型与实际生产运行数据吻合较好,最大误差低于7.05%;利用该模型研究了空气和蒸汽的通量、空气和蒸汽的预热温度对评价指标的影响,以及在体积流量相同时,夏季和冬季实际空气通量对评...     

磷酸二氢铵对生物质燃烧过程中颗粒物排放特性的影响

使用立式管式炉燃烧装置研究不同添加比例的磷酸二氢氨对生物质燃烧过程中颗粒物(particulate matter,PM)排放特性的影响。研究表明,NH4H2PO4的添加可有效减少颗粒物总量PM10尤其是PM1的排放量,并且减排效果与P/K摩尔比密切相关。当P/K摩尔比为1时,PM1和PM10的减排效果最好,分别达到44.43%和30.70%。减排主要是由于NH4H2PO4与玉米秆中的K盐反应生成K-Ca磷酸盐,K-Mg磷酸盐化合物,将K固定在底灰中,有效抑制了K盐向气相中释放并最终达到降低PM排放的目的。研究结果可为玉米秆燃烧过程中颗粒物减排提供理论支撑。     

秸秆烘焙过程氯、硫释放及AAEMs迁徙转化特性研究

利用固定床管式炉研究了玉米秆中氯、硫、碱及碱土金属（AAEMs）在不同烘焙温度下的释放和迁徙转化规律。研究发现氯、硫的释放率随烘焙温度升高呈递增趋势,在220~300℃范围内氯和硫的释放率分别为10%~40%和27%~60%。烘焙后样品中氯的绝对含量相比原样有所增加,并且以碱金属氯化物形式存在的无机氯占比减少,有机氯占比增加;硫的绝对含量显著降低,烘焙后可达到Ⅰ级成型燃料中硫含量要求。AAEMs在烘焙过程中释放率均较低,但赋存形态发生一定变化,主要表现为水溶性AAEMs含量降低,有机结合态AAEMs含量增加,此外盐酸酸溶性和不溶性Ca、Mg的占比也有一定程度增加。     

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.     

磷酸二氢钙对玉米秆灰熔融烧结特性的影响研究

农业秸秆通常含有较高的碱金属,在燃烧过程中易造成锅炉高温熔融烧结问题,影响锅炉正常运行。使用灰熔点测试仪并结合灰样烧结度测试研究磷酸二氢钙添加剂对玉米秆灰熔融烧结特性的影响规律。此外,使用固定床管式炉研究了磷酸二氢钙与两种不同钾盐之间的反应特性。结果表明燃烧温度和磷酸二氢钙与钾盐混合比例对反应产物影响显著。在碱金属盐过量时,磷酸二氢钙与碱金属盐在温度高于300℃时开始反应,300~600℃产物以Ca₂P₂O₇、Ca(PO₃）₂、KCa(PO₃）₃为主,700~900℃反应产物主要为K₂CaP₂O₇。当磷酸二氢钙过量时,除磷酸二氢钙与钾盐的反应外同时存在磷酸二氢钙的高温分解反应以及反应产物间的二次反应。此外,研究发现磷酸二氢钙与K₂CO₃的反应活性显著高于KCl。在玉米秆中添加磷酸二氢钙后可在灰分中形成高熔点的Ca₉MgK(PO₄）₇和CaKPO₄,显著提高生物质灰的熔融温度并在实验温度范围内有效缓解玉米秆的熔融烧结。研究成果可为磷基添加剂在缓解生物质锅炉灰熔融烧结中的应用提供理论指导。     

连铸钢坯二冷喷嘴热态特性的实验研究

根据非稳态传热学原理,采用对大钢坯试样一侧加热使其温度达到实际连铸二冷区板坯温度,在试样另一侧进行喷水冷却的实验方法,模拟连铸二冷区喷嘴喷水对板坯的冷却过程。实验结果表明:无论哪种形式的喷嘴,随着喷水压力的增大,传热系数都在增大;钢含碳量的高低对传热系数有一定的影响,含碳量越高,传热系数相对更大。将实验结果和工厂实际采集的生产数据计算得到的结果进行比较可知,实验结果和工厂实际生产数据计算所得结果的绝对误差在5%以内,可以满足实际工程生产的需要。