收藏本站
《浙江大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

秸秆类生物质流态化燃烧特性研究

秦建光  
【摘要】:生物质能转化利用可以有效缓解当今人类面临的能源与环境问题,生物质直接燃烧是目前有望迅速实现生物质大规模转化利用的技术途径之一。我国是农业大国,拥有丰富的秸秆类生物质资源,开发秸秆类生物质燃烧技术是必然的要求。然而,秸秆含有比其它生物质更高的活泼元素-K、Cl、S,活泼元素在燃烧中易引发结渣、团聚、沉积和高温腐蚀等碱金属问题,碱金属问题是目前制约秸秆直燃技术工业化应用的关键问题之一。考虑到流态化燃烧技术固有的技术优势在秸秆直接燃烧中具有潜在的价值,本文对秸秆的流态化燃烧方案和相关规律进行了探索,对制约秸秆流态化燃烧技术发展的碱金属相关特性进行了多方位的研究,主要包括生物质灰的低融特性、熔融结渣判别与缓解措施、床料团聚规律以及活泼元素在燃烧中的转化迁徙规律等。 首先,本文对生物质的灰特性进行了研究。通过研究发现,在表征生物质灰特性的灰成分分析中,应该采用低于600℃的低温成灰以减少活泼元素的挥发损失,同时在表示碱金属相关组成时采用碱金属的氯化物(ACl)与氧化物(A20)共同表示会更加合理,可以大大减少分析偏差。针对不同程度结渣灰在定量描述和横向对比时存在的困难,通过一步成灰法和灰强度测试,建立了灰烧熔强度指数(SII)的计算方法,并以此为基础,按照常见秸秆的临界结渣温度(TSmf)对秸秆进行了燃烧风险级别划分。还通过向稻草和麦草木素中分别添加不同类型的添加剂,研究了添加剂对缓解生物质灰结渣的效果与机理。 其次,通过在小型鼓泡流化床(BFB)试验台上调整燃烧温度、床料粒径、床料种类、流化数以及给料方式等研究了各参数对床料团聚时间的影响规律。通过显微镜观察团聚颗粒发现,秸秆灰的黏性熔融是导致床料团聚的直接原因,团聚发生时间受燃烧温度影响最大。通过对运行参数进行优化组合,如采用低温燃烧、小床料粒径高流化数运行,可以有效缓解床料团聚的发生。通过研究床料团聚特性,借鉴硅酸盐的烧结机理,根据能量守恒定律、颗粒表面自由能最低原理和黏性流动传质机理,建立了将流态化运行参数与颗粒黏结能量变化规律相耦合的团聚时间计算模型。通过对BFB试验台团聚试验工况的验证计算,发现该计算模型具有较好的理论指导价值。通过模型计算结果发现,在低温段(750℃以下)床料粒径、给料量、燃料品种等对团聚时间影响比较明显,但在高温段(850℃以上)其它运行参数的调整对团聚发生时间影响很小,几乎失效。 然后,为了进一步了解流态化燃烧中引发碱金属问题的活泼元素的性质,通过稻秸秆的固定床燃烧实验,研究了不同温度和停留时间下稻秸中钾的转化迁徙规律,发现在700~800℃之间有效钾的转化损失份额大幅度上升。通过20kWth循环流化床(CFB)燃烧试验台进行了21h的稻草低温燃烧实验,对CFB系统中活泼元素在的分布进行了测试和平衡计算,发现低温流态化燃烧中床层内的物料以及钾元素经过一定时间的积累后可以达到动态平衡,生物质灰绝大部分以飞灰形式存在,且飞灰中90%以上的钾保持了水溶性状态;同时,通过对比燃料、飞灰和烟气中有机硫和无机硫的比例,发现在秸秆流态化燃烧过程具有一定的脱硫效果。在此基础上,通过中试规模CFB试验台对稻草进行了低温和高温燃烧实验,验证了团聚规律实验以及活泼元素实验中得出的相关结论。 最后,针对秸秆直燃示范工程项目的运行情况进行了简要介绍,通过运行中后检查发现,该示范工程项目的CFB锅炉能够适用于多种生物质燃料的高效燃烧,也没有出现床料团聚问题的困扰;通过运行后检查发现,锅炉高温受热面和尾部受热面的沉积和腐蚀也比较轻,并不影响正常运行。该示范工程的成功运行进一步验证了前期流态化燃烧试验中的结论,也充分说明低温流态化燃烧技术为秸秆的大规模转化利用开辟了一条新的途径。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 牛红兵;王凤鸣;李佑楚;;国内外流态化燃煤技术发展现状[J];煤炭加工与综合利用;1985年02期
2 范维澄;;煤的流态化燃烧[J];中国能源;1983年03期
3 王运法;陈晶;;循环流化床锅炉布风装置[J];山西电力;2010年05期
4 李佑楚;王凤鸣;沈天临;;快速流态化燃煤反应器的操作特性[J];煤炭加工与综合利用;1984年02期
5 ;欢迎订阅《煤炭加工与综合利用》[J];能源工程;1989年04期
6 屈忠坡,李伟,段铁城;循环流化床锅炉气力输送床料系统研究[J];东北电力技术;2005年05期
7 王达三,张亚夫,潘忠刚,任爱峰,燕桂章,姜鸿安;2.8MW_t循环流化床燃烧装置[J];工程热物理学报;1986年03期
8 林永明;潘峰;王正锋;;生物质发电燃烧方式与炉型选择[J];广西电力;2009年01期
9 王正峰;李晔卿;;大型纯生物质直燃锅炉炉型选择分析[J];红水河;2010年05期
10 郭玉奎;点火装置对循环流化床锅炉安全运行的影响[J];山东煤炭科技;2003年05期
11 闫涛,朱琳,吴占松;城市生活垃圾在流化床中的流动特性[J];清华大学学报(自然科学版);2005年02期
12 党黎军,张稳境,王举宝,孙礼信,陈春达,王晓为,刘宝森;HG—CFB35—3.82/450—1型循环流化床锅炉的启动调试研究及改进分析(二)[J];热能动力工程;1996年02期
13 楚德会;循环流化床煤泥锅炉用洗矸代替石英砂作床料的研究[J];节能;2004年09期
14 董志乾;周永平;茹军卫;杨贵;;300MW CFB锅炉加床料的方法及经验[J];湖北电力;2008年01期
15 ;分级循环流化床燃烧系统[J];煤炭加工与综合利用;1990年05期
16 姚惠珍;国内外循环流化床锅炉的设计改进[J];热能动力工程;1997年06期
17 黄少鹗;国外大型鼓泡流化床锅炉燃料与床料制备、输送系统设备的研制与运行改进[J];电站辅机;2001年01期
18 范红秀;循环流化床锅炉点火探讨[J];冶金信息导刊;2003年03期
19 吴英;张世红;;床料对流化床颗粒层过滤器过滤元件的压降的影响[J];能源技术;2006年02期
20 刘存忠;;防止CFBB床料颗粒失调造成停炉事故的措施[J];电力安全技术;2006年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨圣玮;侯新凯;汪澜;;浅谈粉煤灰综合利用技术[A];第十届全国水泥和混凝土化学及应用技术会议论文摘要集[C];2007年
2 刘柏谦;张小辉;王立刚;;流化床床料的静态颗粒形貌特征:Ⅰ.一级参数测量[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(下)[C];2008年
3 刘柏谦;张小辉;王立刚;;流化床床料的静态颗粒形貌特征:Ⅱ.二级参数测量[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(下)[C];2008年
4 柳善建;易维明;毕冬梅;柏雪源;李永军;殷哲;;不同流化床床料的生物质快速热裂解试验研究[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集(上册)[C];2008年
5 曹兴伟;;300MW CFB锅炉控制与燃烧调整[A];2008年云南电力技术论坛论文集[C];2008年
6 李青松;张守军;;中药残余物气化实验[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
7 杨素香;;循环硫化床锅炉结焦防范及应对措施[A];第四届十三省区市机械工程学会科技论坛暨2008海南机械科技论坛论文集[C];2008年
8 张春霞;魏小林;阳德志;王阳;盛宏至;;内旋流流化床内异重颗粒横向扩散系数的试验研究[A];第七届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2007年
9 王秩良;;紧凑型循环流化床锅炉结构特点及改进措施[A];以石油焦/煤为燃料的大型CFB锅炉优化与环保技术研讨会论文集[C];2005年
10 龚志松;;FWEOY-310/9.8型CFB锅炉运行技术与经验[A];以石油焦/煤为燃料的大型CFB锅炉优化与环保技术研讨会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 郑华;循环流化床锅炉用中质耐磨浇注料的研制[N];中国建材报;2007年
2 山西省锅炉压力容器监督检验所 王强;燃煤性质变化对锅炉运行调整的影响[N];山西科技报;2006年
3 潘晓钢;开发垃圾发电技术 实现热电持续发展[N];赤峰日报;2008年
4 张静陈伟;兖矿兴隆庄电厂:小改革创造大效益[N];经理日报;2008年
5 窦青荣;未来燃烧技术的发展方向[N];中国建材报;2009年
6 刘沛铭 记者 王若冰;我市未雨绸缪备足度冬电煤[N];九江日报;2009年
7 河南农业大学教授 张春峨;食用菌[N];河南科技报;2003年
8 程洪花;鸡腿菇生产注意事项[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2006年
9 记者 钱建虎顾海燕 通讯员 潘晓东;娄庄引进新模式种植蘑菇[N];泰州日报;2007年
10 施晔;我省破解秸秆发电结渣难题[N];江苏经济报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 秦建光;秸秆类生物质流态化燃烧特性研究[D];浙江大学;2009年
2 滕海鹏;生物质流态化燃烧粘结失流特性研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
3 尚琳琳;生物质流化床燃烧粘结特性及控制研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
4 曾兵;循环流化床锅炉选择性排渣冷却系统研究[D];重庆大学;2012年
5 赵莹;NSSC浆黑液的热解和燃烧特性及在流化床中碱回收的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 李诗媛;高浓度有机废液在流化床中焚烧处理研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
7 陈继辉;大型CFB锅炉气固流动若干关键性技术研究[D];重庆大学;2008年
8 张庆峰;汽油燃料替代混合物均质压燃反应动力学基础研究[D];重庆大学;2011年
9 张小辉;秸秆燃料锅炉受热面高温腐蚀机制及防护研究[D];沈阳工业大学;2012年
10 李鑫;废轮胎流化床热解特性研究[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李兴亮;基于颗粒间力学特性的生物质流态化燃烧聚团趋势研究[D];浙江大学;2012年
2 聂虎;生物质燃烧污染物排放特性研究[D];浙江大学;2010年
3 黄开泉;大密度差床料流化床的流化与燃烧研究[D];华南理工大学;2010年
4 朱阳春;煤泥循环流化床锅炉新型床料的研究[D];山东大学;2008年
5 吴英;圆锥型过滤元件的流化床颗粒层过滤器研究[D];华中科技大学;2006年
6 柳善建;玉米秸秆粉在流化床中热裂解规律的试验研究[D];山东理工大学;2008年
7 姜雯雯;NSSC黑液在流化床中燃烧试验研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 陈志刚;NSSC黑液热分析及在流化床中燃烧试验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 舒茂龙;大型循环流化床锅炉混流式流化床冷渣器研制[D];重庆大学;2007年
10 宁新宇;生物质流化床燃烧粘结机理实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978