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《山东大学》 2010年
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基于灰成分的生物质结渣特性研究

张浩  
【摘要】: 当今世界能源与环境问题日益突出,生物质能源作为一种清洁可再生能源受到越来越多的关注,生物质发电呈现出很好的发展势头。然而,在实际的生物质燃烧、气化利用过程中,很容易发生结渣现象,这已成为生物质锅炉运行的重大问题之一。因此,对生物质灰熔融特性的机理展开深入研究,掌握生物质在燃烧过程中的结渣特性,减小结渣发生的可能性,为生物质锅炉安全高效运行提供可行的解决方案,对我国生物质能规模化利用水平的提高有重要意义。 本文主要针对生物质灰成分对灰熔点的影响展开相关工作。通过添加剂、水洗等实验方法,辅以灰熔点测量、SEM/EDS等分析手段对生物质结渣特性进行了研究。具体研究内容如下: 首先,对麦秆、酒糟、糠醛渣、甘蔗渣、玉米芯、梧桐木和瓜子壳等7种生物质的基本性质进行了研究,利用SEM/EDS方法和YX-HRD灰熔融性测定仪对各种生物质进行了灰特性的研究。结果表明:生物质燃料挥发分含量大大超过煤,氢的含量也较多,含氧量较高,而含碳量低,这使生物质燃料容易点燃,但也使得生物质燃料热值较低。同时不同的生物质灰分含量差别很大;不同生物质灰在局部形态上存在着明显差别,总体上表现为形貌各异的不规则粒子;对大部分生物质灰而言,硅、钾和钙是主要的无机元素,高含量的碱性元素是导致生物质灰熔点偏低的原因。 其次,改变生物质灰成分,即通过添加剂和水洗的试验方法增加或降低生物质灰中某成分含量,并研究其熔融特性。通过添加剂试验发现氧化钠始终起到降低灰熔点的作用;氧化钾、氧化钙、氧化硅、氧化镁、氧化铝对生物质灰熔点的影响都呈现两面性。生物质流化床锅炉不宜采用石英砂作为床料,可根据燃料的不同选择石灰石、白云石、高铝矾土等作为床料,其中石灰石、白云石仅对秸秆流化床锅炉的结渣抑制效果较好。生物质中K、Ca、Cl、S、P等主要以易溶相存在,Na只有很少量以离子态存在,水洗效果并不是太好。在生物质灰主要元素成分中,水洗效率由高到低的排列顺序为:ClKSFePCaNaMg。K元素、Cl元素是造成生物质灰熔点偏低的主要因素。随水洗温度的升高,生物质灰熔点一般会呈现先升高后降低的趋势,最佳水洗温度在60℃~70℃左右。生物质的灰熔点随着液固比的增大而不断升高,但是当液固比过高时,其对灰熔点的影响已不大,麦秆的最佳液固比为25(ml/g)。 最后,建立生物质灰成分与灰熔点的逐步回归模型,模型通过负相关系数检验、t检验和F检验。通过对ST预测值与实际值的比较,发现回归模型的相对误差较小,适用于生物质灰熔点的预测。研究发现煤灰结渣判别指数不适用于生物质。推导出新的生物质结渣判别指数:A=(MgO+Al2O3+Fe2O3)/CaO,经验证该指数是可行的。生物质灰熔点ST基本随着A值的增大呈升高趋势,且A值小于2.0时,生物质严重结渣。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK6

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【引证文献】
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【参考文献】
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