生物質(zhì)低溫?zé)峤馓炕捌湓偃济撓跆匦缘脑囼?yàn)研究.pdf

1、隨著煤、石油等化石燃料的大量消耗，在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了能源短缺、環(huán)境污染以及CO2排放引起的溫室效應(yīng)等一系列問題，直接制約了全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。生物質(zhì)低溫?zé)峤馓炕c再燃脫硝技術(shù)結(jié)合不僅能有效控制NOx排放，而且減少了燃料中SO2和CO2的排放，同時還達(dá)到大規(guī)模利用生物質(zhì)的目的。然而，如何獲得低成本、高效的生物質(zhì)炭燃料是該技術(shù)成功關(guān)鍵之一。生物質(zhì)雖然有著其他可再生能源無法比擬的優(yōu)勢，但也存在資源分散、水分含量高、易腐爛、能量密度低、不易儲藏運(yùn)輸

2、以及產(chǎn)量的季節(jié)性問題等特點(diǎn)。因此，開展生物質(zhì)低溫?zé)峤馓炕捌湓偃济撓跆匦缘脑囼?yàn)研究，具有重要的理論價值和工業(yè)應(yīng)用前景。
　　論文選取桑樹枝(MT)、稻稈(RS)、木片(WC)和竹子(BB)等4種生物質(zhì)為研究對象，首先對其工業(yè)分析成分、元素分析成分、發(fā)熱量和微量元素含量進(jìn)行測定；然后，開展桑樹枝和稻稈的熱重分析實(shí)驗(yàn)，并采用非等溫(Coats-Redfem法)和等溫法計算其反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明：1)生物質(zhì)原料的水分和揮發(fā)分含量較高

3、，固定碳含量偏低，且木本類和草本類的生物質(zhì)灰分含量差異比較大；相比煤粉而言，C元素含量較低，H、O元素含量較高，且N、S含量低，是一種低熱值的清潔能源；2)生物質(zhì)熱解是一個典型的吸熱-放熱-吸熱的過程；3)隨著區(qū)段恒溫Tp的升高和區(qū)段停留時間的增加，生物質(zhì)的質(zhì)量損失不斷增大；較高的區(qū)段恒溫利于生物質(zhì)熱分解生成氣態(tài)產(chǎn)物；4)通過非等溫法(Coats-Redfem法)計算的活化能在35.17 kJ·mol-1～53.13kJ·mol-1之間

4、，等溫法計算的活化能在38.49 kJ·mol-1～63.52 kJ·mol-1，兩者結(jié)果相近。
　　利用固定床、螺旋式和爐排式三種試驗(yàn)裝置，開展生物質(zhì)種類、熱解溫度和停留時間等因素對生物質(zhì)低溫?zé)峤馓炕匦杂绊懙脑囼?yàn)研究，分析了生物質(zhì)炭的微觀形貌、吸水率和研磨特性，獲得了操作參數(shù)對其生物質(zhì)低溫?zé)峤馓炕a(chǎn)物的質(zhì)量分布以及固體產(chǎn)物的質(zhì)量得率、能量得率和能量密度的影響規(guī)律。結(jié)果表明：1)隨著熱解溫度的升高和停留時間的增加，生物質(zhì)炭相比于

5、生物質(zhì)原料表觀體積縮小，而且顏色上明顯加深，水分和揮發(fā)分含量逐漸降低，固定炭和灰分含量增加，C含量不斷增加，H和O含量有不同程度下降，N和S含量有微量變化，低位發(fā)熱量大幅度提高；2)桑樹枝炭的表面膜狀結(jié)構(gòu)破損，大塊狀結(jié)構(gòu)破裂，沉積物明顯增多，內(nèi)部孔隙暴露，且疏水性和研磨特性得到良好改善；3)隨著熱解溫度的升高和停留時間的增加，桑樹枝炭的質(zhì)量得率逐漸下降，而液體和氣體產(chǎn)物的質(zhì)量得率呈現(xiàn)不同變化規(guī)律；4)隨著熱解溫度的升高和停留時間的增加，

6、桑樹枝炭和稻稈炭的質(zhì)量得率和能量得率逐漸降低，并且能量得率始終高于質(zhì)量得率，同時兩者的能量密度都有不同程度提高。在自建的生物質(zhì)/生物質(zhì)炭再燃脫硝試驗(yàn)裝置上，以木片碳和木屑的混合物(WC-A)、稻稈(RS)、桑樹枝炭(MT-250/30)和竹炭(BB-275/30)等4種再燃燃料，開展再燃燃料種類、燃料粒徑、再燃區(qū)溫度、初始NO濃度、再燃區(qū)停留時間和化學(xué)當(dāng)量比等因素對再燃脫硝效果影響的試驗(yàn)研究，并探討了再燃條件下NO還原的機(jī)理。結(jié)果表明：

7、1)不同再燃燃料的脫硝能力不同，其中木片炭與木屑的混合物脫硝效果最好，稻稈和竹炭分別次之，桑樹枝炭幾乎沒有脫硝效果；2)在標(biāo)準(zhǔn)工況下，0～200μm和0～450μm的木片炭和木屑的混合物的脫硝效率為63.4％和60.5％，同時粒徑小的再燃燃料的SO2的析出速率明顯較快，且其NO的還原率較高；3)再燃脫硝效率隨再燃區(qū)溫度的升高而提高，其中1250℃脫硝效率最高為64.9％；當(dāng)再燃溫度從1050℃升高至1150℃，脫硝效率增長11％，而繼續(xù)