秸稈燃燒特性研究.pdf

1、生物質(zhì)能是綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量，是一種取之不盡、用之不竭的能源。隨著化石能源的枯竭，生物質(zhì)能在世界能源消費(fèi)總量中所占的比重將不斷的增加。 我國是農(nóng)業(yè)大國，秸稈資源非常豐富，合理的利用好這些秸稈資源是一件利國利民的大事。秸稈的利用方式多種多樣，其中，直接燃燒是最原始、也最實(shí)用的利用方式。在工業(yè)應(yīng)用上，直接燃燒要解決的主要問題是開發(fā)高效的燃燒鍋爐。在現(xiàn)有的鍋爐中，流化床鍋爐具有燃燒效率高、

2、燃料適應(yīng)性廣的優(yōu)點(diǎn)，適合秸稈燃燒發(fā)電。但秸稈質(zhì)地較輕、揮發(fā)份含量高，而流化床鍋爐尤其是循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)空床氣速較高，秸稈能否在流化床中穩(wěn)定燃燒有待試驗(yàn)驗(yàn)證；如能穩(wěn)定燃燒，其燃燒份額分布和燃燒效率等問題也需進(jìn)一步研究。針對這些問題，本文對流化床秸稈燃燒的可行性和燃燒特性進(jìn)行了研究。 首先，為了對秸稈的熱解和燃燒特性有初步了解，本文使用熱重分析儀在10℃/min、20℃/min升溫速率下對棉稈、玉米芯和玉米稈的熱解過程進(jìn)行了研究。

3、研究表明，秸稈的熱解過程大致可以分為4個(gè)階段：干燥階段、升溫保持階段、揮發(fā)份析出階段、炭化階段。秸稈中揮發(fā)份含量很高，其析出主要集中在揮發(fā)份析出階段，即180℃～380℃之間，且升溫速率的提高有利于秸稈揮發(fā)份的析出。在20℃/min升溫速率下，對上述三種物質(zhì)的燃燒過程進(jìn)行了研究。秸稈的燃燒過程也大致可以分為4個(gè)階段：干燥階段、升溫保持階段、揮發(fā)份燃燒階段、焦碳燃燒階段；且容易熱解的秸稈也更容易燃燒。與此同時(shí)，用紅外吸收光譜對上述物質(zhì)熱解

4、和燃燒過程中產(chǎn)生的熱解/燃燒產(chǎn)物做了定性分析。分析表明，秸稈揮發(fā)份的著火溫度大致在300℃，焦碳的著火溫度在400℃，CO的著火溫度較高，在550℃左右，但只有在650℃以上才有較高的反應(yīng)速率。 其次，針對秸稈中堿金屬含量較高的特點(diǎn)，在0.2MW流化床試驗(yàn)臺上，對不同床料的抗燒結(jié)性能和鼓泡流化床純燒棉稈的可行性進(jìn)行了試驗(yàn)，同時(shí)對純燒秸稈、煤與秸稈混燒時(shí)爐內(nèi)的溫度分布、尾部煙氣濃度和燃燒效率進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)證實(shí)：1)試驗(yàn)中所用的

5、中性床料基本不發(fā)生燒結(jié)，適合作為流化床的床料；2)鼓泡流化床純燒棉稈(2cm～15cm長度范圍)時(shí)密相去區(qū)溫度能夠穩(wěn)定在850℃～870℃；3)棉稈在流化床中能夠達(dá)到很高的燃燒效率，飛灰中碳含量很低，大約4％左右，燃燒效率大于99％。在0.5MW循環(huán)流化床試驗(yàn)臺上，對循環(huán)流化床純燒秸稈的可行性及相應(yīng)的燃燒特性做了研究，并對純燒秸稈時(shí)爐內(nèi)沿高度方向上溫度場分布、燃燒份額、燃燒效率和爐內(nèi)沿高度方向上煙氣濃度進(jìn)行試驗(yàn)研究。通過以上試驗(yàn)證實(shí)：1

6、)在4.5m/s的一次風(fēng)風(fēng)速下，純燒棉稈時(shí)密相區(qū)床層溫度可以穩(wěn)定在820℃～870℃之間，因此在適當(dāng)?shù)难h(huán)物料量和循環(huán)物料溫度的情況下，循環(huán)流化床純燒棉稈具有可行性；2)試驗(yàn)條件下密相區(qū)和稀相區(qū)的燃燒份額大約各占50％，稀相區(qū)和密相區(qū)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)合理的溫度分布。 最后，與試驗(yàn)相對應(yīng)，本文利用FLUENT軟件對床料和秸稈混合流化狀況進(jìn)行了研究，對秸稈的燃燒過程進(jìn)行了模擬，從而在理論上對秸稈在流化床中的燃燒特性有更多的了解，為實(shí)際試驗(yàn)