生物質(zhì)灰熔融特性、結(jié)渣機(jī)理及燃燒模式研究.pdf

1、隨著能源環(huán)境危機(jī)日益嚴(yán)重，生物質(zhì)的開(kāi)發(fā)與利用引起世界的關(guān)注。燃燒作為當(dāng)前生物質(zhì)最有效的利用方式，仍面臨著結(jié)渣、飛灰利用、燃燒模式等諸多問(wèn)題。因此，本文集中研究了生物質(zhì)灰結(jié)渣機(jī)理。同時(shí)，對(duì)涉及生物質(zhì)結(jié)渣密切相關(guān)的灰熔融特性及燃燒模式（混燃作為預(yù)防結(jié)渣的主要手段）進(jìn)行研究，以期為生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)、有效、安全地利用奠定一定的基礎(chǔ)。
　　通過(guò)對(duì)辣椒稈、棉稈及麥稈三種生物質(zhì)分別400℃、600℃、815℃、1000℃、1200℃及1400℃成灰進(jìn)

2、行熔融特性分析表明：生物質(zhì)灰變性溫度與灰內(nèi)K、Mg、Ca、Fe、Al、S和P含量是相關(guān)。隨K含量升高，變形溫度下降；隨Mg、Ca、Fe、Al、S和P含量升高，變形溫度升高。軟化溫度、半球溫度及流動(dòng)溫度基本不受各元素含量或者成灰溫度的影響。生物質(zhì)灰熔融特性取決于其本身高溫下生成的高溫共熔體。隨灰化溫度升高，K、Cl、S含量下降。600℃～815℃之間，Cl元素大量損失，815℃成灰其含量基本為零。1000℃以后，S以SO2形式揮發(fā)。

3、>　　通過(guò)對(duì)12MW爐排爐各受熱面渣樣分析，以及對(duì)比不同燃料特性與初始形成層對(duì)結(jié)渣特性影響的研究。生物質(zhì)鍋爐結(jié)渣主要受危險(xiǎn)性元素Cl和K，保護(hù)性元素Si和Al及S濃度的影響。Cl與K促進(jìn)結(jié)渣，Si與Al抑制結(jié)渣，S具有雙面作用。S可以與堿金屬鹵化物反應(yīng)，生成硫酸鹽，抑制渣體的發(fā)展，但硫酸鹽之間可以相互反應(yīng)生成粘性復(fù)鹽 K3Na(SO4)2，進(jìn)而一定程度上促進(jìn)渣體的發(fā)展。K3Na(SO4)2對(duì)結(jié)渣的促進(jìn)作用劣于KCl。當(dāng)氯率（K+Cl）/

4、(Si+Al)及硫率（K+Svolatile）/(Si+Al)均升高，則生成更多的含 KCl及 K3Na(SO4)2的氣溶膠，惡化結(jié)渣。當(dāng)氯率及硫率均下降，則 KCl及K3Na(SO4)2生成量下降，結(jié)渣減弱。
　　生物質(zhì)鍋爐內(nèi)，水冷壁及高溫過(guò)熱器多為熔融結(jié)渣，中低溫過(guò)熱器結(jié)渣表現(xiàn)為微細(xì)粒子的再富集及對(duì)粗灰粒子的再捕捉作用，且呈現(xiàn)層狀交疊結(jié)構(gòu)。渣體初始形成層主要包含粘性的KCl及K3Na(SO4)2，兩種物質(zhì)起到粘合劑的作用，將管

5、壁與渣體牢牢地粘結(jié)在一起，破壞或者抑制初始形成層的形成可以有效地抑制結(jié)渣。高濃度Na、K、S及Cl或者KCl和K3Na(SO4)2的微小粒子首先形成富集層，然后粘附沉積在其上的粗灰粒子，形成粗灰富集層，當(dāng)微小粒子不足以繼續(xù)粘附粗灰粒子時(shí)，則重新形成微小粒子富集層，周而復(fù)始，形成交疊層。
　　借助溶質(zhì)-溶液系統(tǒng)，首先將煙氣比擬為溶劑，KCl–K2SO4–Na2SO4三重共熔體系與高溫難熔組分作為兩種溶質(zhì)，生物質(zhì)結(jié)渣為 KCl–K2S

6、O4–Na2SO4三重低溫共熔體系成核固化與難熔組分粘附于 KCl–K2SO4–Na2SO4低溫共熔體系的綜合作用。其次，基于結(jié)晶理論提出了結(jié)渣速率計(jì)算公式 max()nJ?K?c，K為結(jié)渣常數(shù)，n為結(jié)渣階數(shù)，△cmax為受熱面前后KCl及KNa3(SO4)2之和的濃度差。K為煙氣流速，煙氣濃度及飛灰內(nèi)各組分含量的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式，n為KCl及KNa3(SO4)2濃度的試驗(yàn)擬合表達(dá)式。
　　通過(guò)利用現(xiàn)金流量方法對(duì)我國(guó)當(dāng)前存在的三種生物質(zhì)

7、燃燒方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，結(jié)果顯示：混燃優(yōu)于直燃，大型煤粉爐壓型生物質(zhì)直接混燃最經(jīng)濟(jì)，其次為重建燃燒設(shè)備煤粉爐直接混燃，爐排爐直接燃燒最差。大型煤粉爐壓型生物質(zhì)直接混燃具有最高的凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率及最低的投資回收期與折算燃料價(jià)格。同時(shí)，300MW煤粉爐壓型生物質(zhì)混燃試驗(yàn)表明：電站現(xiàn)有中速磨煤機(jī)可保證壓型生物質(zhì)直接混燃的有效制粉，混燃對(duì) NOx、飛灰形貌及化合物等基本無(wú)影響,且無(wú)結(jié)渣現(xiàn)象?；烊际瑰仩t效率降低約0.4％，爐膛上部及底部混燃較中