氧化鈣添加對玉米秸稈熱轉(zhuǎn)化特性影響研究.pdf

1、玉米秸稈的能源化利用是解決秸稈的大規(guī)模工業(yè)化利用、抑制秸稈露天焚燒的重要途徑，在從秸稈獲得能量的同時，實現(xiàn)二氧化碳的可控排放。通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)，包括直接燃燒，熱解和氣化等方式，可將秸稈轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料。在秸稈類原料熱轉(zhuǎn)化過程中，焦油轉(zhuǎn)化、燃氣組分調(diào)整和秸稈中堿金屬和氯引起的腐蝕、沉積以及床料聚團等問題，是先進的玉米秸稈能源轉(zhuǎn)化技術(shù)開發(fā)需要解決的難點。
　　氧化鈣CaO作為熱轉(zhuǎn)化過程的添加劑，可以對熱轉(zhuǎn)化過程大分子中間產(chǎn)

2、物的深度反應(yīng)產(chǎn)生催化作用、抑制硫化物、堿金屬和氯化合物的釋放，并有利于改善秸稈的灰渣特性。同時，氧化鈣作為一種CO2吸收材料，可以通過碳酸鹽化反應(yīng)實現(xiàn)熱轉(zhuǎn)化過程中CO2的原位分離和固定，有利于CO2排放的控制。
　　本文工作基于秸稈的定向性熱轉(zhuǎn)化技術(shù)開發(fā)，系統(tǒng)地研究了CaO添加對于熱轉(zhuǎn)化體系中熱解、燃燒機理和CO2吸收、灰渣特性等幾個關(guān)鍵過程的影響機制。對玉米秸稈的燃料特性進行了分析，測定其組成，分析秸稈在熱轉(zhuǎn)化過程中的轉(zhuǎn)化行為。

3、玉米秸稈揮發(fā)分含量高，固定碳含量相對較低，但由于氧含量高，熱值較低，作為燃料利用能量密度低。玉米秸稈灰熔點在1100℃上下，屬于嚴重結(jié)渣樣本。玉米秸稈的熱轉(zhuǎn)化過程主要包括水分析出階段（150℃以下），揮發(fā)分析出階段（150℃到600℃左右），580℃以后為殘余物的緩慢分解過程。在燃燒條件下，揮發(fā)分析出之后將與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，使得各階段均加速進行，400℃之前進行揮發(fā)分燃燒，揮發(fā)分析出結(jié)束之后主要進行固定碳燃燒。
　　采用熱重分析

4、深入研究了CaO添加對玉米秸稈的熱解、燃燒過程的影響。CaO的添加對水分、揮發(fā)分析出造成了阻滯，阻礙了熱傳導(dǎo)和氣相的析出。CaO的存在可促使焦油等大分子的轉(zhuǎn)化在較低溫度下進行，利于熱解過程的快速進行。在700℃以下，CaO在熱解和燃燒過程中均表現(xiàn)出對CO2的吸收作用。CO2吸收過程作為放熱過程，對于熱轉(zhuǎn)化過程的熱效應(yīng)有一定影響。CaO的存在造成著火點升高，揮發(fā)分析出速率下降，固定碳燃盡溫度升高。
　　CaO添加對降低結(jié)渣率有一定的

5、效果。CaO添加量達到30％時，結(jié)渣率明顯下降，但添加量為100％時結(jié)渣率反而上升。添加10％CaO的抗結(jié)渣效果不明顯，添加30％CaO時玉米秸稈的灰渣結(jié)渣性處于弱結(jié)渣區(qū)。對灰渣物相成分的變化分析表明，在玉米秸稈灰渣中K和Si元素主要表現(xiàn)為SiO2、KCl和KAlSi3O8，KCl和KAlSi3O8屬于低熔點物質(zhì)，是造成燃燒結(jié)渣的主要因素。隨著CaO添加量增加，高熔點含Ca物質(zhì)減弱了低熔點鉀化合物的影響，并在反應(yīng)中生成了較多Ca2SiO

6、4等高熔點物質(zhì)，整體抗結(jié)渣性能提升。玉米秸稈灰渣呈現(xiàn)光滑的熔融態(tài)，而添加CaO后灰渣出現(xiàn)明顯的鱗片狀變化，30％CaO添加量時在鱗片狀物質(zhì)中夾雜著規(guī)則的CaCO3晶形體，CaO對灰的熔融性起到了明顯的分散抑制作用?；胰埸c分析也證明了CaO添加量超過10％時，灰渣軟化溫度超過1400℃。
　　本文圍繞氧化鈣對玉米秸稈熱轉(zhuǎn)化過程的影響進行了系統(tǒng)研究，獲得了對熱轉(zhuǎn)化過程行為的影響機制和對灰渣特性的研究結(jié)果，對于相關(guān)熱轉(zhuǎn)化技術(shù)的開發(fā)提供了