生物質(zhì)與煤混燃灰熔融特性及其影響研究.pdf

1、生物質(zhì)與煤混燃發(fā)電是一種極為有效的CO2減排途徑，應(yīng)用前景廣泛。混燃發(fā)電面臨的最主要技術(shù)障礙就是混燃生物質(zhì)導(dǎo)致的鍋爐積灰結(jié)渣問(wèn)題。本文對(duì)影響灰渣熔融特性的因素進(jìn)行了綜合分析并結(jié)合CFD模擬對(duì)煤粉鍋爐積灰結(jié)渣問(wèn)題進(jìn)行了分析。
　　首先，在滴管爐實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上探究了生物質(zhì)種類，混燃比例，燃燒溫度和過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)灰渣熔融特性的影響。研究表明，生物質(zhì)中堿金屬元素K是影響混燃灰特性的關(guān)鍵因素，燃燒初始階段揮發(fā)態(tài) K(g)與飛灰顆粒中 Si、Al

2、反應(yīng)生成 KAlSi2O6（熔點(diǎn)1100℃）在1300℃條件下呈熔融態(tài)，是導(dǎo)致灰渣融聚的關(guān)鍵物質(zhì)。相同混燃比例下，棉桿混燃灰熔融性最強(qiáng)，木屑較弱，而摻燒稻殼會(huì)使混燃灰熔點(diǎn)升高。棉桿質(zhì)量混燃比應(yīng)嚴(yán)格限制在20％以下，木屑不宜超過(guò)30%，稻殼可在較高比例下混燃。這是由不同灰渣組分造成的灰熔融特性不同決定的。生物質(zhì)與煤燃料混合不均可造成生物質(zhì)中部分堿金屬未被煤灰顆粒及時(shí)固定，可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的積灰。KAlSi3O8在1220℃條件下分解為KAl

3、Si2O6是溫度對(duì)棉桿混燃灰熔融特性影響的關(guān)鍵，較低的燃燒溫度不僅減少了低熔點(diǎn)化合物生成且減少了灰渣熔融相，對(duì)減輕積灰結(jié)渣有重要作用。過(guò)量空氣系數(shù)增加導(dǎo)致S(g)反應(yīng)活性增強(qiáng)，但S(g)優(yōu)先和灰顆粒中Ca反生反應(yīng)，K(g)仍然和灰顆粒中Si、Al反應(yīng)生成KAlSi2O6，因此增大過(guò)量空氣系數(shù)并無(wú)法改善灰渣熔融特性。
　　其次，采用主因素分析法進(jìn)行了權(quán)重分析，分析表明混燃灰中KAlSi2O6的含量和生物質(zhì)中的鉀含量起對(duì)灰渣特性到最為

4、主要的影響作用。灰渣中SiO2和CaAl2Si2O6含量的影響作用位列其次。對(duì)結(jié)渣指數(shù)和主因素的線性關(guān)聯(lián)分析表明，當(dāng)大部分堿金屬被固定在灰渣中形成低熔點(diǎn)硅鋁酸鹽時(shí)，結(jié)渣指數(shù)對(duì)混燃灰渣具有一定適用性。但結(jié)渣指數(shù)的局限性在于不能反映溫度變化對(duì)灰渣熔融性造成的影響。
　　最后，以灰渣熔融性分析為基礎(chǔ)，結(jié)合CFD模擬，對(duì)鍋爐積灰結(jié)渣做出了預(yù)測(cè)。結(jié)果表明在鍋爐爐膛燃燒器區(qū)域附近的水冷壁具有一定的結(jié)渣風(fēng)險(xiǎn)，鍋爐對(duì)流換熱面上層的管排在背風(fēng)面上具