流化床中秸稈燃燒聚團(tuán)試驗(yàn)研究.pdf

1、化石能源資源枯竭以及能源生產(chǎn)引發(fā)的社會(huì)問(wèn)題突現(xiàn)等對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。痛定思痛，人們又重新目光聚焦于生物質(zhì)能秸稈等可再生能源上。然而在秸稈的利用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)聚團(tuán)、沉積和腐蝕是目前秸稈燃燒發(fā)電中普遍存在的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)這些問(wèn)題研究表明：此類(lèi)問(wèn)題主要是由于秸稈中含有大量可揮發(fā)的鉀和氯引起的。許多學(xué)者針對(duì)如何檢測(cè)、預(yù)測(cè)、和減輕甚至消除這些問(wèn)題進(jìn)行了研究。為減輕甚至消除秸稈燃燒過(guò)程中鍋爐內(nèi)的聚團(tuán)問(wèn)題，研究秸稈燃燒聚團(tuán)的機(jī)理，

2、秸稈燃燒過(guò)程中堿金屬的行為特征以及堿金屬燃燒過(guò)程中形態(tài)分布和傳輸過(guò)程都是十分必要和重要的。本文主要針對(duì)秸稈不同溫度下燃燒聚團(tuán)的機(jī)理進(jìn)行了相關(guān)研究。 在小型鼓泡流化床燃燒實(shí)驗(yàn)裝置上對(duì)稻草、麥草和玉米稈三種秸稈在不同床層溫度下進(jìn)行了燃燒實(shí)驗(yàn)。直觀的觀察鼓泡床床料的流化情況，并對(duì)床料中堿金屬隨著運(yùn)行時(shí)間增加的積累情況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：在稻草、麥草和玉米稈三種原料中，稻草的堿金屬問(wèn)題最為嚴(yán)重，燃燒過(guò)程中最易出現(xiàn)床料聚團(tuán)現(xiàn)象，麥草次之

3、。床料中堿金屬極其相關(guān)元素隨著爐子運(yùn)行時(shí)間的增加，均呈現(xiàn)明顯的富集趨勢(shì)。隨著床溫的升高，堿金屬析出造成的床料聚團(tuán)現(xiàn)象趨于嚴(yán)重，流化失敗時(shí)間變短。 針對(duì)稻稈在泡床流化床中燃燒床料聚團(tuán)的機(jī)理進(jìn)行了探討。低溫燃燒時(shí)聚團(tuán)床料的SEM分析可知，床料間黏結(jié)物主要由Si、K、Cl、S、Ca、Mg組成，其中堿金屬以鉀為主且主要是以KCl和K2S04水溶性鉀方式存在。高溫試驗(yàn)聚團(tuán)床料的SEM分析可知，床料間黏結(jié)物主要由Si、K、Ca、Mg組成。因

4、此，認(rèn)為稻草在泡床上燃燒床料聚團(tuán)在溫度低于800℃是由鹽熔融和氧化物熔融共同作用的結(jié)果，當(dāng)溫度高于800℃則主要是由氧化物熔融物引起的。采用Equi¨b模型中的Normal來(lái)計(jì)算爐內(nèi)灰渣隨溫度變化其物相生成變化規(guī)律與我們?cè)囼?yàn)得出的結(jié)論一致。 根據(jù)稻草在流化床中燃燒聚團(tuán)的機(jī)理，利用化學(xué)熱力平衡分析方法FactSage軟件預(yù)測(cè)了添加劑對(duì)稻草燃燒過(guò)程中堿金屬元素化學(xué)形態(tài)分布的影響，為添加劑的選擇提供理論基礎(chǔ)。預(yù)測(cè)結(jié)果表明在稻草燃燒系統(tǒng)

5、中添加鋁、硫、、磷、鈣或同時(shí)添加硅和鋁時(shí)，可以有效的減輕、乃至避免稻草燃燒過(guò)程中由堿金屬引起的聚團(tuán)。 在添加劑對(duì)稻草燃燒過(guò)程中堿金屬鉀的熱力平衡狀態(tài)分布的影響預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了添加劑選擇，并進(jìn)行了添加劑對(duì)堿金屬在燃燒過(guò)程中行為特性的實(shí)驗(yàn)研究，添加劑包括Al粉、Si粉、A1203、Si02、Ca3(P04)2、CaSi03、CaC03、A12(S04)318H20、CaS04、CaO、(NH4)H2POa等。通過(guò)對(duì)其底灰的觀測(cè)分析

6、認(rèn)為在所選擇的添加劑中含Al添加劑稻草燃燒后生成的底灰均為塊狀，對(duì)堿金屬問(wèn)題的解決沒(méi)有幫助，并有可能增加其腐蝕性。Ca3(P04)2、CaSi03、CaSi03+A1203為添加劑時(shí)，生成的底灰為多孔成團(tuán)狀物質(zhì)，但有一定的燒結(jié)，因此這幾種添加劑也不是最理想的添加劑。而在稻草中添加(NH4)H2P04，CaO，CaC03，CaSOa，A12(S04)318H20可以使稻草灰變得松軟，是較理想的添加劑。通過(guò)理想的添加劑底灰的XRD分析，對(duì)添