本文關(guān)鍵詞：生物質(zhì)與煤混燃灰熔融特性及其影響研究

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【摘要】：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(lèi),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KAlSi2O6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)灰渣特性到最為主要的影響作用�；以蠸iO2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)面上具有相對(duì)較高的積灰風(fēng)險(xiǎn),且受熱面管排間距越小積灰風(fēng)險(xiǎn)越高。在30%及以下比例混燒木屑,鍋爐的積灰結(jié)渣風(fēng)險(xiǎn)總體是可控的。
【關(guān)鍵詞】：混燃發(fā)電 灰渣特性 SEM分析 XRD分析 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM61
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 緒論9-20
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀10-11
• 1.3 生物質(zhì)燃料特性11-12
• 1.4 生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)及面臨的主要問(wèn)題12-14
• 1.5 混燃灰熔融特性及其影響問(wèn)題的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.6 主要研究?jī)?nèi)容及思路18-20
• 2. 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)裝置20-26
• 2.1 材料及試驗(yàn)裝置20-22
• 2.2 裝置和步驟22-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 3. 生物質(zhì)與煤混燃灰特性實(shí)驗(yàn)分析26-50
• 3.1 不同種類(lèi)生物質(zhì)混燃灰特性分析26-31
• 3.2 不同比例生物質(zhì)混燃灰特性分析31-39
• 3.3 不同燃燒溫度條件下混燃灰特性分析39-44
• 3.4 不同過(guò)量空氣系數(shù)條件下混燃灰特性分析44-47
• 3.5 本章小結(jié)47-50
• 4. 影響生物質(zhì)與煤混燃灰渣特性因素綜合分析50-62
• 4.1 體系評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇原則50-51
• 4.2 主成分分析建模方法51-52
• 4.3 生物質(zhì)與煤混燃積灰結(jié)渣特性綜合評(píng)價(jià)52-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 5. 大型煤粉鍋爐混燃生物質(zhì)模擬及其積灰結(jié)渣特性分析62-78
• 5.1 模擬對(duì)象簡(jiǎn)介62-64
• 5.2 數(shù)學(xué)模型的采用64-65
• 5.3 計(jì)算區(qū)域的選擇65-66
• 5.4 爐膛及受熱面網(wǎng)格劃分66-67
• 5.5 爐體和受熱面建模67-68
• 5.6 模擬結(jié)果及分析68-76
• 5.7 本章小結(jié)76-78
• 6. 結(jié)論與展望78-82
• 6.1 全文總結(jié)78-80
• 6.2 建議與展望80-82
• 致謝82-83
• 參考文獻(xiàn)83-89
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文89

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本文編號(hào)：787516