本文關(guān)鍵詞：生物質(zhì)鍋爐受熱面沉積機(jī)理與腐蝕特性研究

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【摘要】：生物質(zhì)直燃發(fā)電是應(yīng)用規(guī)模最為廣泛、技術(shù)最為成熟的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用途徑,但是生物質(zhì)中含量較高的堿金屬容易引發(fā)鍋爐受熱面沉積與腐蝕問題,嚴(yán)重降低鍋爐效率、影響鍋爐長期安全運(yùn)行。堿金屬問題特別是受熱面的沉積與腐蝕是生物質(zhì)直燃發(fā)電利用中亟待解決的技術(shù)難題。本文研究圍繞生物質(zhì)鍋爐受熱面沉積與腐蝕問題展開,針對(duì)工程實(shí)際問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析和研究,探究了沉積形成機(jī)理及腐蝕反應(yīng)特性。 為探究生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐受熱面沉積動(dòng)態(tài)過程及機(jī)理,自行設(shè)計(jì)了一套沉積采樣系統(tǒng),在某實(shí)際運(yùn)行的75t/h生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行了長期的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn),獲得了采樣時(shí)間從2h至1個(gè)月的不同采樣管溫度下形成的沉積樣品,初步探究了采樣管壁面溫度對(duì)沉積形成的影響,并分析了采樣環(huán)上沉積形成的機(jī)理。研究結(jié)果表明：在沉積的初始階段(2-37h),高溫段采樣環(huán)相對(duì)于低溫段更容易捕獲煙氣中的顆粒,72h后隨著沉積物逐漸增厚,熱阻增加,采樣環(huán)溫度對(duì)沉積的影響逐漸減小,沉積規(guī)律趨于一致；受燃料特性影響,沉積物中并沒有出現(xiàn)預(yù)想的大量的KCl,最初沉積在采樣環(huán)表面的是粒徑小于5μm的富含Ca、S的顆粒,5-12h之后含K和Si的物質(zhì)才開始在采樣環(huán)表面沉積；1個(gè)月形成的沉積物主要的晶相成分有Si02和K2Ca(SO4)2等,床料顆粒在循環(huán)流化床受熱面沉積過程中始終起到重要作用；較長時(shí)間形成的沉積與動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采樣的沉積所表現(xiàn)出的差異性說明在沉積形成的較長時(shí)間發(fā)展過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。 以爐排爐為代表的層燃技術(shù)是生物質(zhì)燃燒主要技術(shù)路線之一,其沉積機(jī)理與循環(huán)流化床鍋爐有明顯差異。針對(duì)某生物質(zhì)爐排燃燒發(fā)電鍋爐實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的不同受熱面沉積特性及飛灰含碳量異常、易自燃等問題展開研究,對(duì)爐膛、高溫過熱器、低溫過熱器和省煤器管壁等處的沉積物進(jìn)行對(duì)比分析,從不同受熱面沉積物的微觀形貌、元素組成以及晶相組分著手,結(jié)合燃料、鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行工況等因素探究了不同受熱面沉積規(guī)律,研究結(jié)果表明,煙氣溫度的差異是造成不同受熱面沉積的形貌、元素及晶相組成不同的重要影響因素；燃料中較高的K、Ca、Cl、S含量導(dǎo)致沉積中出現(xiàn)大量的KCl及K3Na(SO4)2是沉積問題惡化的最主要原因；由于鍋爐燃用的生物質(zhì)燃料為二次加工產(chǎn)品,含有各種外部添加物質(zhì),燃燒過程中體現(xiàn)出較為復(fù)雜的特性,加之鍋爐沒有布置二次風(fēng)是飛灰出現(xiàn)異常情況的主要原因。 由于燃用高K、Cl含量的生物質(zhì)鍋爐受熱面沉積中通常伴隨著嚴(yán)重的高溫腐蝕問題,緊貼金屬管壁的沉積層中大量的KCl被認(rèn)為是引發(fā)高溫腐蝕的誘因,為應(yīng)對(duì)高溫腐蝕問題,選用較高等級(jí)的鋼材制作高溫受熱面是生物質(zhì)電廠廣泛采取的辦法。為研究不同鋼材抗KCl腐蝕能力,對(duì)比了20G、12Cr1MoVG、Super304H、SUS316、TP347H、HR3C等6種我國常見的不同等級(jí)鍋爐用鋼材的抗高溫氯腐蝕、氧化腐蝕的性能,通過測定各樣塊的增重量,得出了各鋼材樣塊的腐蝕特性曲線,增重?cái)?shù)據(jù)反映出6鋼材的抗腐蝕性能：HR3CSuper304HTP347H SUS31612Cr1MoVG20G,在一定范圍內(nèi),Cr含量越高,鋼材的抗腐蝕性能越強(qiáng)；金屬表面形成的Cr的氧化膜是抗KCl腐蝕的主要屏障；利用SEM-EDS及XRD對(duì)腐蝕后樣塊表面的形貌特征、元素組成和腐蝕產(chǎn)物的晶相進(jìn)行了分析,推測了可能的腐蝕反應(yīng)方程,并簡要論述了氯化腐蝕與氧化腐蝕的差異以及KCl在金屬表面的附著形態(tài)對(duì)高溫氯腐蝕的影響。
【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì)鍋爐 受熱面 堿金屬 沉積 腐蝕
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK6;TK229
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 1 緒論12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 生物質(zhì)直燃發(fā)電的堿金屬問題12-14
• 1.2.1 沉積問題12-13
• 1.2.2 高溫腐蝕問題13
• 1.2.3 床料聚團(tuán)問題13-14
• 1.3 生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)14-16
• 1.3.1 層燃燃燒技術(shù)14-15
• 1.3.2 流態(tài)化燃燒技術(shù)15-16
• 1.3.3 兩種燃燒技術(shù)的比較16
• 1.4 生物質(zhì)鍋爐受熱面沉積與腐蝕研究進(jìn)展16-22
• 1.4.1 沉積機(jī)理研究16-18
• 1.4.2 沉積影響因素研究18-20
• 1.4.3 添加劑摻燒對(duì)沉積的影響20-21
• 1.4.4 腐蝕機(jī)理研究21-22
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容及意義22-24
• 1.5.1 研究內(nèi)容22-23
• 1.5.2 研究意義23-24
• 2 實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)方法24-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器24-26
• 2.1.1 場發(fā)射掃描電鏡與能譜聯(lián)用(SEM-EDS)24
• 2.1.2 X射線衍射儀(XRD)24-25
• 2.1.3 原子吸收分光光度計(jì)(AAS)25
• 2.1.4 離子色譜儀(IC)25-26
• 2.1.5 X射線熒光光譜儀(XRF)26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法26-27
• 2.2.1 沉積物分析方法26-27
• 2.2.2 燃料分析方法27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3 生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐受熱面沉積動(dòng)態(tài)研究28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 鍋爐系統(tǒng)28-29
• 3.3 實(shí)驗(yàn)裝置與方法29-32
• 3.4 燃料分析32-33
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論33-42
• 3.5.1 采樣管溫度對(duì)沉積的影響33-35
• 3.5.2 采樣環(huán)沉積的微觀形貌、能譜及晶相分析35-42
• 3.6 本章小結(jié)42-44
• 4 生物質(zhì)爐排鍋爐不同受熱面沉積特性研究44-56
• 4.1 引言44
• 4.2 鍋爐系統(tǒng)44-45
• 4.3 燃料分析45-46
• 4.4 沉積物與飛灰分析46-55
• 4.4.1 沉積物表觀形貌46-48
• 4.4.2 沉積物與飛灰元素和晶相分析48-50
• 4.4.3 沉積物與飛灰微觀結(jié)構(gòu)50-52
• 4.4.4 飛灰粒徑分布52-53
• 4.4.5 飛灰熱重分析53-54
• 4.4.6 飛灰有機(jī)物分析54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 5 生物質(zhì)鍋爐受熱面沉積腐蝕初探56-63
• 5.1 引言56
• 5.2 金屬材料高溫腐蝕實(shí)驗(yàn)56-58
• 5.2.1 樣品制備56-57
• 5.2.2 不同鋼材高溫氧化腐蝕與氯腐蝕實(shí)驗(yàn)57-58
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論58-62
• 5.3.1 腐蝕增重對(duì)比分析58-59
• 5.3.2 腐蝕后的表面SEM-EDS及XRD分析59-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 6 全文總結(jié)與展望63-66
• 6.1 主要研究內(nèi)容及結(jié)論63-64
• 6.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)64-65
• 6.3 未來工作展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 作者簡歷72

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1 賈孝;包二電廠1990年鍋爐受熱面漏泄情況及防治對(duì)策[J];內(nèi)蒙古電力;1991年03期

2 黃生琪;周菊華;;湖北漢川電廠鍋爐受熱面的驗(yàn)收[J];鍋爐技術(shù);1992年02期

3 姚成盛,孫曉穎;高壓鍋爐受熱面的安全運(yùn)行[J];大氮肥;2001年03期

4 鄭基彥;巡檢司電廠鍋爐受熱面的柔性吊裝[J];福建電力與電工;2004年02期

5 徐志翔;;鍋爐受熱面焊接時(shí)缺陷的產(chǎn)生原因及對(duì)策[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2006年03期

6 劉鴻國;洪道文;李耀君;劉振宇;孫璽;;鍋爐受熱面風(fēng)險(xiǎn)維修技術(shù)的應(yīng)用[J];浙江電力;2009年02期

7 曹曉偉;;鍋爐受熱面管失效以及預(yù)防措施研究[J];科協(xié)論壇(下半月);2011年06期

8 暢文喜;;鍋爐受熱面管失效分析和預(yù)防[J];科技風(fēng);2012年15期

9 申軍輝;郭正民;;鍋爐受熱面管失效分析[J];產(chǎn)業(yè)與科技論壇;2012年14期

10 李素云;;鍋爐受熱面焦渣成分的分析方法[J];電力技術(shù);1984年03期

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1 王X;孔松濤;胡正定;;基于最小支持向量機(jī)的鍋爐受熱面污染部位診斷[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 馮硯廳;張猛;歐陽杰;吳楠;;鍋爐受熱面管熱整形引起的鼓包特征及危害[A];全國冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2014年會(huì)論文集[C];2014年

3 史元浩;王景成;王斌;;燃煤電站鍋爐受熱面灰污沉積動(dòng)態(tài)監(jiān)測模型研究[A];中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)B卷[C];2011年

4 王新格;李洪濤;冷成崗;;600MW機(jī)組鍋爐受熱面爆管實(shí)例及原因分析[A];全國火電大機(jī)組（600MW級(jí)）競賽第11屆年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2007年

5 郝曉軍;劉長福;趙紀(jì)峰;牛曉光;鄭相鋒;代小號(hào);;鍋爐受熱面管內(nèi)氧化皮探測技術(shù)研究[A];全國冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2014年會(huì)論文集[C];2014年

6 黃瑾;;鍋爐受熱面管TP347H與T91鋼焊接工藝性能試驗(yàn)及評(píng)定[A];第十五次全國焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

7 郝宏生;王志軍;李王斌;郭起旺;李兵;蔡新春;史曉華;王利峰;;漳澤發(fā)電廠蘇制670t/h鍋爐受熱面超溫爆管試驗(yàn)研究[A];全國火電200MW級(jí)機(jī)組協(xié)作會(huì)第22屆年會(huì)論文集[C];2004年

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1 孫慕文;賀徙：告訴你技改的魅力有多大[N];中國電力報(bào);2003年

2 祁文運(yùn) 楊菽向;黃河岸畔沖刺歌[N];中國電力報(bào);2004年

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1 吳燕玲;基于遺傳算法的鍋爐受熱面系統(tǒng)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];浙江大學(xué);2010年

2 楊祥良;基于聲波測溫技術(shù)的電站鍋爐受熱面污染監(jiān)測研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2010年

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1 蔡宏偉;鍋爐受熱面可靠性評(píng)估與檢修策略的研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2006年

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4 龔彬;生物質(zhì)鍋爐受熱面沉積機(jī)理與腐蝕特性研究[D];浙江大學(xué);2015年

5 楊玉琴;基于聚類分析的鍋爐受熱面污染監(jiān)測方法研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2009年

6 楊慎寶;鍋爐受熱面灰污的監(jiān)測研究[D];華北電力大學(xué);2013年

7 馬崇;鍋爐受熱面管失效分析研究[D];天津大學(xué);2005年

，

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