【摘要】：隨著能源結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整,節(jié)能減排需求不斷提高,我國許多燃煤電廠進(jìn)行了環(huán)保改造以適應(yīng)國家發(fā)展計劃。生物質(zhì)混煤燃燒利用不僅能有效降低氮硫污染物和CO2排放,又能很好適應(yīng)燃煤電廠原生設(shè)備簡單改造后的運(yùn)行要求,節(jié)省了投資改造成本。然而氮硫氧化物的排放總量仍然很大,生物質(zhì)的添加更易造成混燃過程中鍋爐內(nèi)的積灰結(jié)渣,影響熱效率與系統(tǒng)安全,近年來生物質(zhì)混煤燃燒技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。生物質(zhì)揮發(fā)分含量較高,與煤混燃過程中生物質(zhì)揮發(fā)分率先迅速釋放,發(fā)生均相著火放熱有助于煤焦的著火。同時揮發(fā)分中含有大量CHi、NHi、H等自由基促進(jìn)了 NOx的同相還原反應(yīng)。煤中揮發(fā)分含量較少,快速析出后形成煤焦,對燃燒后期焦炭與NO的異相還原反應(yīng)起重要作用,并且煤改善了混合燃料的燃盡特性。而不同煤的結(jié)渣傾向差異較大,根據(jù)其組分含量進(jìn)行結(jié)渣強(qiáng)弱判別能夠有效預(yù)測生物質(zhì)混煤燃燒過程的結(jié)渣情況。本文對生物質(zhì)混煤協(xié)同燃燒過程進(jìn)行了添加劑實驗、動態(tài)沿程混燃特性實驗和混灰結(jié)渣特性實驗三方面的研究。首先,在管式爐實驗系統(tǒng)上進(jìn)行了生物質(zhì)混煤添加高嶺土、硝酸鋁和硫酸銨的燃燒實驗,分析了不同種類和比例添加劑對秸稈混煤燃燒NO和SO2釋放的影響。研究發(fā)現(xiàn),添加2%-5%高嶺土能夠改善燃料透氣性而促進(jìn)燃燒,使NO釋放量增加。而添加10%高嶺土影響傳熱,阻礙燃料燃盡。高嶺土通過吸附作用和與硫酸鹽的共熔反應(yīng)能有效減少SO2的釋放,并減輕結(jié)渣。硫酸銨和硝酸鋁都能促進(jìn)混合燃料燃燒,少量硫酸銨分解出NH3能夠促進(jìn)NO的同相還原,而過量硫酸銨分解出的NH3氧化則會使NO釋放量增加,同時硫酸銨促進(jìn)了燃料中礦物質(zhì)的共熔反應(yīng)。而硝酸鋁分解出的O2使局部氧濃度升高,促進(jìn)了揮發(fā)分N和焦炭N的氧化。其次,本文在沉降爐實驗系統(tǒng)中進(jìn)行了不同比例的0-70、70-100μm粒徑神木煤摻混100-200μm粒徑秸稈的混合燃燒實驗。研究發(fā)現(xiàn),隨著秸稈摻混比的提高,混合燃料著火和燃盡提前,NO釋放量隨之降低。秸稈揮發(fā)分析出產(chǎn)生大量CHi、H和NHi自由基,同時燃燒形成高濃度CO氣氛,抑制了揮發(fā)分N和焦炭N的氧化,并促進(jìn)了 NO同相還原反應(yīng),使NO釋放量降低。小粒徑神木煤混燃過程中其揮發(fā)分釋放增加,同時使揮發(fā)分在煙氣中的停留時間增加,煤焦著火被推遲,煤焦孔隙更加豐富,有利于焦炭與NO的異相還原反應(yīng)進(jìn)行,但是小粒徑煤更容易被熔融秸稈灰粘連而阻礙其燃盡。最后,本文還分別進(jìn)行了秸稈灰與煤灰以10%/90%、30%/70%和50%/50%比例混合后在空氣、N2和CO2氣氛下的高溫結(jié)渣實驗。研究發(fā)現(xiàn),秸稈灰摻混比的提高使助熔物CaO、Fe2O3含量增加,促進(jìn)了低溫共熔反應(yīng)進(jìn)行而增強(qiáng)結(jié)渣。N2氣氛下弱氧傳遞反應(yīng)使鐵以Fe2O3形式存在,Fe3+極性強(qiáng),難與其他礦物共熔,因此N2氣氛下結(jié)渣較輕。CO2氣氛下Fe2O3被還原為FeO,Fe2+極性較弱,易與CaO、SiO2反應(yīng)生成低溫共熔體,并且CO2的氣化侵蝕作用使灰渣表面形成溝壑狀結(jié)構(gòu),促進(jìn)了氣相礦物質(zhì)的冷凝而增加灰渣粘度,因此CO2氣氛下結(jié)渣較嚴(yán)重。
【圖文】：

７逡逑化劑將煙氣中的Ｎ０．Ｔ還原，從而實現(xiàn)氮氧化物的減排，其效率可高達(dá)９５％。低ＮＯＡ．燃燒技逡逑術(shù)的原理見圖１－３，其關(guān)鍵是在燃料型Ｎ０．Ｔ生成過程中形成還原性氣氛，一方面控制其生逡逑成，另一方面促使其還原，從而實現(xiàn)較低ＮＯ．Ｔ的排放［２２１。逡逑空氣中的氮邐燃料氮的轉(zhuǎn)換邐ＮＯ再燃燒逡逑雜環(huán)氮化物逡逑烴生成物中￣邐Ｖ邐￣徑生成物逡逑結(jié)合的氮邐Ｖ邐ＣＨ，邐ＣＨ２逡逑邐逡逑ｈｃＪｃｎ邐Ｉ逡逑＼逡逑？氧化物ｔ邐Ｉ逡逑ＯＣＮ．ＩｉＮＣＯ逡逑ＮＵ＞邐—邐？邋ＮＨ３，ＮＨ２，ＮＨ逡逑￣￣邐邐ｙ￣￣邐Ｉ—ａ逡逑—？n切邐￣Ｉ逡逑圖１－３抑制ＮＯ，生成及促進(jìn)其還原反應(yīng)的途徑逡逑（１）

逡逑２．２．２實驗裝置及方法逡逑本文采用的高溫水平管式爐實驗系統(tǒng)如圖２－１所示，由氣瓶、質(zhì)量流量計、溫控儀、逡逑臥式管式爐、過濾裝置及煙氣分析儀組成。將管式爐升溫到實驗溫度（ｌ000°Ｃ）后，持續(xù)逡逑通入空氣。將制備的生物質(zhì)混煤燃料置于剛玉舟中迅速推入石英管反應(yīng)區(qū)，進(jìn)行高溫燃燒逡逑實驗。同時使用Ｔｅｓｔｏ３５０煙氣分析儀測定燃燒煙氣中的Ｓ0ｄＰＮＯ．Ｙ等含量，至Ｓ０２、ＮＯ．ｖ逡逑濃度降到５ｐｐｍ以下認(rèn)為燃燒結(jié)束，實驗結(jié)束后收集燃燒殘留物進(jìn)行分析。逡逑計邐電加熱絲邐臥式管式爐邐秸稈與煤混合燃料逡逑Ａ邐一逡逑Ｉ邋？？？0！0＞邋Ｉ邐ｙｆ，，逡逑溫邋￥數(shù)尥邐ｒ邐邐逡逑隔犋泵（￥邐硅膠干燥劑邐過濾逡逑氣邐［３邐ｉｉｊｇｗ＇［逡逑？邋３８①①邐８０（Ｄ？ｅ逡逑溫控儀邐煙氣分析儀邐吸收瓶逡逑圖２－１高溫水平管式爐實驗系統(tǒng)逡逑２．２．３分析儀器逡逑本章研宄中通過Ｔｅｓｔｏ３５０煙氣分析儀實時監(jiān)測燃燒過程中煙氣的ＣＯ、0２、ＮＯ，和Ｓ0２逡逑濃度，對燃燒后的固體殘留物分別使用掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）和Ｘ射線熒光光譜儀（ＸＲＦ）逡逑進(jìn)行分析
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM621;TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2672444