生物質(zhì)成型顆粒燃燒過程中灰熔融對(duì)燃燒反應(yīng)性的影響

發(fā)布時(shí)間：2020-05-31 18:21

【摘要】：生物質(zhì)能源儲(chǔ)量十分豐富,相比較傳統(tǒng)化石能源具有非常大的環(huán)保優(yōu)勢(shì),是一種可再生能源,對(duì)于生物質(zhì)能源的開發(fā)利用在當(dāng)下顯得非常重要,生物質(zhì)成型顆粒燃燒是生物質(zhì)開發(fā)利用中較為重要的一種利用方式。但是生物質(zhì)成型顆粒在燃燒過程中灰分會(huì)發(fā)生熔融現(xiàn)象,灰的熔融會(huì)給顆粒的燃燒反應(yīng)性造成影響,因此有必要弄清楚這種影響以便更加科學(xué)有效的利用生物質(zhì)來緩解目前的能源和環(huán)境問題。本文研究了花生殼成型顆粒(正常、摻灰和水洗,下同)、小麥秸稈成型顆粒、玉米秸稈成型顆粒和稻殼成型顆粒四種生物質(zhì)成型顆粒的灰熔融特性以及燃燒過程的反應(yīng)性變化,為生物質(zhì)成型顆粒在實(shí)際燃燒設(shè)備中的高效燃燒奠定基礎(chǔ)。首先對(duì)生物質(zhì)原料進(jìn)行了工業(yè)分析和元素分析,發(fā)現(xiàn)四種生物質(zhì)的揮發(fā)分含量很高,都在66%左右,固定碳的含量較少;S元素含量低。在進(jìn)行灰熔融特征溫度測(cè)定時(shí)發(fā)現(xiàn)稻殼的四個(gè)特征溫度均大于1500℃,其他三種生物質(zhì)灰熔融特征溫度在1100℃和1300℃之間。其次通過宏觀觀察和微觀分析結(jié)合的方式來研究燃燒過程中灰的熔融現(xiàn)象以及灰熔融的內(nèi)在機(jī)理。在高速攝像機(jī)下發(fā)現(xiàn)了在1100℃和1300℃溫度下,除了稻殼,其他三種生物質(zhì)多數(shù)工況下都發(fā)生了熔融,經(jīng)過SEM分析,兩種溫度下的全部實(shí)驗(yàn)顆粒都發(fā)生了熔融,經(jīng)過XRD和EDS分析發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)灰樣中的主要物質(zhì)為KCl,SiO_2,CaCO_3,MgO,Fe_2O_3以及各種堿金屬和堿土金屬的硅酸鹽等,不同的樣品中成分相差較大,不同溫度下元素的存在形式有很大不同。KCl的大量存在是小麥秸稈和玉米秸稈顆粒燃燒中灰熔融的主要因素,而花生殼成型顆粒和稻殼顆粒中的熔融則與低熔點(diǎn)的堿金屬和堿土金屬的硅酸鹽有關(guān);灰不熔和SiO_2,CaCO_3以及高熔點(diǎn)的硅酸鹽有關(guān)。另外,在前面的宏觀觀察中未見熔融的稻殼成型顆粒和1100℃下的花生殼摻灰顆粒在電鏡下發(fā)現(xiàn)了熔融灰的存在最后在高溫大顆粒熱重實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)成型顆粒進(jìn)行恒溫?zé)嶂貙?shí)驗(yàn),通過對(duì)熱重結(jié)果的定性和定量分析發(fā)現(xiàn),在1300℃下,灰的熔融對(duì)花生殼、小麥秸稈和玉米秸稈成型顆粒的燃燒起到了促進(jìn)作用,稻殼顆粒為抑制作用;在1100℃下,灰熔融對(duì)花生殼成型顆粒起促進(jìn)作用,對(duì)小麥秸稈、玉米秸稈和稻殼顆粒起抑制作用。
【圖文】：

能源消費(fèi)量