發(fā)布時間：2020-06-05 17:35

【摘要】：能源是經(jīng)濟(jì)社會賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ),石化燃料的利用和日益枯竭帶來的環(huán)境問題是當(dāng)今人類社會面臨的兩大難題,可再生能源的開發(fā)利用日益受到關(guān)注。生物質(zhì)能作為一種重要的可再生的新型能源,其儲量僅次于煤炭、石油和天然氣,其開發(fā)利用對國家能源戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。但是生物質(zhì)秸稈灰分中堿金屬元素含量比較高,造成其在燃燒過程中發(fā)生復(fù)雜的物化反應(yīng),生成低熔點的化合物或共晶體,導(dǎo)致結(jié)渣、腐蝕時常發(fā)生,嚴(yán)重影響燃燒設(shè)備正常安全運(yùn)轉(zhuǎn),限制生物質(zhì)秸稈規(guī)�；�。許多學(xué)者通過不同的方法對緩解結(jié)渣進(jìn)行了研究,研究表明在原料中加入合適的添加劑是一種可行的辦法。因此,本文以稻稈、麥稈和玉米秸稈為原料,以秸稈灰分中Al、Ca、Fe、Mg、P、Si和S元素對應(yīng)的氧化物或鹽為添加劑,如Al_2O_3、CaO、Fe_2O_3、MgO、(NH_4)H_2PO_4、SiO_2、(NH_4)2SO_4。對添加劑的選取以及添加量的確定、緩解結(jié)渣的機(jī)理、影響燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)的順序以及對成型燃料燃燒特性的影響進(jìn)行了相關(guān)的研究。首先,尋找合適的添加劑以及合適的添加比例。按照試驗設(shè)計的要求,將添加劑與原料均勻混合,在馬弗爐中進(jìn)行快速灰化,然后對其灰樣形貌進(jìn)行分析,并按照莫氏硬度法測試每個灰樣的燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)SII值,結(jié)果表明:CaO和MgO是非常有效地添加劑,對應(yīng)的灰樣灰質(zhì)細(xì)膩、松軟,不但緩解結(jié)渣的效果比較顯著,并且添加量較少,適合作為秸稈燃料的添加劑;(NH_4)H_2PO_4僅在n(K):n(P)=1:1時,對稻稈緩解結(jié)渣作用較明顯,在其它添加比例下,反而加重了結(jié)渣程度,并且對其它兩種秸稈緩解結(jié)渣的效果并不理想;Al_2O_3雖然能起到緩解結(jié)渣的作用,但緩解效果不理想。其次,從三個方面對添加劑緩解稻稈結(jié)渣的機(jī)理進(jìn)行分析研究。第一,利用熱力學(xué)平衡預(yù)測各個元素對秸稈灰分中K元素遷移規(guī)律的影響,來分析各種添加劑緩解秸稈燃燒結(jié)渣的機(jī)理,雖然熱力學(xué)平衡預(yù)測各方面的限制,但平衡計算對秸稈燃燒成灰中堿金屬元素的遷移傾向提供了一個有價值的指導(dǎo);第二,根據(jù)燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)曲線圖上的特殊點,對灰樣進(jìn)行SEM-EDX分析,對灰樣的微觀結(jié)構(gòu)形貌和主要元素進(jìn)行分析;第三,對代表性灰樣進(jìn)行XRD分析,檢測成灰物相,研究緩解結(jié)渣的機(jī)理。然后,根據(jù)單因素試驗做正交試驗,運(yùn)用極差法進(jìn)行分析,得出各個單因素添加劑對燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)的影響順序。對稻稈的影響順序為:MgOFe_2O_3CaO(NH_4)2SO_4(NH_4)H_2PO_4SiO_2Al_2O_3,對玉米稈的影響順序為:(NH_4)H_2PO_4MgOCaOAl_2O_3(NH_4)2SO_4Fe_2O_3。最后,研究添加劑對成型燃料燃燒特性的影響。將原料與添加劑按不同添加比例均勻混合后,壓塊成型,然后進(jìn)行燃燒實驗,測算燃燒速度在三個不同時間段的變化情況。結(jié)果表明:在秸稈成型燃料燃燒過程中,添加劑在第一階段起抑制作用,第二階段起促進(jìn)作用,第三階段無明顯影響;并且合適的添加劑在一定的添加比例下,能使生物質(zhì)成型燃料塊再燃燒后結(jié)構(gòu)蓬松、灰質(zhì)酥松,沒有燒結(jié)現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：河南科技學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK6

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