【摘要】： 當(dāng)今世界能源與環(huán)境問題日益突出,生物質(zhì)能源作為一種清潔可再生能源受到越來越多的關(guān)注,生物質(zhì)發(fā)電呈現(xiàn)出很好的發(fā)展勢(shì)頭。然而,在實(shí)際的生物質(zhì)燃燒、氣化利用過程中,很容易發(fā)生結(jié)渣現(xiàn)象,這已成為生物質(zhì)鍋爐運(yùn)行的重大問題之一。因此,對(duì)生物質(zhì)灰熔融特性的機(jī)理展開深入研究,掌握生物質(zhì)在燃燒過程中的結(jié)渣特性,減小結(jié)渣發(fā)生的可能性,為生物質(zhì)鍋爐安全高效運(yùn)行提供可行的解決方案,對(duì)我國(guó)生物質(zhì)能規(guī)模化利用水平的提高有重要意義。 本文主要針對(duì)生物質(zhì)灰成分對(duì)灰熔點(diǎn)的影響展開相關(guān)工作。通過添加劑、水洗等實(shí)驗(yàn)方法,輔以灰熔點(diǎn)測(cè)量、SEM/EDS等分析手段對(duì)生物質(zhì)結(jié)渣特性進(jìn)行了研究。具體研究?jī)?nèi)容如下： 首先,對(duì)麥稈、酒糟、糠醛渣、甘蔗渣、玉米芯、梧桐木和瓜子殼等7種生物質(zhì)的基本性質(zhì)進(jìn)行了研究,利用SEM/EDS方法和YX-HRD灰熔融性測(cè)定儀對(duì)各種生物質(zhì)進(jìn)行了灰特性的研究。結(jié)果表明：生物質(zhì)燃料揮發(fā)分含量大大超過煤,氫的含量也較多,含氧量較高,而含碳量低,這使生物質(zhì)燃料容易點(diǎn)燃,但也使得生物質(zhì)燃料熱值較低。同時(shí)不同的生物質(zhì)灰分含量差別很大；不同生物質(zhì)灰在局部形態(tài)上存在著明顯差別,總體上表現(xiàn)為形貌各異的不規(guī)則粒子；對(duì)大部分生物質(zhì)灰而言,硅、鉀和鈣是主要的無機(jī)元素,高含量的堿性元素是導(dǎo)致生物質(zhì)灰熔點(diǎn)偏低的原因。 其次,改變生物質(zhì)灰成分,即通過添加劑和水洗的試驗(yàn)方法增加或降低生物質(zhì)灰中某成分含量,并研究其熔融特性。通過添加劑試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氧化鈉始終起到降低灰熔點(diǎn)的作用；氧化鉀、氧化鈣、氧化硅、氧化鎂、氧化鋁對(duì)生物質(zhì)灰熔點(diǎn)的影響都呈現(xiàn)兩面性。生物質(zhì)流化床鍋爐不宜采用石英砂作為床料,可根據(jù)燃料的不同選擇石灰石、白云石、高鋁礬土等作為床料,其中石灰石、白云石僅對(duì)秸稈流化床鍋爐的結(jié)渣抑制效果較好。生物質(zhì)中K、Ca、Cl、S、P等主要以易溶相存在,Na只有很少量以離子態(tài)存在,水洗效果并不是太好。在生物質(zhì)灰主要元素成分中,水洗效率由高到低的排列順序?yàn)椋篊lKSFePCaNaMg。K元素、Cl元素是造成生物質(zhì)灰熔點(diǎn)偏低的主要因素。隨水洗溫度的升高,生物質(zhì)灰熔點(diǎn)一般會(huì)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),最佳水洗溫度在60℃～70℃左右。生物質(zhì)的灰熔點(diǎn)隨著液固比的增大而不斷升高,但是當(dāng)液固比過高時(shí),其對(duì)灰熔點(diǎn)的影響已不大,麥稈的最佳液固比為25(ml／g)。 最后,建立生物質(zhì)灰成分與灰熔點(diǎn)的逐步回歸模型,模型通過負(fù)相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)、t檢驗(yàn)和F檢驗(yàn)。通過對(duì)ST預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的比較,發(fā)現(xiàn)回歸模型的相對(duì)誤差較小,適用于生物質(zhì)灰熔點(diǎn)的預(yù)測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)煤灰結(jié)渣判別指數(shù)不適用于生物質(zhì)。推導(dǎo)出新的生物質(zhì)結(jié)渣判別指數(shù)：A=(MgO+Al2O3+Fe2O3)／CaO,經(jīng)驗(yàn)證該指數(shù)是可行的。生物質(zhì)灰熔點(diǎn)ST基本隨著A值的增大呈升高趨勢(shì),且A值小于2.0時(shí),生物質(zhì)嚴(yán)重結(jié)渣。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TK6
【圖文】：

生物質(zhì)的灰熔點(diǎn)包含四個(gè)特征熔融溫度:變形溫度、軟化溫度、半球溫度和流動(dòng)溫度。通過目測(cè)法得到這四個(gè)特征熔融溫度，各溫度的形態(tài)特征示于圖2一1，由于目測(cè)難免存在人為誤差，因此應(yīng)多實(shí)驗(yàn)多觀察，盡量減少人為造成的誤差。以下是觀測(cè)4個(gè)特征溫度時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)事項(xiàng):圖2一1灰錐熔融特征示意圖(l)變形溫度(DT)是指灰錐尖端開始變圓或彎曲時(shí)的溫度。當(dāng)錐體出現(xiàn)傾斜、收縮或者稍彎，而錐尖沒有任何變化時(shí)，此溫度不能判定為DT。一些高熔融溫度的灰在較低溫度下錐尖開始微彎，然后變直再變彎。這是灰分發(fā)生熱分解造成的，此時(shí)要以第二次變彎的溫度為DT。(2)軟化溫度(ST)是指錐體彎曲至錐尖觸及托板或灰錐變成球形時(shí)的溫度。由于灰錐安放不牢，有時(shí)灰錐會(huì)向后傾斜倒在托板上，灰錐圖像變?yōu)榈冗吶切巍ｋm底長(zhǎng)與高度相等，但由于不是球形不能判定為ST。同樣，當(dāng)灰樣底長(zhǎng)與高度相等時(shí)，若仍棱角分明，此溫度也不能判定為ST�；义F成球形時(shí)

(l)生物質(zhì)灰的SEM分析本次試驗(yàn)按灰熔點(diǎn)高低分別選擇酒糟灰、糠醛渣灰、麥稈灰進(jìn)行電鏡掃描，得到如圖3一1、圖3一2和圖3一3所示的生物質(zhì)灰樣表面圖像。圖3一1麥稈灰的SEM圖

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 蘇俊林;矯振偉;王翰平;;生物質(zhì)顆粒燃料灰行為研究進(jìn)展[J];節(jié)能技術(shù);2012年02期

2 胡云鵬;程世慶;孫鵬;謝敬思;張浩;;生物質(zhì)及其與煤摻燒的灰熔融特性研究[J];熱力發(fā)電;2011年10期

3 孫鵬;程世慶;謝敬思;張海瑞;;預(yù)測(cè)混合生物質(zhì)灰熔點(diǎn)的CV-GA-SVM模型[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2012年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 李黎;堿金屬對(duì)生物質(zhì)燃燒過程中結(jié)渣特性影響的研究[D];北京交通大學(xué);2011年

2 胡云鵬;生物質(zhì)混煤的灰分特性分析[D];山東大學(xué);2011年

3 李曉;典型生物質(zhì)顆粒燃料氣化燃燒的試驗(yàn)研究[D];山東建筑大學(xué);2012年

4 王瀚平;復(fù)合生物質(zhì)顆粒燃料灰特性及熱特性研究[D];吉林大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2734741