【摘要】：生物質(zhì)是一種來源廣泛的清潔可再生能源，將其與塑料共氣化可實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的大規(guī)模、高效利用，但生物質(zhì)中富含大量堿金屬，易導(dǎo)致燃料在氣化過程中產(chǎn)生固相沉積和腐蝕等一系列問題，對氣化鍋爐的使用壽命和安全生產(chǎn)帶來不利影響。本文采用理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，通過AFT、SEM-EDS、XRD和XRF等先進(jìn)測試手段對生物質(zhì)與塑料（PE/PVC）共氣化過程中固相沉積特性進(jìn)行了深入研究。 通過對生物質(zhì)與PE/PVC共氣化灰的成灰特性進(jìn)行分析可知，灰中各礦物的含量均隨著PE/PVC量的改變呈非線性變化。生物質(zhì)（水稻秸稈，玉米秸稈）與PE共氣化過程中，酸性氧化物（SiO2+P2O5+Al2O3）和堿性氧化物（Na2O+K2O+CaO+MgO+Fe2O3）相對含量的改變對兩種不同混合物（CS+PE，RS+PE）氣化灰變形溫度（DT）的影響呈相同的趨勢，而對軟化溫度（ST）變化趨勢的影響卻不同。此外，PE的加入對氣化灰中礦物質(zhì)的種類沒有明顯影響。利用三元相圖預(yù)測玉米秸稈與PVC共氣化灰的軟化溫度（ST）是可行的，但存在預(yù)測誤差。 生物質(zhì)（RS, CS）與PE共氣化時(shí)，PE量為80%時(shí)成灰特性較好；水稻秸稈與PVC共氣化時(shí)，PVC的量為20%時(shí)成灰特性較好且受Cl的消極影響較��；生物質(zhì)衍生燃料（60%(RS,CS)+35%PE+5%PVC）在800℃時(shí)成灰特性較好。 隨著PE/PVC量的增加，生物質(zhì)（水稻秸稈，玉米秸稈）與PE/PVC共氣化灰的表面逐漸由光滑致密的結(jié)構(gòu)變?yōu)槭杷傻男鯛罨蚱瑢咏Y(jié)構(gòu)，即PE/PVC的加入緩解了混合燃料氣化灰的積灰結(jié)渣趨勢，這對氣化是非常有利的。通過XRD分析可知，灰表面光滑致密的結(jié)構(gòu)多包含熔點(diǎn)較低的K, Na硅酸鹽類礦物，而絮狀或片層結(jié)構(gòu)多包含熔點(diǎn)較高的Ca, Mg等硅酸鹽類礦物。 建立新的積灰結(jié)渣預(yù)測模型SF(+K,Na)=SR/exp(K2O+Na2O)。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證可知，該模型具有較高的預(yù)測精度，對生物質(zhì)（水稻秸稈，玉米秸稈）與PE/PVC共氣化灰積灰結(jié)渣的預(yù)測有較好的適用性。
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TK6
【圖文】：

實(shí)驗(yàn)過程中的氣化產(chǎn)氣通過洗氣瓶 9，尾氣在 1論述，本文不涉及。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將石英坩堝提起，同待設(shè)備冷卻后，將氣化灰取出并進(jìn)行分析。XRD 分析采用荷蘭 PW3040/60X 射線衍射儀，掃描2°/min；掃描電鏡能譜分析采用 FEI 公司的 INSPECT INCA 型能譜分析儀；XRF 分析采用日本島津公司的 X開元有限公司的 5E-AFIII 型智能灰熔融測試儀。電子天平：用于稱量實(shí)驗(yàn)樣品或者混合燃料氣化后“TH-50 型”超聲波清洗器：制取樣品溶液過程中洗。1

圖 2.7 三種主要成分 SiO2-K2O-CaO 三元相采用 XRF 對水稻秸稈與 PVC 共氣化灰成分進(jìn)行定量分析著 PVC 量增加，水稻秸稈中各元素相對含量的變化沒有一定表 2.6 XRF 分析結(jié)果AshConcentration (%)SiO2CaO K2O MgO Na2O SO3P2O5MnO 100%RS 47.53 17.62 16.48 7.19 3.24 2.70 2.16 1.34 80%RS+20%PVC 53.90 12.51 15.99 5.47 3.76 1.25 1.73 1.04 70%RS+30%PVC 53.77 9.58 14.76 4.23 3.75 1.18 1.97 0.64 60%RS+40%PVC 52.75 14.39 14.13 6.06 4.54 1.19 1.79 1.26 40%RS+60%PVC 50.29 12.44 16.72 5.50 5.37 0.85 1.60 1.16 不同物料配比的灰成分變化如圖 2.8 所示。由圖 2.8 可知灰中的主要成分為 SiO2, CaO 和 K2O。由于 PVC 中的 Cl 含量

S iO 2 C a O K 2 O M g O N a 2 O S O 3 P 2 O 5 M n O 01 02 03 04 05 0nontect/(%)元 素 及 氧 化 物1 0 0 % 玉 8 0 % 玉 米7 0 % 玉 米6 0 % 玉 米4 0 % 玉 米圖 2.8 不同物料配比的灰成分變化通過 XRF 的分析結(jié)果可知，水稻秸稈與 PVC 共氣化灰的K2O。利用三種主要成分繪制的 SiO2-K2O-CaO 三元相圖如 2混合比例的水稻秸稈與 PVC 共氣化灰在相圖中的位置。

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