【摘要】：生物質(zhì)能是一種分布廣、資源量豐富的清潔可再生資源,在各種生物質(zhì)能利用轉(zhuǎn)化工藝中,基于其熱解和燃燒的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化利用途徑由于具有巨大的產(chǎn)業(yè)化前景而備受重視。但是生物質(zhì),特別是草本生物質(zhì)大多含有一定量的氯、鉀等無機(jī)雜質(zhì),在實(shí)際工程應(yīng)用中會引起污染物排放,沉積和腐蝕等各種問題。隨著生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化技術(shù)的發(fā)展,生物質(zhì)中氯及其相關(guān)氯化物的轉(zhuǎn)化遷徙引起的問題制約了相關(guān)技術(shù)的推廣。本文以我國典型的稻草秸稈為主要對象研究,對氯相關(guān)問題進(jìn)行研究。 生物質(zhì)以及生物質(zhì)燃燒后的氣、固產(chǎn)物中氯含量測定是生物質(zhì)中氯分布、熱轉(zhuǎn)化規(guī)律和污染控制技術(shù)研究的基礎(chǔ)。本文采用高溫水解法測定了稻草樣品中的總含氯量,通過浸提試驗(yàn)證明稻草中的氯基本都是水溶性的。本文采用FactSage軟件對稻草的熱轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行模擬計算,從理論上較全面的研究了稻草熱解和燃燒過程中氯及其相關(guān)化合物的轉(zhuǎn)化遷徙規(guī)律,計算結(jié)果表明：原料中的Cl以堿金屬氯化物形式存在,在低溫下不析出,在高溫下以氣體KCl和HCl進(jìn)入氣相；氧氣氣氛和原料水分的增加會促進(jìn)Cl向HCl的轉(zhuǎn)化析出；在高溫情況下堿金屬氯化物可以與硅及水分發(fā)生反應(yīng)形成鉀的硅酸鹽和HCl。本文使用添加KCl的有機(jī)質(zhì)(濾紙)做為模化物,通過試驗(yàn)管式爐和熱重紅外聯(lián)用等試驗(yàn)分析生物質(zhì)熱解過程中氯的析出機(jī)理,研究結(jié)果表明氯的析出機(jī)理在低溫段和高溫段有較大差異。試驗(yàn)證實(shí)了生物質(zhì)熱解過程在較低溫度條件下氯是以HCl形式析出,發(fā)生的是R-COOH+KCl的反應(yīng),由于灰成分的催化促進(jìn)作用和KCl附著形式的上的差異,使得低溫階段稻草熱解氯析出率相對較高；當(dāng)溫度超過700℃,氯析出率均隨溫度升高大幅增加,由于稻草灰分對KCl的包裹,使得其析出率比�；镄　１疚倪�通過固定床管式爐試驗(yàn),結(jié)合XRD和EDS等分析方法,重點(diǎn)研究了溫度、氧化氣氛與燃料含水量對秸稈燃燒過程中Cl遷徙特性的影響。結(jié)果表明,稻草燃燒過程HCl的析出主要來源于熱解階段的R-COOH+KC1反應(yīng),氧化氣氛和水分對該過程影響不大。高溫狀況下析出的氯除HCl之外,主要來源于半焦中的KC1氣化揮發(fā),隨溫度升高,KCl析出量會大幅增加,而半焦燃燒會促進(jìn)稻草中固態(tài)KCl向氣相的轉(zhuǎn)化。 此外,本文在小型生物質(zhì)旋流燃燒爐試驗(yàn)系統(tǒng)上對生物質(zhì)燃燒過程二嗯英的形成進(jìn)行了初步的探索。使用稻草和木屑混合在旋流燃燒試驗(yàn)臺進(jìn)行低、高溫工況燃燒試,結(jié)果顯示生物質(zhì)燃燒過程中無機(jī)氯存在轉(zhuǎn)化為二嗯英的情況,另外試驗(yàn)還表明高溫工況燃燒有助于減少二VA英排放。因此,在生物質(zhì)燃燒發(fā)電燃用高氯含量生物質(zhì)等工業(yè)應(yīng)用場合,有必要考慮二嗯英排放的問題。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TK6

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本文編號：2766549