【摘要】：作為一種可再生能源，生物質(zhì)能具有儲(chǔ)量大，低污染，低CO2排放等特點(diǎn)。大規(guī)模的利用生物質(zhì)能，有助于緩解目前的能源短缺、環(huán)境污染以及溫室氣體排放等一系列問題。但是由于生物質(zhì)中堿金屬含量高，這使得生物質(zhì)在燃燒利用過程中極易產(chǎn)生嚴(yán)重的灰沉積和腐蝕問題。因此，關(guān)于生物質(zhì)燃燒中堿金屬的遷移轉(zhuǎn)化和沉積規(guī)律的研究對(duì)解決生物質(zhì)鍋爐灰沉積和腐蝕問題，擴(kuò)大生物質(zhì)利用的規(guī)模就顯得十分重要。 本文首先運(yùn)用Gibbs自由能判據(jù)，對(duì)生物質(zhì)燃燒過程中可能進(jìn)行的反應(yīng)進(jìn)行了分析，討論了堿金屬可能的遷移轉(zhuǎn)化途徑。并使用Gibbs自由能最小化模型對(duì)不同溫度下生物質(zhì)燃燒過程中堿金屬的行為進(jìn)行了預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，在溫度低于600°C時(shí)，堿金屬主要存在于固態(tài)物質(zhì)中，主要有K2O2SiO2、KCl、K2SO4、Na2CO3、Na2SO4、Na2SiO3等。當(dāng)溫度超過600°C時(shí)，堿金屬開始進(jìn)入氣相，主要形式為堿金屬氯化物。當(dāng)溫度大于1000°C時(shí)，還會(huì)形成氣態(tài)的堿金屬氫氧化物。 還利用熱力學(xué)平衡模型研究了生物質(zhì)中的Cl、S、Si、Al對(duì)堿金屬遷移轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明，Cl元素有助于堿金屬的揮發(fā)，而S、Si、Al三種元素都在一定程度上抑制了堿金屬的揮發(fā)。S/(K+Na)的最佳摩爾比約為1，Al/(K+Na)最佳摩爾比約為1.5。Si的加入雖然減少了堿金屬的揮發(fā)，但同時(shí)增加了低熔點(diǎn)堿金屬硅酸鹽的量，對(duì)緩解灰沉積效果不明顯。 結(jié)合熱力學(xué)的分析結(jié)果，對(duì)秸稈直燃鍋爐高、低溫過熱器灰樣進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，該鍋爐過熱器積灰的原因主要是氣態(tài)堿金屬化合物在過熱器表面凝結(jié)，并吸收煙氣中的SO2，導(dǎo)致積灰硬化燒結(jié)。通過比較高、低溫過熱器灰樣的成分發(fā)現(xiàn)，堿金屬氯化物的硫酸鹽過程更易發(fā)生于溫度較高的高溫過熱器。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TK6
【圖文】：

嚴(yán)重積灰的過熱器

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 的腐蝕問題受熱面的腐蝕主要是高溫下的氯腐蝕，但這與堿金量低時(shí)，氯元素通常以HCl氣體的形式存在，對(duì)受堿金屬使得大量的氯元素以堿金屬氯化物的形式沉表面的氯濃度顯著上升，引起嚴(yán)重的氯腐蝕[20]。高鍋爐主蒸汽參數(shù)的提高[21, 22]，導(dǎo)致生物質(zhì)鍋爐的發(fā)就必須選用耐腐蝕性更好的材料，這又導(dǎo)致了生物受到嚴(yán)重腐蝕的過熱器管道。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文過夾帶的燃料和飛灰顆粒進(jìn)入煙氣。當(dāng)煙氣中氣態(tài)的KCl和K2SO4與溫度較面接觸時(shí)，可能會(huì)在受熱面上凝結(jié)，形成一個(gè)粘性大，腐蝕性強(qiáng)的初始積灰熔融的KCl等物質(zhì)粘性較大，初始積灰層灰會(huì)不斷吸附飛灰并增厚最終導(dǎo)致灰問題。煙氣中的KCl還會(huì)與SO2反應(yīng)，使KCl向K2SO4轉(zhuǎn)化。同時(shí)，隨著煙斷下降，煙氣中氣態(tài)的K2SO4會(huì)變得飽和甚至過飽和，通過同相成核作用，成K2SO4氣溶膠。其反應(yīng)方程如下：4KCl(g)+2SO2(g)+O2(g)+2H2O=2K2SO4(g)+4HCl(g) K2SO4(g)Cooling→ K2SO4(s,aersols) 大部分氣溶膠灰被除塵器去除，但仍有少量會(huì)排放到大氣中，造成污染。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 卞素芳;王永征;岳茂振;孫迎;栗秀娟;;生物質(zhì)與煤混合燃燒過程中灰沉積特性的研究[J];電站系統(tǒng)工程;2010年06期

2 蔡麗紅;呂建q

本文編號(hào)：2787706