生物質含有高含量的堿金屬元素和營養(yǎng)元素。在流化床中的燃燒過程中,大部分的堿金屬元素會固留在生物質灰中。生物質灰中的堿金屬元素容易與床料中富含的SiO2發(fā)生反應生成低熔點的物質,低熔點物質的生成使流化床床層發(fā)生粘結現(xiàn)象。粘結發(fā)生時,床內流態(tài)化會被破壞,隨著粘結塊的進一步形成與增加,可能引起整個流化床的流態(tài)化停滯,導致鍋爐被迫停爐,從而造成嚴重的經濟損失。本論文圍繞生物質流態(tài)化燃燒粘結現(xiàn)象展開深入的研究,期望發(fā)現(xiàn)解決這一瓶頸的科學依據(jù),研究生物質灰與典型床料（石英、河砂）發(fā)生粘結的反應機理,建立流化床顆粒粘結數(shù)學模型,尋求預測生物質流化床粘結發(fā)生的方法,探索抑制生物質流化床內燃燒粘結的新技術,為流化床燃燒技術在生物質燃料直接燃燒領域的應用奠定理論基礎。探索利用熱重差示掃描量熱分析法（TG/DSC）研究麥稈灰以及麥稈灰與石英混合物的高溫熔融特性。通過引入模型化合物分析得出：麥稈灰以及麥稈灰與石英混合物在620～700℃的溫度范圍內存在KCl和CaCl2混合物的共熔反應,熔融的KC;和CaCl2在800℃～900℃的溫度區(qū)間開始轉移到氣相中。在空氣氣氛中,麥稈灰中的K2CO3與SiO2發(fā)生化學... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院工程熱物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號表
目錄
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 生物質流化床燃燒技術
        1.2.2 生物質流化床燃燒技術存在的問題
        1.2.3 生物質流化床燃燒粘結機理研究現(xiàn)狀
        1.2.4 生物質流化床燃燒粘結模型研究現(xiàn)狀
        1.2.5 生物質流化床燃燒粘結趨勢預測方法
        1.2.6 生物質流化床燃燒粘結控制方法
    1.3 本論文的研究內容及研究方法
        1.3.1 本論文的研究意義與研究內容
        1.3.2 本論文的研究方法
第二章 生物質灰與流化床床料石英的高溫粘結特性研究
    2.1 引言
    2.2 實驗裝置與實驗物料
        2.2.1 實驗裝置與分析手段
        2.2.2 實驗物料
    2.3 實驗方法
        2.3.1 熱重差示掃描量熱分析實驗方法介紹
        2.3.2 DSC曲線轉化為熔融曲線的方法
    2.4 熱重差示掃描量熱實驗方案的探索
        2.4.1 溫度控制方式
        2.4.2 制樣溫度與TG/DSC溫度程序
        2.4.3 氣氛
        2.4.4 影響TG/DSC實驗結果的其它因素
        2.4.5 模型化合物的選擇
        2.4.6 熱重差示掃描量熱分析實驗方案的確定
    2.5 利用TG/DSC方法分析麥稈灰以及麥稈灰與石英混合物的高溫熔融特性研究
        2.5.1 模型化合物的TG/DSC分析
        2.5.2 麥稈灰的TG/DSC分析
        2.5.3 麥稈灰與石英混合物的TG/DSC分析
        2.5.4 麥稈灰與石英混合物熔融份額曲線分析
    2.6 麥稈灰與石英混合物的X射線衍射分析
    2.7 麥稈灰與石英混合物的多相平衡計算
        2.7.1 計算前假設與計算條件設定
        2.7.2 麥稈灰與石英混合物的多相平衡計算結果
    2.8 本章小結
第三章 生物質灰與流化床床料河砂的高溫粘結特性研究
    3.1 引言
    3.2 實驗裝置與實驗物料
    3.3 實驗方法與實驗方案
        3.3.1 熱重差示掃描量熱分析實驗方法與實驗方案
        3.3.2 高溫下麥稈灰與河砂混合物形貌以及粘結物定性分析實驗方案
    3.4 麥稈灰與河砂混合物的TG/DSC分析
    3.5 高溫下麥稈灰與河砂混合物的形貌分析
        3.5.1 高溫下麥稈灰與河砂粘結塊表面形貌分析
        3.5.2 高溫下麥稈灰與河砂混合物表面粘結物成分分析
        3.5.3 高溫下麥稈灰與河砂混合物切面形貌與成分分析
    3.6 麥稈灰與河砂混合物的FactSage多相平衡計算
    3.7 本章小結
第四章 生物質流化床燃燒顆粒粘結數(shù)學模型研究
    4.1 引言
    4.2 生物質流化床燃燒顆粒粘結數(shù)學模型建立
        4.2.1 生物質流態(tài)化燃燒顆粒粘結的物理過程
        4.2.2 力平衡模型
        4.2.3 粘度模型
        4.2.4 FactSage多相平衡計算模型
    4.3 驗證實驗
    4.4 模型的分析與討論
        4.4.1 模型參數(shù)的確定
        4.4.2 粘結力
        4.4.3 破壞力
        4.4.4 與實驗對比
    4.5 本章小結
第五章 利用多相平衡計算預測生物質流化床燃燒粘結趨勢研究
    5.1 引言
    5.2 多相平衡計算預測不同床料下生物質流化床燃燒粘結趨勢
        5.2.1 計算假設與計算條件設定
        5.2.2 實驗驗證方法
    5.3 多相平衡模型計算結果
        5.3.1 床料為河砂
        5.3.2 床料為粘土
        5.3.3 床料為高嶺土
        5.3.4 床料為石煤灰
        5.3.5 麥稈灰與各種床料混合物液態(tài)相質量分數(shù)對比
    5.4 實驗驗證
        5.4.1 麥稈灰與河砂混合物偏光顯微鏡-能譜分析
        5.4.2 麥稈灰與粘土混合物偏光顯微鏡-能譜分析
        5.4.3 麥稈灰與高嶺土混合物偏光顯微鏡-能譜分析
        5.4.4 麥稈灰與石煤灰混合物偏光顯微鏡-能譜分析
        5.4.5 麥稈灰與不同床料混合物偏光顯微鏡-能譜分析對比
        5.4.6 多相平衡計算結果與偏光顯微鏡-能譜分析對比
    5.5 本章小結
第六章 不同床料控制生物質流化床燃燒粘結機理研究
    6.1 引言
    6.2 實驗裝置與實驗物料
        6.2.1 實驗裝置
        6.2.2 實驗物料
    6.3 實驗方案與實驗方法
        6.3.1 實驗方案
        6.3.2 實驗方法及失流工況判定
    6.4. 實驗結果與分析
        6.4.1 實驗現(xiàn)象與失流時間
        6.4.2 實驗后底渣的粒徑分布
        6.4.3 不同床料結團顆粒的形貌和成分分析
    6.5 本章小結
第七章 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 未來工作展望
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文和研究成果
攻讀博士學位期間參與的科研課題
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]生物質流態(tài)化燃燒粘結失流特性研究[D]. 滕海鵬.中國科學院研究生院（工程熱物理研究所） 2011



本文編號：3444089