生物質(zhì)模型化合物堿金屬的釋放及堿金屬對灰熔融特性的影響.pdf

1、煤和生物質(zhì)是我國火力發(fā)電的主要燃料。燃料中堿金屬鉀和鈉的存在，能夠造成鍋爐的積灰、結(jié)渣和腐蝕等一系列問題，嚴重影響鍋爐的經(jīng)濟、安全運行。生物質(zhì)中堿金屬鉀的含量較高而鈉的含量較低，煤中堿金屬的含量普遍較低，但高鈉煤（如準東煤）中鈉的含量較高。因此，根據(jù)生物質(zhì)和煤燃料特性的不同，論文主要研究生物質(zhì)中堿金屬鉀的釋放規(guī)律，以及堿金屬鈉和鉀對灰熔融特性的影響規(guī)律。
　　通過實驗探究了負載KCl的纖維素、木聚糖、木質(zhì)素、果膠和松木在熱解過程中

2、Cl和K的釋放和遷移規(guī)律以及CH3Cl的生成機理。研究發(fā)現(xiàn)，部分KCl中的K以有機K的形式轉(zhuǎn)移到了有機物中，并在更高的溫度下得到釋放。負載KCl的松木、木質(zhì)素和果膠由于含有碳環(huán)上的甲氧基官能團，能在熱解中產(chǎn)生大量的CH3Cl，CH3Cl主要在低溫下(200-350℃)生成，因而能夠被高溫和高升溫速率所抑制。
　　利用智能灰熔融儀研究了合成灰中Na2O的含量對灰熔融溫度的影響。實驗表明，當灰分中Na2O的含量低于3％時，提高Na2O

3、的含量能夠降低合成灰的初始變形溫度，但對軟化溫度、半球溫度和流動溫度影響較小;當灰分中Na2O的含量在3-10％范圍內(nèi)時，提高Na2O的含量能夠使合成灰的4個特征溫度全部降低。利用FactSage7.0軟件包計算了隨著灰分中Na2O含量升高和溫度升高的過程中礦物質(zhì)的變化趨勢。熱力學分析表明，鈉長石、霞石的產(chǎn)生是提高Na2O的含量能夠降低灰熔融溫度的原因，含鈉礦物質(zhì)的產(chǎn)生替代了熔點更高的含鈣礦物質(zhì)（如鈣長石），同時與含鈣礦物質(zhì)發(fā)生低溫共熔

4、，從而降低灰的熔融溫度。
　　研究了不同成分合成灰中K2O的含量對灰熔融溫度的影響。實驗表明，對于CaO含量較低(0-5％)的煤灰，適量增加K2O的含量(0-5％)有助于降低灰分的初始變形溫度、軟化溫度和半球溫度，但對流動溫度幾乎沒有影響;對于CaO含量較高(20-25％)的煤灰，適量增加K2O的含量(0-5％)能夠使灰的4個特征溫度全部降低;對于生物質(zhì)灰，當K2O的含量低于30％時，增加K2O的含量有助于降低灰熔融溫度，繼續(xù)增加

5、K2O的含量（至50％）則對灰熔融溫度幾乎沒有影響。經(jīng)過熱力學計算分析可知，K2O對灰熔融溫度的降低作用與含鉀礦物質(zhì)鉀長石、白榴石的產(chǎn)生相關，含鉀礦物質(zhì)能與其他礦物質(zhì)發(fā)生低溫共熔，降低灰熔融溫度。
　　研究了煤灰中不同氧化物的含量對灰熔融溫度的影響。向煤灰中分別添加Na2O、MgO、SO3和CaO來探究它們對灰熔融特性的影響規(guī)律。研究表明，提高Na2O的含量(0-5.5％)能夠降低煤灰的熔融溫度，這與在合成灰中得到的結(jié)論相吻合;提