添加劑對(duì)生物質(zhì)（秸稈）燃料燃燒影響的試驗(yàn)研究.pdf

1、能源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，石化燃料的利用和日益枯竭帶來的環(huán)境問題是當(dāng)今人類社會(huì)面臨的兩大難題，可再生能源的開發(fā)利用日益受到關(guān)注。生物質(zhì)能作為一種重要的可再生的新型能源，其儲(chǔ)量?jī)H次于煤炭、石油和天然氣，其開發(fā)利用對(duì)國(guó)家能源戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。但是生物質(zhì)秸稈灰分中堿金屬元素含量比較高，造成其在燃燒過程中發(fā)生復(fù)雜的物化反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)的化合物或共晶體，導(dǎo)致結(jié)渣、腐蝕時(shí)常發(fā)生，嚴(yán)重影響燃燒設(shè)備正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)，限制生物質(zhì)秸稈規(guī)模化

2、利用。許多學(xué)者通過不同的方法對(duì)緩解結(jié)渣進(jìn)行了研究，研究表明在原料中加入合適的添加劑是一種可行的辦法。因此，本文以稻稈、麥稈和玉米秸稈為原料，以秸稈灰分中Al、Ca、Fe、Mg、P、Si和S元素對(duì)應(yīng)的氧化物或鹽為添加劑，如Al2O3、CaO、Fe2O3、MgO、(NH4)H2PO4、SiO2、(NH4)2SO4。對(duì)添加劑的選取以及添加量的確定、緩解結(jié)渣的機(jī)理、影響燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)的順序以及對(duì)成型燃料燃燒特性的影響進(jìn)行了相關(guān)的研究。
　　

3、首先，尋找合適的添加劑以及合適的添加比例。按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求，將添加劑與原料均勻混合，在馬弗爐中進(jìn)行快速灰化，然后對(duì)其灰樣形貌進(jìn)行分析，并按照莫氏硬度法測(cè)試每個(gè)灰樣的燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)SII值，結(jié)果表明：CaO和MgO是非常有效地添加劑，對(duì)應(yīng)的灰樣灰質(zhì)細(xì)膩、松軟，不但緩解結(jié)渣的效果比較顯著，并且添加量較少，適合作為秸稈燃料的添加劑；(NH4)H2PO4僅在 n(K):n(P)=1:1時(shí)，對(duì)稻稈緩解結(jié)渣作用較明顯，在其它添加比例下，反而加重了結(jié)

4、渣程度，并且對(duì)其它兩種秸稈緩解結(jié)渣的效果并不理想；Al2O3雖然能起到緩解結(jié)渣的作用，但緩解效果不理想。
　　其次，從三個(gè)方面對(duì)添加劑緩解稻稈結(jié)渣的機(jī)理進(jìn)行分析研究。第一，利用熱力學(xué)平衡預(yù)測(cè)各個(gè)元素對(duì)秸稈灰分中K元素遷移規(guī)律的影響，來分析各種添加劑緩解秸稈燃燒結(jié)渣的機(jī)理，雖然熱力學(xué)平衡預(yù)測(cè)各方面的限制，但平衡計(jì)算對(duì)秸稈燃燒成灰中堿金屬元素的遷移傾向提供了一個(gè)有價(jià)值的指導(dǎo)；第二，根據(jù)燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)曲線圖上的特殊點(diǎn)，對(duì)灰樣進(jìn)行 SEM-

5、EDX分析，對(duì)灰樣的微觀結(jié)構(gòu)形貌和主要元素進(jìn)行分析；第三，對(duì)代表性灰樣進(jìn)行XRD分析，檢測(cè)成灰物相，研究緩解結(jié)渣的機(jī)理。
　　然后，根據(jù)單因素試驗(yàn)做正交試驗(yàn)，運(yùn)用極差法進(jìn)行分析，得出各個(gè)單因素添加劑對(duì)燒結(jié)強(qiáng)度指數(shù)的影響順序。對(duì)稻稈的影響順序?yàn)椋篗gO>Fe2O3>CaO>(NH4)2SO4>(NH4)H2PO4>SiO2>Al2O3，對(duì)玉米稈的影響順序?yàn)椋?NH4)H2PO4>MgO>CaO>Al2O3>(NH4)2SO4>Fe2