生物質燃燒中堿金屬遷移轉化和沉積行為研究.pdf

1、作為一種可再生能源，生物質能具有儲量大，低污染，低CO2排放等特點。大規(guī)模的利用生物質能，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。但是由于生物質中堿金屬含量高，這使得生物質在燃燒利用過程中極易產(chǎn)生嚴重的灰沉積和腐蝕問題。因此，關于生物質燃燒中堿金屬的遷移轉化和沉積規(guī)律的研究對解決生物質鍋爐灰沉積和腐蝕問題，擴大生物質利用的規(guī)模就顯得十分重要。
　　本文首先運用Gibbs自由能判據(jù)，對生物質燃燒過程中可能進行

2、的反應進行了分析，討論了堿金屬可能的遷移轉化途徑。并使用Gibbs自由能最小化模型對不同溫度下生物質燃燒過程中堿金屬的行為進行了預測。結果表明，在溫度低于600℃時，堿金屬主要存在于固態(tài)物質中，主要有K2O2SiO2、KCl、K2 SO4、Na2 CO3、Na2 SO4、Na2 SiO3等。當溫度超過600℃時，堿金屬開始進入氣相，主要形式為堿金屬氯化物。當溫度大于1000℃時，還會形成氣態(tài)的堿金屬氫氧化物。
　　還利用熱力學平衡

3、模型研究了生物質中的Cl、S、Si、Al對堿金屬遷移轉化的影響。結果表明，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)，但同時增加了低熔點堿金屬硅酸鹽的量，對緩解灰沉積效果不明顯。
　　結合熱力學的分析結果，對秸稈直燃鍋爐高、低溫過熱器灰樣進行了分析。結果表明，該鍋爐過熱器積灰的原因