生物質(zhì)混煤燃燒灰沉積特性及鉀-氯成分析出規(guī)律研究.pdf

1、近年來能源緊缺和環(huán)境污染問題日益嚴峻，生物質(zhì)因其可再生及二氧化碳零排放特性受到人們的廣泛關(guān)注，成為能源研究的熱點。生物質(zhì)混煤燃燒發(fā)電技術(shù)可利用電站現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施來實現(xiàn)生物質(zhì)能源的有效利用，在生物質(zhì)能的利用技術(shù)中具有很大優(yōu)勢。國內(nèi)外學(xué)者對生物質(zhì)混煤燃燒的燃燒特性、污染物排放特性、灰熔融特性等進行了一系列的理論及試驗研究，因此本文對生物質(zhì)混煤燃燒過程中的灰沉積特性進行了試驗研究，探討了在不同影響因素下堿金屬及氯的析出特性，通過分析混燃灰的物相

2、組成，探討了灰沉積過程中的反應(yīng)機理，對該技術(shù)在電廠中的廣泛應(yīng)用以及實現(xiàn)生物質(zhì)的大比例摻燒具有重要意義。
　　 首先，在一維沉降爐內(nèi)試驗研究了生物質(zhì)不同摻混比例對沉積灰形貌及物相組成的影響。隨著生物質(zhì)摻混比例的增加，沉積灰結(jié)構(gòu)更加密實，粘附在受熱面上難清除;沉積灰中堿金屬氧化物K2O、Na2O及氯的質(zhì)量百分比逐漸增加，SiO2、Al2O3的含量逐漸減少，灰中低熔點的堿金屬硅鋁化物是灰沉積加重的主要原因;沉積灰中S/Ca比值增大，也

3、使得沉積灰灰熔點降低，加重了灰沉積。
　　 其次，在管式爐反應(yīng)器上試驗研究了生物質(zhì)混煤燃燒過程中K及Cl的析出特性。單一生物質(zhì)燃燒時，生物質(zhì)中堿金屬析出率高，Cl元素的析出率要比堿金屬K高很多，堿金屬K主要以KCl的形式析出，而Cl則還以Cl2、HCl等形式同時析出;生物質(zhì)混煤燃燒在整體上抑制了堿金屬K的析出，促進了Cl元素的析出。堿金屬及Cl的析出量隨著燃料中所含K總量及Cl總量的增加而增加，但是不存在線性關(guān)系。隨著生物質(zhì)摻混

4、比例的增加，堿金屬K的析出率呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢，而Cl元素的析出率維持在60～80％。燃料中的Fe2O3具有抑制堿金屬析出的作用，CaO則會促進其析出，S元素會通過硫化反應(yīng)抑制堿金屬析出，促進Cl元素析出。隨燃燒溫度升高，堿金屬K的析出呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且影響比較明顯，這主要受燃料組分活性影響。試驗研究了添加劑對生物質(zhì)混煤燃燒過程中K及Cl析出影響，結(jié)果表明Al2O3、高嶺土?xí)c燃料燃燒生成的KCl反應(yīng)生成堿金屬硅鋁化合物，同

5、時還會有鈉柱石及硫酸鈣霞石的生成，抑制了堿金屬及Cl元素的析出。
　　 再次，利用MDIJade5.0軟件對生物質(zhì)混煤燃燒成灰的能譜圖進行了分析，SiO2是灰的主要組成物質(zhì)，隨著生物質(zhì)摻混比例的增加，SiO2峰值變低，堿金屬硅鋁化合物的峰值升高。貧煤比煙煤含有更多的S及更好的固鉀能力，因此在60％貧煤混40％玉米稈中CaSO4及堿金屬硅鋁化合物峰比60％煙煤混40％玉米稈高。隨著燃燒溫度的升高，灰中堿金屬化合物的峰值越來越明顯，

6、且逐步出現(xiàn)了Ca(Al2Si2O8)、Mg3Al2(SiO4)3等物質(zhì)，沉積灰熔點降低，灰粘性增強，灰沉積加重。
　　 最后，利用分形理論中的DLA模型對生物質(zhì)混煤燃燒灰凝聚過程進行模擬，在限制性半徑不變的條件下，隨著粒子數(shù)的增加，凝聚體的分支增多，自相似性增強，分形維度增大;與生物質(zhì)混煤燃燒過程中摻混比例增大，堿金屬K的析出量增加，沉積灰的整體熔點降低，沉積灰形貌結(jié)構(gòu)更密實，灰沉積加重相符合，證明該模擬是可行的，且模擬效果良好