生物質(zhì)與煤混燒過(guò)程中細(xì)微顆粒排放特性研究.pdf

1、華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文生物質(zhì)與煤混燒過(guò)程中細(xì)微顆粒排放特性研究姓名：王泉斌申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：熱能工程指導(dǎo)教師：徐明厚姚洪20090522華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文II響。試驗(yàn)結(jié)果表明：生物質(zhì)樣品中的纖維素含量均要高于木質(zhì)素，且纖維素含量的范圍為55~78％，木質(zhì)素含量為19~34％。在生物質(zhì)的熱解和燃燒過(guò)程中，隨著燃料中纖維素含量的增加，樣品失重明顯加劇，并且在300~400℃的試驗(yàn)溫度區(qū)間內(nèi)，主要為纖維素

2、的分解反應(yīng)階段，此時(shí)大量揮發(fā)分的快速析出導(dǎo)致其樣品的失重最為劇烈；木質(zhì)素由于含有苯環(huán)而熱分解相對(duì)較緩且主要失重溫度區(qū)間較高較寬。在生物組分對(duì)混燒PM10排放特性影響的實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，不同生物組分的燃料樣品的PM10質(zhì)量粒徑分布同樣呈雙峰趨勢(shì)；隨著生物組分中木質(zhì)素含量的增加，樣品的PM1峰值位置呈現(xiàn)向大粒徑方向偏移的趨勢(shì)，且模擬樣品（纖維素與木質(zhì)素不同配比混合的模擬燃料）的PM10排放呈現(xiàn)較好的線性遞增趨勢(shì)。然而，在生物組分對(duì)混燒PM10

3、排放特性的影響方面，實(shí)際生物質(zhì)燃料與模擬混合燃料仍存在一定的差異，且具體表現(xiàn)為燃燒特性、焦的結(jié)構(gòu)以及無(wú)機(jī)成分等因素的不同所造成。生物質(zhì)中不同存在形式堿金屬的成灰遷移特性及其對(duì)混燒PM10形成的貢獻(xiàn)。通過(guò)對(duì)生物質(zhì)原料樣品進(jìn)行水洗與酸洗的化學(xué)預(yù)處理，試驗(yàn)結(jié)果表明：生物質(zhì)樣品中的離子態(tài)堿金屬在燃燒過(guò)程中易于揮發(fā)，隨著燃燒溫度的升高，其氣化量也隨之增加，并且在有Cl，S等非金屬離子態(tài)元素存在的條件下，使得大部分氣態(tài)堿金屬在成灰過(guò)程中更多的以氯酸

4、鹽或硫酸鹽等細(xì)小的飛灰顆粒存在。而當(dāng)樣品在經(jīng)水洗分離和酸洗分離的化學(xué)處理后，燃料中易氣化部分的堿金屬元素含量大幅減少，大量水溶態(tài)或酸溶態(tài)的SCl等非金屬“催化性”元素同時(shí)也被分離脫除，從而導(dǎo)致燃料樣品燃燒時(shí)的堿金屬氣化量下降，且在成灰過(guò)程中向細(xì)微顆粒轉(zhuǎn)化的途徑也受到較大的抑制。與此同時(shí)，化學(xué)處理后樣品中有機(jī)可燃成分的比例增加，更加促進(jìn)了燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。隨著燃燒溫度的不斷升高，硅鋁酸鹽等無(wú)機(jī)礦物含量的進(jìn)一步增多，熔融聚合程度的進(jìn)一步加大，

5、均使得SiAl等元素對(duì)氣態(tài)堿金屬的結(jié)合與捕集效應(yīng)增強(qiáng)。而這些與硅酸鹽結(jié)合或被硅鋁酸鹽所捕集的堿金屬在成灰過(guò)程中又更多會(huì)以較粗的顆粒存在于底灰或飛灰當(dāng)中。通過(guò)對(duì)燃燒過(guò)程的熱力學(xué)平衡計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)樣品在化學(xué)處理后，燃料中堿金屬的氣化量和氣化率不僅受到了較大抑制，而且其中堿金屬的氣化溫度也隨之明顯升高。水洗生物質(zhì)與煤混燒的PM10排放特性試驗(yàn)中，PM10排放分布均呈現(xiàn)大幅下降趨勢(shì)，尤其是PM1的峰值明顯減小。水洗化學(xué)分離能夠很大程度上減