高碱煤的烟气强化水洗脱碱研究

本工作基于燃煤电厂烟气(CO2)溶于水形成的碳酸可促进高碱煤中碱金属碱土金属(AAEM)水洗脱除的理论基础，研究了关键工艺参数对脱碱效果的影响规律，考察了洗液循环利用的可行性和烟气强化水洗对重金属的脱除作用。结果表明，烟气强化水洗对红沙泉煤中Na、K最高脱除率分别可达86.8%和62.7%；宜化煤脱Ca率达到44.7%；准东煤脱Mg率达35.4%；脱碱率随水洗时间的增加和原料粒径的减小而增大；洗液盐浓度与循环次数呈正相关，Ca和Mg的脱除率受循环液浓度影响强于Na和K；煤中As、Ni等重金属脱除率甚至超过90%。     

水洗对生物质燃料特性及燃烧特性的影响

采用不同水温通过浸泡的方式对小麦秸秆、稻壳和桐木木屑进行水洗,对原样和水洗后样品分别进行燃料特性分析、热失重分析和灰熔融特性分析,研究了水洗对生物质燃料特性及燃烧特性的影响。结果表明,水洗能有效脱除生物质中对锅炉运行造成危害的K、Na、Cl和S元素,使燃烧过程中挥发分的析出和燃烧略有滞后,改善了小麦秸秆的灰熔融特性。随着水温增大,除Cl外,其他三种元素的脱除率单调变化,小麦秸秆的灰渣逐渐变"短"。     

生物质水洗脱灰及其废液的资源化利用研究

新疆农业废弃物资源丰富,为当地可再生能源发展奠定了原料基础,但过高的钾含量导致其燃烧过程发生严重的结渣沾污问题.水洗可从源头上解决问题,但所产生的废水难以处置或资源化利用,且新疆农田灌溉大都采用滴灌系统.因此,本研究自主设计了生物质的半连续水洗装置,并将此装置与滴灌系统结合,提出了可实现农作物生长所需营养元素从土壤—秸秆—土壤自循环的新型农田滴灌系统,实现了生物质水洗废水的资源化利用.结果 表明:此半连续水洗装置实现了棉杆中钾的高效脱除,热值提高了13.7％.棉杆中95.7％、93.6％、66.7％和49.4％的K、Na、P和Mg及大量的腐殖酸溶解到滤液中.通过此新型滴灌系统,可为新疆农业生产节省施肥费用44.5元/亩.此外,废液中大量的腐殖酸对改善新疆大面积的碱性土壤有很好的作用.可见,本研究对新疆生物质废弃物的能源化利用、新疆滴灌系统的优化改进和降低农业生产成本均有一定意义.     

准东煤灰沉积与无机元素迁徙特性研究

本文在一维沉降炉实验系统中进行准东煤燃烧实验,在沉降炉底部不同烟气温度处采用沉积取样探针收集灰样,采用低压撞击器(DLPI)与水冷稀释取样探针收集微细颗粒物,并采用扫描电镜(SEM)与X射线能谱仪(EDS)对灰样及细颗粒物进行分析获得准东煤燃烧过程中灰沉积特性与微细颗粒物形成机理,进而得到Na、Ca及S的迁移规律及其在结渣过程中所起作用。结果表明,准东煤中Na、Ca一共分为两类,一部分Na、Ca与硅铝结合形成硅铝酸盐,在燃烧过程中不可气化;剩余含Na、Ca化合物释放到烟气中并与S结合形成气相Na2SO4与CaSO4。随着烟气温度降低,Na、Ca的硫酸盐一部分在灰颗粒表面凝结,一部分形成气溶胶颗粒直接释放到大气中或发生团聚黏附在灰颗粒表面。     

生物质热解和燃烧过程中钾的析出迁移特性研究

生物质在热转化过程中,部分K进入到气相,会造成高温对流受热面积灰结渣和高温腐蚀等严重问题。本文利用固定床实验系统对生物质热解和燃烧过程中碱金属的析出迁移特性展开了研究。实验结果表明:温度升高有助于小麦秸秆中K元素的析出,而氧化性气氛能促进K元素的析出;小麦秸秆和稻壳的热解析出曲线差异较大,燃料种类对K元素的析出起着决定性作用;在所研究的温度范围内,水溶性K的析出占据着主导地位。     

准东煤沾污结渣特性研究

准东煤易着火、燃尽率高,是优良的动力用煤,但高水分、高碱金属含量特性导致其在锅炉燃用过程中出现严重的沾污结渣。系统采集燃用准东煤比例约为75%的新疆某电厂1#炉各部位灰渣样,采用X射线荧光光谱、X射线衍射仪和环境扫描电子显微镜等微观分析手段对灰渣样进行了系统分析,结果表明:钠在烧结灰块中的沉积多于浮灰,整个烟气流程中,中温对流受热面(500~700℃)上的灰渣中钠含量最高;灰渣的矿物组成包括常见的强沾污性的硫酸钙,同时还含有钠长石、钠铁硫酸盐和钠钙铝硅酸盐。     

生物质内部燃烧特性的阴燃实验研究

根据生物质颗粒内部燃烧过程和生物质粉自然向下阴燃过程的共性,采用阴燃实验的方法研究了生物质内部燃烧特性。考查了物料种类、含水率、孔隙尺寸对生物质内部燃烧温度,燃烧中干燥前沿、炭氧化前沿的移动速度,裂纹、气体成分等的影响。实验结果为生物质燃烧和阴燃过程模拟以及深入理论分析提供了依据。     

层燃炉中生物质燃烧辐射传热特性的研究

对生物质在链条炉中的燃烧辐射传热特性进行数值模拟研究,并与烟煤的燃烧辐射传热特性进行对比。结果表明:与烟煤相比较,生物质燃烧温度较低,最高温度约为2000 K,烟煤的最高温度约为2200 K,生物质温度分布比较均匀;生物质的辐射热流密度低于烟煤,生物质辐射热流密度为120～320 kW/m²,烟煤辐射热流密度为150～440 kW/m²,生物质和烟煤的的辐射传热系数比较接近,在120～240 W·m^-2·K^-1之间。烟煤的玻尔兹曼特征数大于生物质。     

基于图像处理的生物质颗粒燃烧特性研究

本文通过搭建McKenna型燃烧系统研究生物质颗粒的燃烧特性。基于数字图像处理技术分别研究氧浓度、流量和颗粒尺寸对生物质颗粒燃烧特征和挥发分火焰特征的影响。研究表明,随着氧浓度的增加,生物质颗粒的着火延迟时间、挥发分燃烧时间和碳燃烧时间均呈现下降趋势。挥发分火焰时均面积随着氧浓度的增加而减小,挥发分火焰时均平均亮度随着氧浓度的增加而增加。流量对生物质颗粒燃烧特性的影响与氧浓度的影响相似,而颗粒长度对生物质颗粒燃烧特性的影响与氧浓度和流量的影响相反。     

生物质灰结渣机理研究

纯烧生物质锅炉高低温过热器都不太结渣而中温过热器结渣非常严重。为了探索中温过热器结渣的机理,本文对中温过热器上沉积了一年的完整焦块做了详细的SEM线扫描分析及XRD检测,得到了焦块沿渣体高度方向元素和物相分布,发现了焦块沿高度方向有明显的分层结构。文中详细探讨了生物质灰结渣机理,表达了结渣的形成发展过程,解释了中温过热器相对高低温过热器结渣严重的原因。