生物质废弃物的烟气强化水洗脱碱研究

本文基于CO2溶于水形成碳酸的原理,提出生物质电厂烟气强化水洗法,对生物质中水不溶AAEM(如有机AAEM、CaCO3及CaSO4等)进行有效脱除,从而抑制其燃烧过程的结渣沾污.实验结果表明,烟气强化水洗对生物质中Na、P、S、Cl、K、Ca等无机元素均有很好的脱除效果,且明显优于传统水洗,K和Ca的脱除率分别达到87％和40％.烟气强化水洗明显抑制了生物质燃烧过程中灰的熔融结渣现象,灰的软化温度从原料灰的982℃提高到了1034℃.所以,烟气强化水洗是一种有效的抑制生物质燃烧过程中结渣沾污的方法.而且,此方法也提出了一条生物质电厂烟气资源化利用的新途径.     

水洗预处理对生物质燃烧积灰特性的影响

水洗预处理可有效脱除生物质中的积灰诱导元素钾。本文利用一维沉降炉和积灰采样器,对水洗前后小麦秸秆和玉米秸秆的积灰特性进行了实验研究,选取了四个积灰时间,考察了水洗对积灰质量、积灰率、积灰形貌与元素组成的影响。结果表明,水洗预处理使生物质积灰质量和积灰率大幅降低,凝结/热泳机制与化学反应机制被显著削弱,生物质积灰过程变为非黏性飞灰颗粒的物理堆积。     

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。     

生物质流态化燃烧床料流化特性研究

利用5 kW鼓泡流化床实验装置,以小麦秸秆为燃料,以石英砂为床料,进行燃烧实验,在27~800℃温度范围内,对实验前后床料的最小流化速度进行研究。结果表明:生物质流态化燃烧后,床料表面粘附熔融物;常温条件下,熔融物对床料最小流化速度影响不明显,随着温度升高,石英砂床料最小流化速度降低,在温度大于500℃条件下,实验后床料的最小流化速度明显增大;床料表面粘附物高温条件下熔融是引起流化特性改变的根本原因。     

小麦秸秆流态化燃烧粘结特性实验研究

在5 kW鼓泡流化床实验装置上,利用床层压差和温度的变化作为判断床层粘结失流的依据,以小麦秸秆成型颗粒作为研究对象,进行了燃烧温度、床料粒径和流化风速对失流时间影响的实验研究。实验结果表明:失流时间随着燃烧温度上升而缩短;流化风速增大,失流时间增长;床料粒径对失流时间影响不明显。对粘结物进行了SEM/EDX和XRF分析,分析结果表明,Si和K元素形成的熔融物对床料的粘结起重要的作用。     

生物质与煤矸石混烧特性实验研究

采用热重分析仪,以20℃/min的温升速率对煤矸石、玉米秸秆以及二者的混合物进行燃烧特性实验,得到了燃烧的特性参数,再通过动力学分析得到了燃烧的活化能等动力学参数.研究结果表明,煤矸石的着火特性、综合燃烧特性差,玉米秸秆着火特性、综合燃烧特性较好.煤矸石和玉米秸秆混合物的燃烧特性取决于混合物中各物质所含的比例,混合物中玉米秸秆的比例越高,综合燃烧特性越好.     

熔融盐循环热载体无烟燃烧体系的选择

介绍了一种全新的燃烧系统-熔融盐循环热载体无烟燃烧技术。本技术将燃料与助燃空气的燃烧分为氧化剂的生成和燃料与氧化剂接触反应两个过程。并且这两个阶段通常在两个反应室中进行,在氧化剂生成室,空气中的氧全部被氧载体吸收,剩余的高纯度氮气则被回收利用;在燃烧室,氧载体把自身的一部分或全部氧传递给燃料,完成燃烧过程。在燃烧室中,若燃料完全反应,那么只有高纯度的CO2生成,也可以直接回收用作化工原料。因为N2从燃烧系统中分离出去,且硫和重金属元素被熔融盐吸收而不被烧掉,所以燃烧过程没有NOx、 CO2、和SO2等污染物的排放。本文对几个典型的无烟燃烧系统进行了分析,并与传统燃烧过程进行了比较,对熔融盐循环热载体无烟燃烧体系的选择具有指导意义。     

化学脱灰对低灰煤粉性质的影响

本文研究了HCl-HF-HCl方法脱灰对低灰煤粉性质的的影响.研究发现,酸处理不仅使煤的灰分脱除,也使其挥发分降低,煤变质程度越低,挥发分降低幅度越大;通过对脱灰滤液的检测,发现脱落的有机质主要是短链烷烃及其同系物,也有少量的含氧物质;酸处理后煤粉中金属离子也将全部脱除;燃烧特性研究发现,煤粉脱灰后高变质程度煤反应活性提高,低变质程度煤反应活性下降,取决于有机质和金属离子脱除与比表面积增加之间的平衡.因此,化学脱灰不能证明矿物对煤粉燃烧的影响.     

O2/CO2煤粉燃烧时细灰颗粒中痕量元素分布特性的实验研究

通过三个煤种在沉降炉中的燃烧实验,采用X-射线荧光光谱仪对实验收集的细灰颗粒物的元素组成进行定量测定,研究了O2/CO2煤粉燃烧对痕量元素行为的影响.结果表明,与O2/N2燃烧相比,O2/CO2燃烧对LPI颗粒物中Cu、Zn和Mn元素的分布形式没有影响,但显著增加了Cu、Zn元素在亚微米颗粒中的富集程度, Mn元素住细灰颗粒上没有出现富集,但O2/CO2燃烧时Mn在亚微米和超微米颗粒中的含量均显著减少.     

煤粉加压气流床气化特性实验研究

煤气化技术由于具有高煤炭利用率和低污染排放,近年米得到快速发展.我国煤种灰熔点普遍偏高,约占保有储量的57%,无法满足现有液态排渣气流床气化技术的需要.为扩大该技术对我国高灰熔点煤种的适应性,本文在25kg/h规模的加压气流床气化装置上,对我国高灰熔点煤种进行了气化特性实验研究.研究结果表明:高温有利干气化反应向吸热方向进行,碳转化率升高,但过多氧气存在,使得气化炉内燃烧份额增加,导致合成气中 CO2和H2O的含量升高,CO、H2含量降低,冷煤气效率下降,因此,存在最佳气化温度.本实验条件下,最伟气化温度为1300～1350℃;1350℃连续运行1小时30分,此时气化炉底部和旋风分离器内的灰渣,整体上仍以固态形式存在,只有灰中部分低熔融成分发生熔融,其熔融部分在数μm左右.     

老化作用对生物炭理化特性的影响

以松木屑、玉米秸秆、小麦秸秆和花生壳四种生物质热解制备的生物炭为对象,分别采用自然老化、高温老化、冻融老化对四种生物炭进行5个月老化培养。结合元素分析、扫描电镜分析(SEM)、N2吸附/脱附分析、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)和pH测定等表征分析,研究了老化方式对生物炭理化特性的影响。结果表明,老化过程能够显著提高生物炭的BET比表面积,改善生物炭的微观孔隙结构,降低C元素含量,增加O元素含量,提高H/C、O/C和(O+N)/C以及表面含氧官能团数量,并降低生物炭的pH值,老化方式对生物炭理化特性改善效果顺序为高温老化■冻融老化■自然老化。     

成灰温度对准东煤灰理化特性影响的实验研究

将3种新疆准东煤和4种对比煤种在不同温度下制灰,研究了成灰温度对灰理化特性的影响,并分析了准东煤的积灰结渣特性。研究表明:灰分量、灰成分、灰熔融性、灰挥发特性均与成灰温度密切相关,成灰温度过高会导致碱金属挥发,过低则灰中含有可燃成分。过高或过低的成灰温度均不能准确反映准东煤灰的理化特性,655℃成灰温度比较适合准东煤.提出了采用ST与碱金属含量相结合的结渣判定方法,提高了准东煤结渣判别的准确性.     

玉米秸秆生物油-柴油乳化油的燃烧特性

试验用生物油是玉米秸秆快速热解液化的产物,主要成分为含氧有机混合物和水,不宜直接作为燃料使用,但与柴油乳化后可实现其在发动机中应用.在一台未作改动的直喷式柴油机上研究了玉米秸秆生物油质量分数分别为10%(B10)和20%(B20)的生物油-柴油乳化油的燃烧特性.结果表明:与0号柴油相比,乳化油的滞燃期延长,预混燃烧放热...     

碱金属凝结特性的实验研究

生物质在锅炉中燃烧时,碱金属蒸气在高温对流受热面上的凝结是形成积灰层的初始必要条件。本文利用一维沉降炉和凝结采样器,对KCl、K_2SO_4及两者混合物的凝结特性进行了实验研究。结果表明KCl、K_2SO_4及两者混合物的凝结温度分别为770、745和764℃左右。利用扫描电镜对不同温度范围的凝结产物表面形貌进行了分析,得到了两种凝结机制:"异相凝结-部分熔融'和"均相成核颗粒沉积"。     

基于工业分析/元素分析和可见-近红外光谱预测农作物秸秆高位热值（英文）

越来越多的农作物秸秆用于生产生物质成型燃料(生物质颗粒),作为民用和工业锅炉的生物质燃料。高位热值是衡量生物质燃料燃烧性能的主要参数之一,反映了生物质可用能含量,但利用传统的氧弹分析法测试高位热值费时费力,急需一种快速准确的方法评估农作物秸秆的高位热值,以制备高质量的生物质颗粒燃料。基于工业分析/元素分析和可见-近红外光谱分析,对比分析了五种农作物秸秆(稻秸、麦秸、棉秆、油菜秆和玉米秆)的高位热值预测模型。首先,利用多元线性回归(MLR)、逐步回归(SWR)和反向传播人工神经网络(BPNN)模型,在基于五种农作物秸秆工业分析和元素分析基础上,提出了高位热值预测模型并进行验证。MLR模型具有较好的相关系数(R2),预测均方根误差(RMSEP)和预测标准差与参比标准差比值(RPD),分别为0.921 1,0.135 1和3.49。此外,利用可见-近红外光谱分析了农作物秸秆,发现对光谱数据作最小二乘法回归(PLR),可建立高位热值预测模型,预测R2和RMSEP分别为0.881 2和0.412 9。研究结果表明MLR模型和PLR模型分别适用于基于工业分析/元素分析和可见-近红外光谱建模,对农作物秸秆的高位热值快速检测设备研发能提供基础模型支持。     

基于工业分析/元素分析和可见-近红外光谱预测农作物秸秆高位热值

越来越多的农作物秸秆用于生产生物质成型燃料(生物质颗粒),作为民用和工业锅炉的生物质燃料。高位热值是衡量生物质燃料燃烧性能的主要参数之一,反映了生物质可用能含量,但利用传统的氧弹分析法测试高位热值费时费力,急需一种快速准确的方法评估农作物秸秆的高位热值,以制备高质量的生物质颗粒燃料。基于工业分析/元素分析和可见-近红外光谱分析,对比分析了五种农作物秸秆(稻秸、麦秸、棉秆、油菜秆和玉米秆)的高位热值预测模型。首先,利用多元线性回归(MLR)、逐步回归(SWR)和反向传播人工神经网络(BPNN)模型,在基于五种农作物秸秆工业分析和元素分析基础上,提出了高位热值预测模型并进行验证。MLR模型具有较好的相关系数(R2),预测均方根误差(RMSEP)和预测标准差与参比标准差比值(RPD),分别为0.921 1,0.135 1和3.49。此外,利用可见-近红外光谱分析了农作物秸秆,发现对光谱数据作最小二乘法回归(PLR),可建立高位热值预测模型,预测R2和RMSEP分别为0.881 2和0.412 9。研究结果表明MLR模型和PLR模型分别适用于基于工业分析/元素分析和可见-近红外光谱建模,对农作物秸秆的高位热值快速检测设备研发能提供基础模型支持。     

氧燃烧方式下矿物质与重金属行为特征的研究

在沉降炉试验台上,进行空气气氛及O2/CO2气氛燃煤试验,通过X射线衍射分析和ICP-AES分析研究了不同气氛下煤灰中矿物质组成及痕量元素的挥发特性.并根据热力学多相平衡原理对矿物质与重金属在两种气氛下的挥发行为进行了计算和比较分析.结果表明,氧燃烧气氛下的矿物质组成与空气气氛下并无明显不同,矿物质元素的蒸发气化亦没有受到明显的影响,但在氧燃烧气氛下矿物质的晶相向非晶相的转化得到了较大改善,有可能使电站锅炉沉积得到缓解;氧燃烧气氛下灰中痕量元素相比空气气氛下在底灰中有明显的富集.     

小尺度薄油池火沸腾燃烧特性研究

通过对小尺度薄油池火燃烧特性进行实验研究,分析油池不同燃烧阶段的特点,探讨沸腾燃烧对油池燃烧特性的影响。测量了直径分别为0.10 m、0.14 m、0.20 m和0.30 m正庚烷油池火的燃烧速率以及温度分布随时间变化。分析燃烧过程中燃油液面温度和池壁温度的变化规律,研究池壁沸腾传热对油池沸腾燃烧的影响。结果表明:油池沸腾燃烧阶段的燃烧速率明显大于稳定燃烧阶段;燃油液面温度在油池燃烧初期迅速上升至沸点,随后基本保持不变;池壁温度达到并超过燃料的沸点,从而在油池壁面上发生沸腾现象,是油池发生沸腾燃烧的条件。     

混煤煤灰熔融特性及矿物质形态的研究

本文对混煤熔融特性温度进行测定，并利用X-射线衍射分析对混煤煤灰的矿物组成进行试验分析，结果表明：混煤可改变原煤的结渣程度；混煤灰熔点与混煤比不成线性关系变化是混煤煤灰的低温共熔现象所致；在变形温度T1下煤灰中矿物质莫来石对煤灰熔融特性温度影响较大，莫来石含量越高，灰熔点越高．     

基于WSGGM模型修正的对冲火焰燃烧分区特性研究

本文利用灰气体加权平均模型(Weighted Sum of Gray Gases Model,WSGGM)对对流扩散火焰模型(OPPDIF)中的能量方程进行修正,并对高温扩散均相燃烧结构模型(Hot Diluted Diffusion Ignition,HDDI)在常规空气和富氧环境进行对冲火焰燃烧数值模拟。结果表明,相对于标准模型,采用修正模型所得到的温度分布在常规空气和富氧气氛下均较低且温度分布特性变化较大。本文进一步明确无焰燃烧的临界条件,对高温扩散均相燃烧模型分析表明,在T_f较高且X_f较低时,甲烷燃料的化学热解区域消失,燃料在燃烧周期内只表现出热释放特性。通过建立的燃烧区域和燃烧路径分析得知,无焰富氧燃烧相比于空气无焰燃烧更容易达到但更难维持,而相对于常规有焰燃烧,无论是在常规空气气氛下还是在富氧气氛下,其化学反应速率均下降一个量级。而由于富氧环境下的CO_2富集,抑制了H和OH基团的生成,使得C1反应链更加具有活性。