生物质流态化燃烧粘结失流特性研究

发布时间：2020-07-04 03:19

【摘要】：生物质在燃烧过程中,燃料中的碱金属元素(主要为K)和床料中硅元素发生反应生成低熔点物质,在常规流态化燃烧温度下,燃烧生成物容易熔融,熔融物粘附床料形成粘结团,引起失流现象。因此研究生物质流态化燃烧特性、床料粘结失流特性和燃烧后灰形态具有重要的理论价值,对于生物质利用具有很高实用价值。本论文以中国典型的生物质为研究对象,利用5 kW鼓泡流化床实验装置和0.15MWt循环流化床实验装置,对生物质鼓泡流化床和循环流化床燃烧特性和床料粘结特性进行了实验研究。利用FactSage6.1化学平衡计算软件,对生物质流态化燃烧过程中的化学反应特性和元素转化、分布特性进行了理论分析。通过实验研究和理论分析相结合,对生物质流态化燃烧粘结特性进行了深入的研究。设计并搭建5 kW鼓泡流化床实验装置,对生物质鼓泡流化床燃烧床料粘结失流特性的实验研究表明,失流时间随着床层温度上升而缩短；随着流化风速增加,失流时间增大,但不能完全避免失流；床料粒径对失流时间无明显影响。生物质灰与石英砂反应产物熔融粘附床料是引起失流的主要原因,实验后床料的最小流化速度随着温度升高而增大。分别在燃料和床料中添加钙元素,对碱土金属元素钙对失流影响的研究表明,碱土金属元素Ca具有减缓失流的作用；当床料中碱土金属元素Ca增多时,未燃尽燃料表面粘附床料颗粒形成形状和燃料相似的粘结块是引起失流的主要原因；实验后床料表面碱金属元素K明显增多,床料熔融粘结物的主要成分是Si,K和Ca元素。生物质在循环流化床燃烧时,得出以下结论：燃料中K、Na、Ca、Mg、Fe、Al和S元素主要分布在飞灰中,其次是循环灰,底渣中含量最低；飞灰中K、S和Na元素主要为水溶性,小麦秸秆和皇竹草实验后底渣和循环灰中水溶性K、S、和Na元素含量较高；飞灰中Cl-、SO42含量较高,皇竹草和小麦秸秆循环灰中Cl-、SO42含量高于玉米秸秆和棉杆,循环灰中的Cl-、SO42对失流起到促进作用；旋风分离器锥段底部循环灰粘结聚团,循环灰不能进入立管是引起失流的主要原因。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（工程热物理研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK6

【引证文献】