生物质与煤混烧发电基础研究

论文摘要

本文利用德国NETZSCH STA409 PC热分析仪在氮气气氛下对煤与生物质进行单独热解实验。并对添加了9%、30%和49%麦秆和7%、36%、50%塑料的混合试样进行共热解实验,以考虑不同比例条件下生物质与煤混合热解时生物质的热解对煤的热解的影响。利用热重分析方法分析各个试样下的热解特性,深入分析了煤与生物质共热解的协同作用机理;同时在氧气气氛下对煤、塑料也进行单独燃烧实验,并对添加了15%、23%、38%麦秆和19%、43.1%、55.3%塑料的混合试样进行混烧实验。通过对实验结果分析发现:(1)生物质单独热解时表现出比煤更好的热解特性。将生物质与煤混合进行热解有利于改善煤的热解,对混合热解时煤挥发分析出的初始温度、最大失重速率峰温以及失重率均有影响。(2)在生物质与煤混合热解时,总体热解特性曲线看上去大体分阶段呈现生物质和煤的热解特征。与单独热解试验结果比较,生物质混合物与煤挥发分的各自析出开始和终止温度均随着生物质掺混比例不同与煤种不同有不同程度的变化,并对其规律进行了机理分析,认为生物质与煤共热解过程中存在协同作用。(3)生物质和煤相比具有较低的着火温度、燃尽温度和较大的燃烧特性指数,放热峰出现的时间比煤的早。生物质混煤的着火温度均比煤的低,挥发分析出、燃烧趋于均匀,焦炭燃烧温度提前。(4)随混煤中生物质比例的增加,着火温度下降,挥发分燃烧速率增大,焦炭燃烧速率及放热峰值减小,且对应温度也有所降低,混煤的燃尽温度降低,挥发分燃烧特性指数增大,焦炭燃烧特性指数减小。在挥发分析出燃烧阶段,生物质的活化能和频率因子都很大,使其具有很大的燃烧速率;随着生物质比例的增加,混煤的活化能和频率因子增加,燃烧速率变大;随着升温速率的升高,活化能和频率因子降低,其综合效果使燃烧速率增大。在焦炭燃烧阶段,煤的活化能和频率因子均较小,其燃烧速率小于生物质挥发分的燃烧速率;混煤的活化能和频率因子比煤单独燃烧时的低,其燃烧速率比煤本身的小;随混合比例的增加,混煤的活化能和频率因子均下降,燃烧速率也变小;随着升温速率的升高,活化能和频率因子均降低,而燃烧速率增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 生物质利用方式
• 1.1.3 生物质发电类型
• 1.2 生物质与煤的混合燃烧技术
• 1.2.1 层燃燃烧
• 1.2.2 流化床燃烧
• 1.2.3 煤粉炉燃烧
• 1.2.4 气化利用
• 1.3 生物质与煤混烧发电研究现状
• 1.4 研究内容
• 2 生物质与煤混烧发电基础理论
• 2.1 热分析概述
• 2.1.1 热分析的发展
• 2.1.2 热分析法的定义
• 2.1.3 热分析的应用与优点
• 2.2 热重分析的概述
• 2.2.1 热重分析法
• 2.2.2 热重曲线
• 2.3 热解基本理论
• 2.3.1 热解概念与分类
• 2.3.2 热解的影响因素
• 2.3.3 热解动力学
• 2.4 燃烧特性
• 2.4.1 着火温度
• 2.4.2 可燃指数分析
• 2.4.3 燃烧特性指数
• 2.4.4 燃烧动力学分析
• 3 实验装置及实验方案
• 3.1 实验装置
• 3.1.1 NETZSCH STA409 PC测量单元
• 3.1.2 NETZSCH STA409 PC动力单元
• 3.1.3 NETZSCH STA409 PC气体单元
• 3.1.4 NETZSCH STA409 PC真空系统
• 3.1.5 NETZSCH STA409 PC计算机单元
• 3.2 实验方案
• 3.2.1 基线侧试
• 3.2.2 煤的单独热解
• 3.2.3 塑料（PET）的单独热解
• 3.2.4 塑料与煤混合共热解
• 3.3 STA数据分析软件介绍
• 4 生物质与煤热解实验研究
• 4.1 实验样品分析
• 4.1.1 样品采集和制作
• 4.1.2 样品分析
• 4.2 生物质与煤的单独热解
• 4.2.1 麦秆的单独热解
• 4.2.2 塑料的单独热解
• 4.2.3 煤的单独热解
• 4.2.4 生物质的热解与煤的热解对比
• 4.3 麦秆与煤混合热解
• 4.3.1 不同比例混合试样的热解曲线
• 4.3.2 混合比例对热解峰值温度的影响
• 4.3.3 混合比例对挥发分析出起始点的影响
• 4.3.4 混合比例对残留质量的影响
• 4.3.5 麦秸与煤的协同特性分析
• 4.4 塑料与煤混合热解
• 4.4.1 塑料与煤混合热解与煤单独热解对比
• 4.4.2 塑料所占比例对塑料与煤混合热解残余质量的影响
• 4.4.3 塑料所占比例对煤挥发分析出初始温度的影响
• 4.4.4 塑料所占比例对煤挥发分析出终止温度的影响
• 4.4.5 塑料所占比例对煤最大热解速率峰温的影响
• 4.4.6 塑料与煤混合热解的协同作用
• 5 生物质与煤混烧实验研究
• 5.1 生物质与煤的单独燃烧
• 5.1.1 麦秆的单独燃烧
• 5.1.2 塑料的单独燃烧
• 5.1.3 煤的单独燃烧
• 5.2 麦秆与煤的混烧
• 5.2.1 混合比例对着火温度的影响
• 5.2.2 燃烧特性分析
• 5.2.3 燃烧失重率分析
• 5.2.4 可燃性指数分析
• 5.2.5 燃烧特性指数
• 5.2.6 燃烧动力学特性分析
• 5.3 塑料与煤的混烧解
• 5.3.1 混合比例对着火温度的影响
• 5.3.2 燃烧特性分析
• 5.3.3 燃烧失重率分析
• 5.3.4 燃烧特性指数
• 5.3.5 燃烧动力学特性
• 5.4 生物质与煤混烧的动力学分析
• 6 结论
• 6.1 煤与生物质热解特性
• 6.2 煤与生物质混烧特性
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢