碱性矿物质与硫对生物质与煤混合燃烧成灰特性的影响

论文摘要

生物质与煤混合燃烧是一种有前景的能源利用方式,但燃料中碱金属的赋存、迁移易引起锅炉积灰结渣,而硫在燃烧过程中则生成SO2。碱金属与硫相互反应生成碱金属硫化物能够将燃料中的碱金属和的硫同时固留在灰中,该反应将对燃料灰渣特性产生影响。本文针对这一问题,采用多种测试手段,从产灰率、灰成分、灰熔点及微观形态等角度对混燃过程中碱性矿物质与硫相互作用对燃烧成灰特性的影响展开系统研究。首先,分析了碱性矿物质与硫对混燃产灰率的影响,结果表明：硫含量对纯煤燃烧过程的产灰率影响很小,随着硫含量的增加,纯煤燃烧过程中的产灰率变化幅度在5%以内。但硫含量对混合物燃烧过程的产灰率影响比较显著,当S／K摩尔比为3时,硫含量对纯生物质燃烧过程中的产灰率影响最大,此时比原生物质的产灰率提高约15%。采用灰成分分析仪研究了碱性矿物质与硫相互作用对混合物混燃灰成分的影响,结果表明：随着S／Ca摩尔比的增加,灰中钾元素的含量在S／Ca摩尔比为1和2之间达到最大值,K2O的含量达到30%。采用XRD、SEM和灰熔点分析仪对碱性矿物质与硫对混合物混燃灰熔融和微观特性的影响进行了研究,结果表明：硫含量对纯煤的灰熔点影响不明显。但硫含量对混合物的灰熔点影响显著,特征温度增加的幅度在100℃—300℃之间。当S／Ca摩尔比在1／3和2之间时,随着S／Ca摩尔比的增加,灰熔点逐渐上升；当S／Ca摩尔比大于2后,随着S／Ca摩尔比的增加,灰熔点逐渐下降。最后,通过灰色理论研究了碱性矿物质与硫反应对混燃灰熔融性的影响,结果表明SiO2的关联度最大,硅是对灰熔融性影响最重要的元素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 电站锅炉的结渣问题
• 1.3 灰特性与结渣积灰的关系
• 1.3.1 影响锅炉结渣积灰的因素
• 1.3.2 燃料的结渣积灰性判
• 1.4 本文的研究目的、意义与内容
• 1.4.1 课题的研究目的与意义
• 1.4.2 课题的研究内容
• 第2章 矿物质与硫对生物质与煤混燃灰特性影响研究进展
• 2.1 硫对生物质与煤混合燃烧灰特性的影响
• 2.2 碱性矿物质对生物质与煤混合燃烧灰特性的影响
• 2.3 燃料灰特性研究进展
• 2.4 燃料灰特性的研究方法及手段
• 第3章 碱性矿物质与硫对生物质与煤混合燃烧产灰影响研究
• 3.1 概述
• 3.2 样品的预处理及样品的工业分析、元素分析及热值分析
• 3.3 实验仪器
• 3.4 灰样的制备
• 3.5 燃烧反应过程中的热力学理论分析
• 3.6 硫和碱性矿物质对生物质与煤混合燃烧产灰率的影响分析
• 3.6.1 硫对生物质与煤混合燃烧产灰率的影响
• 3.6.2 硫和钾对生物质与煤混合燃烧产灰率的影响
• 3.6.3 硫和钙对生物质与煤混合燃烧产灰率的影响
• 3.7 本章小结
• 第4章 碱性矿物质与硫对煤与生物质混合燃烧灰成分的影响
• 4.1 概述
• 4.2 实验装置及分析方法
• 4.2.1 实验装置
• 4.2.2 灰成分分析的样品预处理方法
• 4.3 碱性矿物质与硫对生物质与煤混合燃烧灰成分实验结果与讨论
• 4.3.1 硫对生物质与煤混合燃烧灰成分的影响
• 4.3.2 硫和钾对生物质与煤混合燃烧灰成分的影响
• 4.3.3 硫和钙对生物质与煤混合燃烧灰成分的影响
• 4.3.4 燃料结渣积灰性预测
• 4.4 本章小结
• 第5章 碱性矿物质与硫相互作用对混燃灰熔融和微观特性的影响
• 5.1 概述
• 5.2 实验装置
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 灰熔点变化趋势结果与分析
• 5.3.2 灰形貌分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 矿物质与硫对生物质与煤混燃灰熔融性灰色理论分析
• 6.1 概述
• 6.2 灰色关联度分析原理
• 6.3 实验结果的灰色关联度分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文