生物质与煤混合燃烧成灰特性研究

论文摘要

随着化石燃料煤的短缺及其利用对环境产生的污染,开发利用清洁可再生的生物质能受到人们广泛关注,但是生物质热值较低且灰中碱金属含量较高,将生物质与煤混合燃烧可以有效降低灰中碱金属的含量,但混燃过程中不可避免的会产生结渣积灰,阻碍传热并对设备造成腐蚀,极大地威胁着锅炉的安全、经济运行及设备的可靠性。因此,本文对生物质与煤混合燃烧成灰特性进行了详细的研究。首先利用马弗炉对样品进行灰化处理,比较了混合物产灰率及混合物测定灰量与基于纯物质计算得到的灰量之间的区别,研究结果表明:混合物样品的产灰率主要受混合比例的影响;产灰率随着秸秆含量的增加呈下降趋势,通过测定值与计算值的比较,发现只有在温度为900℃和1000℃时,灰量测定值高于计算值。其次采用灰成分分析仪对样品灰进行成分分析,通过结渣积灰六个预测指标分别对煤、秸秆和它们的混合物沉积结渣性进行预测。结果表明,灰中各物质随秸秆含量的增加呈非线性变化,而温度和灰化时间对灰中各物质的变化无显著影响,还发现结渣判定指标Fe2O3/CaO和S/A均不适合于秸秆与煤混合燃烧结渣积灰倾向的判定;发现当秸秆含量高于70%时,小麦秸秆与煤混合物的结渣积灰性显著增加;当玉米秸秆与煤混合物中的秸秆含量超过50%时,其结渣积灰性显著增加。再次从微观角度借助灰熔点分析仪、X射线衍射仪和电子扫描电镜对灰样品进行灰熔点、晶相和形貌的分析。研究结果表明:秸秆的熔融特征温度远远低于煤的熔融特征温度,生物质与煤混合物软化温度随秸秆含量的增加呈非线性下降,在弱还原气氛下的软化温度低于氧化气氛下的软化温度,灰熔融性和灰中碱金属含量随添加碱金属和无机硫含量的增加呈非线性变化。最后建立生物质与煤混合燃烧灰成分与灰软化温度的多元回归模型,并对模型进行残差分析和优化,用得到的模型对其他样品灰软化温度进行预测,与测定值差距较小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 灰的熔融性
• 1.2.1 燃料中的矿物质对灰熔融性的影响
• 1.2.2 燃料中的化学成分对灰熔融性的影响
• 1.2.3 灰熔融性的测定
• 1.3 灰的结渣积灰性
• 1.3.1 结渣积灰的机理
• 1.3.2 影响结渣积灰的因素
• 1.3.3 燃料的结渣积灰性判别
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第2章 生物质与煤混合燃烧成灰特性研究进展
• 2.1 煤及生物质燃料灰特性研究进展
• 2.1.1 燃料灰熔融性研究进展
• 2.1.2 燃料灰结渣积灰研究进展
• 2.2 生物质与煤混合燃烧灰特性的影响因素
• 2.2.1 混合比例的影响
• 2.2.2 不同温度的影响
• 2.2.3 几种重要元素的影响
• 2.2.4 其他因素的影响
• 2.3 生物质与煤混合燃烧灰特性的研究方法及手段
• 第3章 生物质与煤混合燃烧产灰率分析
• 3.1 样品的来源与预处理
• 3.2 样品的工业分析及元素分析
• 3.3 生物质与煤混合燃烧灰样品的产灰率分析
• 3.3.1 实验仪器
• 3.3.2 灰样的制备
• 3.3.3 实验结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 第4章 生物质与煤混合燃烧灰成分分析
• 4.1 概述
• 4.2 实验装置及分析方法
• 4.2.1 实验装置及药品
• 4.2.2 生物质与煤混合燃烧灰成分分析方法
• 4.3 生物质与煤混合燃烧灰成分实验结果与讨论
• 4.3.1 小麦秸秆与煤混合物灰成分分析
• 4.3.2 玉米秸秆与煤混合物灰成分分析
• 4.3.3 燃料结渣积灰性预测
• 4.4 本章小结
• 第5章 生物质与煤混合燃烧灰渣微观特性分析
• 5.1 概述
• 5.2 生物质与煤混合燃烧灰熔融性、晶相及形貌研究理论
• 5.2.1 实验原理
• 5.2.2 实验仪器装置
• 5.2.3 结果分析与讨论
• 5.3 本章小结
• 第6章 生物质与煤混合燃烧灰熔点与灰成分多元回归模型
• 6.1 概述
• 6.2 生物质与煤混合燃烧灰熔点与灰成分回归模型的建立
• 6.2.1 回归分析模型原理概述
• 6.2.2 回归模型的建立
• 6.3 生物质与煤混合燃烧灰熔点与灰成分回归模型的求解及检验
• 6.3.1 回归模型的求解
• 6.3.2 回归模型的检验
• 6.3.3 回归模型的优化
• 6.4 生物质与煤混合燃烧灰熔点预测
• 6.5 本章小结
• 结论
• 附录Ⅰ 灰熔点回归方程输入程序
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文