生物質與煤混燒過程中細微顆粒排放特性研究.pdf

1、華中科技大學博士學位論文生物質與煤混燒過程中細微顆粒排放特性研究姓名：王泉斌申請學位級別：博士專業：熱能工程指導教師：徐明厚姚洪20090522華中科技大學博士學位論文華中科技大學博士學位論文II響。試驗結果表明：生物質樣品中的纖維素含量均要高于木質素，且纖維素含量的范圍為55~78％，木質素含量為19~34％。在生物質的熱解和燃燒過程中，隨著燃料中纖維素含量的增加，樣品失重明顯加劇，并且在300~400℃的試驗溫度區間內，主要為纖維素

2、的分解反應階段，此時大量揮發分的快速析出導致其樣品的失重最為劇烈；木質素由于含有苯環而熱分解相對較緩且主要失重溫度區間較高較寬。在生物組分對混燒PM10排放特性影響的實驗研究中發現，不同生物組分的燃料樣品的PM10質量粒徑分布同樣呈雙峰趨勢；隨著生物組分中木質素含量的增加，樣品的PM1峰值位置呈現向大粒徑方向偏移的趨勢，且模擬樣品（纖維素與木質素不同配比混合的模擬燃料）的PM10排放呈現較好的線性遞增趨勢。然而，在生物組分對混燒PM10

3、排放特性的影響方面，實際生物質燃料與模擬混合燃料仍存在一定的差異，且具體表現為燃燒特性、焦的結構以及無機成分等因素的不同所造成。生物質中不同存在形式堿金屬的成灰遷移特性及其對混燒PM10形成的貢獻。通過對生物質原料樣品進行水洗與酸洗的化學預處理，試驗結果表明：生物質樣品中的離子態堿金屬在燃燒過程中易于揮發，隨著燃燒溫度的升高，其氣化量也隨之增加，并且在有Cl，S等非金屬離子態元素存在的條件下，使得大部分氣態堿金屬在成灰過程中更多的以氯酸

4、鹽或硫酸鹽等細小的飛灰顆粒存在。而當樣品在經水洗分離和酸洗分離的化學處理后，燃料中易氣化部分的堿金屬元素含量大幅減少，大量水溶態或酸溶態的SCl等非金屬“催化性”元素同時也被分離脫除，從而導致燃料樣品燃燒時的堿金屬氣化量下降，且在成灰過程中向細微顆粒轉化的途徑也受到較大的抑制。與此同時，化學處理后樣品中有機可燃成分的比例增加，更加促進了燃燒反應的進行。隨著燃燒溫度的不斷升高，硅鋁酸鹽等無機礦物含量的進一步增多，熔融聚合程度的進一步加大，

5、均使得SiAl等元素對氣態堿金屬的結合與捕集效應增強。而這些與硅酸鹽結合或被硅鋁酸鹽所捕集的堿金屬在成灰過程中又更多會以較粗的顆粒存在于底灰或飛灰當中。通過對燃燒過程的熱力學平衡計算分析發現，生物質樣品在化學處理后，燃料中堿金屬的氣化量和氣化率不僅受到了較大抑制，而且其中堿金屬的氣化溫度也隨之明顯升高。水洗生物質與煤混燒的PM10排放特性試驗中，PM10排放分布均呈現大幅下降趨勢，尤其是PM1的峰值明顯減小。水洗化學分離能夠很大程度上減