生物质混煤燃烧氯析出和脱除的试验研究

摘要

随着经济的发展，中国的能源进入快速的需求增长时期，以石油、煤炭为代表的能源矛盾越来越严重，能源问题严重制约着中国经济的持续发展。有效的开发新能源，提高能量的利用率，建立新的能源体系，减少污染物的排放来保证经济的可持续发展的形式十分严峻。中国的生物质储量十分丰富，提高生物质能利用率以及减少燃烧中带来的问题是目前研究的重要内容。在生物质燃烧发电中，氯会对设备造成严重积灰、结渣、腐蚀等。氯会促进碱金属的析出，碱金属是造成灰沉积、结渣和腐蚀的关键因素。另外，烟气中的HC1还会带来酸腐蚀。因此研究氯的析出和脱除具有很重要的意义。
　　为掌握生物质混煤燃烧中氯的释放特性，解决生物质混煤燃烧带来的灰沉积结渣、腐蚀等问题，试验选取了山东本地烟煤和生物质进行试验研究，分析了生物质混煤燃烧过程中氯的析出规律。借助TG-FTIR试验系统对生物质混煤燃烧时燃烧终温、升温速度、掺混比例等对HC1的析出特性的影响进行了试验、分析;在管式炉上进行了混煤燃烧时全氯的析出试验，研究了不同实验条件下氯化物的析出比例，并对HCl的析出进行了动力学分析;在热重-傅里叶实验系统上进行了不同因素下电石渣脱除氯化氢的试验研究。
　　通过试验研究发现，在800℃的燃烧温度下60％玉米秆混煤燃烧中产生的氯化物中有约70％左右为氯化氢。生物质比例越大，产生的氯化氢的比例也越大;当燃烧终温大于700℃下，温度越高，燃烧产生的氯化氢也越多，全氯的析出量也随着温度的升高而增大。升温速度对氯化氢的析出量的影响较大，一定范围内升温速度越快，氯的析出量和析出率越大。采用Miura积分法分析了玉米秆混煤燃烧时氯化氢生成的活化能的分布特性，氯化氢析出的活化能并不随反应的加深而单调递增，而是在33 kJ/mol～103 kJ/mol变化，整体呈升高-平稳-升高的变化趋势。
　　通过添加电石渣脱除氯化氢的实验发现，燃烧温度和升温速度对氯化氢的脱除有很大的影响;电石渣中二氧化硅和三氧化二铝的存在对氯化氢的脱除影响也较大。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 背景

1．2 氯的危害

1．2．1 氯对锅炉积灰和结渣的影响

1．2．2 氯对锅炉受热面腐蚀的影响

1．3 氯的析出机理

1．3．1 碱金属氯化物的析出机理

1．3．2 氯化氢的析出机理

1．4 氯析出的影响因素

1．4．1 影响全氯析出的因素

1．4．2 影响氯化氢析出的因素

1．5 氯化氢的脱除研究

1．6 本文的研究内容

2 试验系统与数据处理

2．1 试验原料

2．2 试验系统介绍

2．2 试验系统介绍

2．2．1 TGA-FTIR试验系统

2．2．2 一维管式炉燃烧系统

2．2．3 722型紫外线／可见光分光光度计

2．3 试验数据分析方法

2．3．1 TGA-FTIR试验数据处理

2．3．2 管式炉试验数据处理

2．4 本章小结

3 生物质混煤燃烧氯化氢析出的研究

3．1 生物质混煤燃烧热重分析

3．2 温度对氯化氢析出的影响

3．3 升温速度对氯化氢析出的影响

3．4 生物质混合比例对氯化氢析出的影响

3．4．1 生物质和烟煤单独燃烧时氯化氢的析出

3．4．2 混煤燃烧时氯化氢的析出

3．5 生物质种类对氯化氢析出的影响

3．6 本章小结

4 生物质混煤燃烧氯化物析出量和析出率的分析

4．1 燃烧终温对氯化物析出的影响

4．2 升温速度对氯化物析出的影响

4．3 混合比例对氯化物析出的影响

4．4 生物质种类对氯化物析出的影响

4．5 氯化氢析出的反应动力学分析

4．6 本章小结

5 电石渣脱除氯化氢的试验研究

5．1 燃烧温度对电石渣脱除氯化氢的影晌

5．2 升温速度对电石渣脱除氯化氢的影响

5．3 添加电石渣比例对氯化氢脱除的影响

5．4 本章小结

6 全文总结及建议

6．1 全文总结

6．2 进一步研究建议

参考文献

致谢