酸碱性对物料燃烧特性的影响

【专家解说】：当今世界面临着日益严峻的能源与环境问题,常规化石能源日渐枯竭,且在利用过程中对生态环境造成了巨大的压力,这使人们对于可再生能源的关注程度越来越高。生物质能作为一种清洁可再生能源,资源丰富,具有环保的特点,因而为世界各国所重视。生物质与煤共燃是利用生物质经济有效的方法之一。生物质含有大量的金属化合物,其中以碱、碱土及过渡金属元素化合物居多,这些化合物在生物质热化学转化过程中产生重要的影响。因此研究这些物质在生物质及其混煤热化学利用过程中所起的作用有重要的现实意义。 生物质具有独特的燃料特性,碱性物质含量较高,在燃烧过程中容易产生积灰、结渣及腐蚀等问题,将其与煤混合燃烧可以减少这些问题发生的可能性。同时,这些碱性物质的存在能够对生物质混煤的燃烧及污染物排放特性产生重要影响,探寻其在燃烧过程中降低污染物排放的机理对控制污染物排放具有重要意义。本文选用一种煤和五种生物质,对碱性物质对生物质混煤燃烧及污染物排放特性的影响规律进行了研究。 首先,本文利用热分析系统研究了生物质及其混煤的燃烧特性。通过对生物质进行酸洗去除掉碱性物质来研究其对生物质及其混煤燃烧特性的影响,结果表明,酸洗后生物质及其混煤的燃烧特性曲线均向高温方向移动,从而使着火温度、挥发分及焦炭最大燃烧速率对应温度、燃尽温度均呈现升高趋势;挥发分最大燃烧速率升高,而焦炭最大燃烧速率降低。通过向生物质中添加三种碱性物质研究其对生物质及其混煤燃烧特性的影响,结果表明,添加K_2CO_3后生物质及其混煤的着火及燃尽温度呈现下降趋势,挥发分及焦炭最大燃烧速率均降低,二者对应温度均升高;添加CaO和MgO后,生物质及其混煤燃尽温度呈升高趋势;挥发分及焦炭最大燃烧速率均降低,二者对应温度呈升高趋势;生物质着火温度呈升高趋势,生物质混煤着火温度呈下降趋势。 其次,在管式炉燃烧试验系统上对生物质及其混煤SO_2排放特性进行了研究。通过对生物质进行酸洗去除掉碱性物质来研究其对生物质及其混煤SO_2排放特性的影响,研究结果表明,酸洗后生物质及其混煤SO_2开始析出时间及峰值出现时间均向后延迟;峰值增大;生物质SO_2排放总量增多,但生物质混煤的基本不变或略有降低。通过向生物质中添加三种碱性物质来研究其对生物质及其混煤SO_2排放特性的影响,研究结果表明,添加碱性物质后生物质及其混煤的SO_2整体析出时间提前,SO_2排放峰值和排放总量大大降低。 最后,在管式炉燃烧试验系统上对生物质及其混煤NO排放特性进行了研究。通过对生物质进行酸洗去除掉碱性物质来研究其对生物质及其混煤NO排放特性的影响,研究结果表明,酸洗后生物质及其混煤NO开始析出时间均向后延迟,排放峰值及排放总量均呈现降低趋势。通过向生物质中添加三种碱性物质来研究其对生物质及其混煤NO排放特性的影响,研究结果表明,添加碱性物质后生物质及其混煤的NO整体析出时间提前;生物质NO排放总量降低;生物质混煤添加K_2CO_3后NO排放总量降低,添加MgO后升高,但添加CaO后依生物质种类不同而不同。 本文对生物质混煤燃烧及污染物排放特性进行了试验研究,重点研究了碱性物质对污染物排放的影响规律,以期为生物质与煤混燃技术提供有价值的参考依据。