PDF《木质与草本生物质燃烧特性及工况优化研究》

木质与草本生物质燃烧特性及工况优化研究 何姗姗1 ,李薇1 ,王灵志1 ,卢晗1 ,张宏亮2 (1 华北电力大学区域能源系统优化教育部重点实验室,北京102206;

2 广东电网公司电力科学研究院,广州510600) 摘要:为提高生物质燃料的燃烧效率,缓解生物质电厂锅炉的腐蚀问题,在不同的氧气化学当量比(14%和42%)及 不同升温速率(10℃/min、30℃/min、60℃/min)下,采用热重一差热分析(TG-DTG)联用技术,以桉树干为基准燃料, 对桉树枝、桉树皮和甘蔗渣混燃过程中的燃烧特性进行研究分析.

结果表明,各燃料燃烧过程具有相似性,在同等升 温速率下,桉树干在燃烧过程中表现出一定的滞后性,如10℃/min下M1一M5的最大失重速率在325~330℃之间,桉树 干则在336℃时有最大失重速率.同时,随着氧气化学当量比的增大及升温速率的降低,各燃料的燃烧特性有所提高 .此外,在14%O2条件下掺配比例较高的甘蔗渣(M2),在42%O2 条件下掺配中低比例的甘蔗渣(M4)均能提高生物质燃料的前期可燃性和综合燃烧特性,但燃尽特性较差.因此,甘 蔗渣等草本类植物可作为难点燃的木质类物质的助燃添加剂,为生物质电站的高效稳定运行提供一定的参考.

0 引言 考虑化石能源的日益枯竭,特别是温室气体的排放对自然环境造成的危害,以及核能生产运行中的不安全因素,可 再生能源以清洁、低成本等特性在人类的生产生活中使用比例逐渐升高.生物质以其热值高、清洁性、固废再利用等 优势,被广泛用作锅炉炉前燃料.生物质的有效利用对于降低一次能源消耗、减少环境污染具有重要意义,其研究开 发是未来电力能源结构调整的重要措施. 目前,生物质燃料燃烧过程中会产生腐蚀、结焦、结渣等现象,对电厂的安全生产造成严重威胁.对此,大量实验 研究表明生物质与煤炭混燃能起到减 缓腐蚀、结焦的作用.然而,煤炭燃烧SO2以及NOx 排放量普遍偏高,不利于大气污染物的控制,且二者混燃后产生的飞灰可能使SCR处理系统失效.田红对玉米秆、玉 米芯、稻草、荔枝条及其混合燃料进行热重试验,得出草本类生物质后期燃烧稳定性差,不适合单独燃烧,但在木质 类生物质中加入适量的草本类生物质有利于提高其燃烧稳定性.当前各实验对不同类型的生物质混燃利用研究较少, 尤其是在不同升温速率和不同的氧气化学当量比下,对直燃电厂炉前混合生物质燃料的热裂解和燃烧过程特性分析尚 显不足. 因此,为提高电厂生物质资源利用效率,解决运行过程中出现的腐蚀问题,本实验对生物质电厂炉前不同生物质燃 料进行筛选.将桉树枝、桉树皮和甘蔗渣进行不同比例掺配,再基于热重分析法在不同条件下对混合燃料进行热裂解 ,并系统分析其燃烧特性,为生物质电厂单烧生物质引起锅炉 四管 产生积灰、腐蚀等问题的解决提供技术支持. 1实验 1.1实验材料 本研究的实验材料来自广东某直燃电厂炉前农业生物质燃料,主要为桉树枝(ES)、桉树皮(EB)和甘蔗渣(BA)等,各 燃料的工业分析及元素分析如表1所示. 由表1可见,甘蔗叶和桉树叶中氮、硫元素含量较高,在燃烧过程中易形成氮氧化物及硫氧化物,与水蒸气结合会 形成强腐蚀性的酸性蒸汽,遇冷凝结后对设备造成腐蚀,严重情况或影响电厂的正常运作.基于环境成本和电厂运行 稳定性考虑,建议电厂减少掺烧甘蔗叶和桉树叶. 页面