（环境工程专业论文）秸秆燃烧结渣特性及碱金属迁移规律研究.pdf

摘要 摘要 生物质能的规模化利用对于解决传统化石能源的短缺以及化石能源利用引起的环 境污染问题具有重大意义。秸秆是主要的农业废弃物，也是生物质能源的重要组成部分， 秸秆燃烧发电是生物质能规模化利用的有效途径，循环流化床是秸秆燃烧的主要设备之 一。由于秸秆灰中含有大量的碱金属，流化床燃烧秸秆时易发生结渣问题，本文针对秸 秆流化床燃烧结渣特性、秸秆燃烧过程中碱金属的迁移规律以及污染物排放进行试验和 模型研究。 首先通过静态试验研究了棉秆的成灰特性和棉秆灰与床料的相互作用。分别在6 0 0 和8 0 0 条件下，在马费炉中制取棉秆灰，对灰样进行x r d 分析，发现棉秆灰的主 要物相是k 2 s 0 4 和k c l ，将这两种化合物分别共同与石英砂、高铝颗粒混合煅烧。煅 烧结果表明：当仅有k c i 和k 2 s 0 4 同时存在时，在8 0 0 下就会发生完全共熔现象；当 i ( 2 s 0 4 和石英砂床料并存时不会发生熔融现象，当k c l 与石英砂床料并存时，虽然和床 料会烧结在一起，但是烧结强度很低，几乎不能成块，当掺入a 1 2 0 3 后，可以有效的减 轻烧结现象；当k c l 、k e s 0 4 和s i 0 2 混合在一起时，8 0 0 下会发生局部熔融的现象： k 2 s 0 4 、a 1 2 0 3 和s i 0 2 这三种物质在一起时，在8 0 0 c 下依然呈松散状态；当a 1 2 0 3 、s i 0 2 、 k c i 和k 2 s 0 4 四种物质混合在一起的时候，在8 0 0 下呈轻微软化状态。 在掌握了棉秆灰与床料的静态结渣特性基础上，进行了流化床棉秆燃烧过程中的结 渣特性试验。试验是在热输入为2 0 0 k w 循环流化床试验装置上进行的，分别采用石英 砂和高铝颗粒作为床料，在相同的床层温度、流化风速、静止床高、过量空气系数等试 验条件下，进行长时间连续稳定试验。在试验过程中按不同时间进行床料取样，采用 x r f 、s e m e d s 分析床料化学成分和微观结构的变化。结果表明：流化床燃烧棉秆时， 随着运行时间的延长，两种床料颗粒中都会富集越来越多的碱性金属元素；选用传统的 石英砂颗粒作为床料时，棉秆灰中的碱金属盐、碱土金属盐会吸附在石英砂颗粒表面并 和s i 0 2 发生化学反应，生成低共熔点的硅酸盐，在高温下熔化的硅酸盐又会吸附大量 的棉秆灰形成一定厚度的粘连层，当粘连层的粘力大到可以使相互碰撞的床料颗粒粘在 一起后，就会产生大量的结渣，在累积运行2 1 h 后，流化严重恶化；选用高铝颗粒作为 床料时，由于高铝颗粒只含有少量的s i 0 2 ，同时在内部结构上是多孔的，s i 0 2 在高铝 颗粒的内部分布基本均匀，不会在颗粒表面形成大量的低熔点的化合物，因此不易产生 结渣，在累积运行3 8 h 后，流化状态依然良好。为了深入理解结渣机理，并进一步考察 燃烧温度、床料颗粒粒径、流化速度等因素对结渣的影响，建立了结渣数学模型。计算 结果表明：燃烧温度对初始结渣时间的影响程度最大，随着温度的升高，初始结渣时间 迅速缩短；床料颗粒粒径对初始结渣时间的影响趋势与床温的影响相同，但影响程度明 显轻于床温的作用；流化速度的增大能够延长初始结渣时间。 秸秆燃烧过程中碱金属是引起结渣的主要因素，因此在1 0 k w t b 流化床燃烧试验装 置上对两种常见秸秆燃料进行了碱金属迁移规律的试验研究，研究了温度和过剩空气系 数对碱金属迁移规律的影响。研究结果表明：温度是影响碱金属迁移最重要的因素，随 着温度的升高，气相碱金属含量有较大幅度的升高，床料中碱金属含量降低；过量空气 系数对碱金属的析出、迁移也有影响，影响程度没有温度显著，气相中碱金属含量随过 量空气系数增大而增加，床料中碱金属含量降低；稻秆燃烧过程中出现了低温结焦现象， 加入高岭土添加剂后有利于抑制结焦的发生。 运用最小自由焓原理，对秸秆流化床燃烧过程中碱金属迁移规律进行了模拟，同时 对试验条件无法满足的高温区域进行了预测。模拟结果表明：温度对碱金属释放量的影 东南大学博士学位论文 响比较大，随着温度的升高，气态碱金属的含量逐渐增大，相应的凝固态的碱金属量减 少；气态和凝固态碱金属的主要存在形式为k c l 和n a c l 。当反应温度达到7 5 0 后， 秸秆燃烧后的碱金属开始向气态中大量释放；当温度高于1 0 5 0 后，开始产生n a o h 、 k o h 和n a 2 s 0 4 ，但是相对于碱金属氯化物的含量而言，氢氧化物和硫酸盐的含量相对 很少。气态碱金属化合物中基本没有k 2 s 0 4 存在；随着反应器压力的增加，气态碱金属 含量不断下降，低压段时压力的影响更加明显，相应的凝固态碱金属元素k 、n a 含量 则不断上升；秸秆释放出来的碱金属和床料中的s i 0 2 发生化学反应生成了低熔点的四 硅酸钾和二硅酸钠，并且生成量随温度的升高而增大。 秸秆燃烧时n o 。、h c i 气体的释放会恶化环境。在1 0 k w t h 小型流化床设备上进行 了一系列试验，针对秸秆的流化床燃烧过程中气态污染物的产生规律进行了研究，研究 结果表明：随着温度增加，n o 的排放浓度增加并逐渐趋于平缓，而n 2 0 的排放浓度则 快速下降；随着过剩空气的增加，n o 的排放浓度升高，而n 2 0 的排放浓度依然处于一 个较低的水平；n o 、n 2 0 的排放浓度都随物料中的n 含量的增加而增大；h c i 在6 0 0 下已经释放出来；过剩空气系数对h c i 排放浓度的影响比较复杂，不能简单的以线 性关系来表示；加入c a o 后，h c l 的浓度下降明显，c a o 对h c l 的脱除效率可达7 0 左右。 关键词：流化床燃烧；秸秆；结渣特性；碱金属迁移规律 a b s l r a ( t a b s t r a c t i ti sg r e a ts i g n i f i c a n c et ou t i l i z eb i o m a s se n e r g yl a r g e s c a l e l yf o rs u b s t i t u t i n gt h ef o s s i l f i l e la n ds o l v i n gt h ee n v i r o n m e n tp r o b l e m sc a u s e db yf u s s i lf u e lc o m b u s t i o n s t r a wi so n eo f t h ep r i m a r ya g r i c u l t u r ei n d u s t r y , a n da l s oo n eo ft h em a j o rb i o m a s s s t r a wf i r e dp o w e r i n d u s t r yi ss u i tf u ru t i l i z i n gs t r a wl a r g e s c a l e l y c i r c u l a t i n gf l u i d i z e db e di so n eo f t h ep r i m a r y e q u i p m e n tf o rc o m b u s t i o no fs t r a w b e c a u s es t r a wa s h e se o n t a i nal o to fa l k a l im e m l ，i ti s q u i t ee a s yf o rf o r m i n ga g g l o m e r a t i o nw h e ns t r a ww a sb u m i nf l u i db e d t h i ss t u d yi nf o c u s o nm e c h a n i s mo fb e da g g l o m e r a t i o nd u r i n gf l u i d i z e db e dc o m b u s t i o no fs t r a w , b e h a v i o ro f a l k a l id u r i n gc o m b u s t i o no f s t r a w , r e l e a s e m e n to f p o l l u t i o nd u r i n gc o m b u s t i o no f s t r a w a tf i r s t , t h ei n t e r a c t i o no fc o t t o ns t a l ka s hw i t hb e dm a t e r i a lw a si n v e r t i g a t e d s o m e c o t t o ns t a l l 【a s hw e r ei n a d ei nm u m eu n d e rt h ec o n d i t i o n6 0 0 a n d8 0 0 t h r o u g h t a n a l y z e db yx r d w ef o u n dt h a tt h em a j o rc o m p o u n di nc o t t o ns t a l l 【a s hi sk c la n dk 2 s 0 4 w h e n t h u s e t w oc o m p o u n d w a s h e a t u p w i t hs i 0 2 a n d a l 2 0 3 u n d e r t h e t e m p e r a t u r e o f 8 0 0 t h er e s u l ts h o w st h a t ：w h e nk c la n dk 2 s 0 4w e r eh e a t e du pt o g e t h e r , t h em i x t u r em e l t c o m p l e t e l y ；w h e nk c l a n ds i 0 2w e r eh e a t e du pt o g e t h e r , l i t t l ea g g l o m e r a t i o na p p e a r s ；k 2 s 0 4 c a nn o tr e a c tw i t hs i 0 2a t8 0 0 ；t h em i x t u r eo fk c i ，k 2 5 0 4a n ds i 0 2w o n l dm e l tp a r t l y w h e nh e a t e du pi n8 0 0 b u tb ya d d i n ga 1 2 0 t h em i x t u r ew o u l dn e v e rm e l t a f t e rm a s t e r i n gt h em e c h a n i s mo fa g g l o m e r a t i o n ，s o m ee x p e r i m e n tw a st a k e no i la 2 0 0 k w t hc f b t h ec o n d i t i o no fe x p e r i m e n ts u c ha st h eb e dt e m p e r a t u r e ，m o u n to ff l u i d i z e d r a t e ，b e dh i g h e ra n de x c e s sg a sr a t i ow e r ek e p ts t a b l e l yw h e nt h ee x p e r i m e n tw a sc a r r i e df o ra l o n gt i m e s o m es a m p l e so fb e dm a t e r i a lw e r et a k e na n di d e n t i f l e db yx r f ，, s e m e d s t h e r e s u l ts h o w s ：m e l lc f bw a sa p p l i e dt oc o m b u s tc o t t o ns t a l k , f m a lb e dm a t e r i a l sw e r ef o u n d e n r i c h e dw i t ha l k a l ia n da l k a l i n e e a r t hm e t a l t r a d i t i o n a lb e dm a t e r i a ls i l i c ac a nn o tb eu s e d i nc f bw h e nc o t t o ns t a l kw i t ha l k a l ia s h e si sb u r n ti nc f b b e c a u s ea l k a l im e t a la n da l k a l i e a r t hm e t a li nt h ea s ho fc o t t o ns t a l l 【w i l la t t a c ho nt h es u r f a c eo fs i l i c ap a r t i c l e sa n dr e a c t w i t hs i 0 2t of o r me u t e c t i c so rs i l i c a t ew i t hl o wm e l t i n gp o i n t am o u n to fl o w m e l t i n gp o i n t c o m p o u n d s o l lt h es u r f a c eo fs i l i c ap a r t i c l e sw i l lf o r mav i s c o u sl a y e ra n dc a u s e a g g l o m e r a t i o nw h e nt h ev i s c o u sl a y e rh a se n o u g hv i s c i d i t yt oc a t c hu pt w oc o l l i d i n gp a r t i c l e s a l u m i n o u ss o i lp a r t i c l e sc a nb eu s e da sb e dm a t e r i a l sw h e nc o t t o ns t a l l 【w i t ha l k a l ia s h e si s b u r n ti nc f b ，b e c a u s et h e r ei sn om u c hs i 0 2i nt h ep a r t i c l e sa n dt h ep a r t i c l e sw a sf u i lo f p o r e s ，l i t t l em o u n to fs i l i c a t ew i t hl o wm e l t i n gp o i n tc o u l df o r ma n dm o s to ft h e ma r ei n s i d e t h ep a r t i c l e s w h e na l u m i n o u ss o i li sc h o s e n 鹤b e dm a t e r i a l c f bc a nb es t e a d ya tl e a s t3 8 h t h ea l k a l im e t a li nt h ep r o c e s so fs t r a wb u r n i n gi st h em a i nr e a s o no fa s hg e n e r a t i o n a g g l o m e r a t i o n t h e r e f o r e ，e x p e r i m e n t so ft h ep r i n c i p l eo fa l k a l im e t a lm i g r a t i o nw g r et a k e n o n1 0 k w t hf l u i d i z e db e db u r n i n ge q u i p m e n tf o rt w od i f i e r e n ts t r a wf u e l s ，w h e r et h e i n f l u e n e eo f t e m p e r a t u r ea n de x c e s sa i rr a t i oo na l k a l im e t a lm i g r a t i o np r i n c i p l e sw a ss t u d i e d t h er e s u i t si n d i c a t et h a t , t e m p e r a t u r ei st h ec h i e ff a c t o rt l l a ta f f e c t sa l k a l im e t a lm i g r a t i o n w h i l ea l o n gw i t l lt h ei n c r e a s i n go ft e m p e r a t u r e 也ep e r c e n t a g eo fa l k a l im e t a ii ng a sp h a s e r i s e sd r a m a t i c a l l y , a sw e l la st h et h er e d u c t i o no ft h et h a ti nt h eb e df u e l ；e x c e s sa i rr a t i oa l s o h a si n f l u e n c eo nt h er e l e a s ea n dm i g r a t i o no fa l k a l im e t a l 。t h o u g hn o ta so b v i o u sa s t e m p e r a t u r e t h ep e r c e n t a g eo ft h eg a sp h a s ea l k a l im e t a li n e r e a s e sw i t ht h ee x c e s sa i rr a t i o ， w h i l et h ep e r c e n t a g ei nt h eb e df u e ld e c r e a s e s t h ep h e n o m e n ao fs i n t e r i n gi nl o w t e m p e r a t u r eo c c u ri nt h es t r a wb u r n i n g ，a n dt h ea d d i t i o no f k a o l i nc o u l di n h i b i ts u c hp r o b l e r n t h em i n i m u mo fg i b b sf r e ee n e r g yi sa p p l i e dt os t u d yt h ei n f l u e n e eo fo p e r a t i n g p a r a m e t e r s ( t e m p e r a t u r e ，p r e s s u r ea n dc o m p r e s u r e ) o np r i n c i p l eo fa l k a l im e t a lm i g r a t i o n w h e ns t r a ww a sb u r n i n gi nc f b t h er e s u l t si n d i c a t et h a t ，t e m p e r a t u r ei st h ec h i e ff a c t o rt h a t h i 东南大学博士学位论文 a f f e c t sa l k a l im e t a lm i g r a t i o n , w h i l ea l o n gw i t ht h ei n c r e a s i n go ft e m p e r a t u r e ，t h ep e r c e n t a g e o fa l k a l im e t a li ng a sp h a s er i s e sd r a m a t i c a l l y , a sw e l la st h et h er e d u c t i o no ft h e 也a ti nt h e b e df u e l ；廿1 em a i nc o m p o u n di nt h eg a sp h a s ew e r ek c la n dn a c lw h i c hb e g a nt or e l e a s et o t h eg a sw h e nt h et e m p e r a t u r ec a m et o8 0 0 ：m t h et e m p e r a t u r ei sh i 【g h g tt h a l l1 0 5 0 ， l i t t l en a o h k o ha n dn a 2 s 0 4o c c u r e di n t h eg a sp h a s e ；a l o n gw i 也t h ei n c r e a s i n go f p r e s s u r e 。t h eg a sp h a s ea l k a l im e t a ld e c r e a s ee s p e c i a l l yu n d e rl o wp r e s s u r ec o n d i t i o n ，t h e m o u n to fs o l i dp h a s ea l k a l im e t a lw o u l di n c r e a s e d ；s o m en a 2 0 - 2 s 1 0 2a n dk 2 0 4 s i 0 2 f o r m e d - t h e i ra m o u n ti n c r e a s e dw i mt h et e m p e r a t u eb u tm a i n t a i n e da ta1 0 wl e v e l m 衄s t r a ww a sb u r n s o m ep o l l u t i o ng a s e ss u c ha sn o xa n dh c lr e l e a s e d e x p e r i m e n t so ft h ep r i n c i p l eo fp o l l u t i o ng a sr e l e a s e m e n tw e r et a k e no n1 0 k w t l lf l u i d i z e d b e db u r n i n ge q u i p m e n tf o rs t r a w t h er e s u l t si n d i c a t et h a t , a l o n gw i 也t h ei n c r e a s i n go f t e m p e r a t u r e t h ec o n c e n t r a t i o no fn 0i ng a sr i s e sg r a d u a l l y , w h i l et h ec o n c e n t r a t i o no fn 2 0 i ng a sd e c r e a s e dd r a m a t i c a l l y ：a l o n gw i t ht h ei n c r e a s i n go f e x c e s sg a sr a t i o , t h ec o n c e n t r a t i o n o fn oa n dn 2 0i ng a sb o t hr i s e s ；a l o n gw i t h 也ea m o u n to fni nt h es t r a w , b o t ho ft h e c o n c e n t r a t i o no fn 0a n dn 2 0i n c r e a s e s a sf o r t h er e l e a s e m e n th c i ，i tw a sr e l e a s e da l m o s t b e l o w6 0 0 ：t h ei n f l u e n c eo fe x c e s sg a sr a t i ot oh c lw a sc o m p l i c a t e d ，i tc o u l dn o tb e d e s c r i b ei nl i n e a r i t v ：t h eh c lc o n c e n t r a t i o nw o u l dd e c r e a s e dd r a m a t i c a l l yw h e ns o m ec a 0 w a sa d d e dc a oc o u l dc a p t u r e7 0 o f t h eh c lw h i c hp r o d u c e df r o mb u r n i n gs t r a w k e y w o r d s ：c f b ；s t r a w ；a g g l o m e r a t i o n ；a l k a l im e t a lm i g r a t i o n i v 主要符号表 主要符号表 颗粒的接触半径( m )五体积百分比( ) 大气压力( p a ) x反应转化率( ) 颗粒平均直径( m ) w 床内床料的总量k g 粘性产生需要的活化能 ( k j k m 0 1 ) 物料中钾的含量下标： 两个颗粒之间的粘力 s 固相 床内气泡堡用产生的破坏 g气相 床内气泡堡用产生的破坏 m混合物 重力加速度( m s 2 ) g i b b s 自由焓( ( j m 0 1 ) ) 焓值( j k g )希腊字母 表面反应速率常数( m 2 s 4 ) 妒删物料的给料速度 烧失量 万 粘连层的厚度( m ) 流化风流量( n m 3 h ) 只颗粒密度 标准氅奎下于弩气采气量 岛 气体密度l( m i n ) ” 一 床层压力( m p a ) 以气体动力粘度系数 转子流睾是冀气体指示压 ，化学势，亦称偏摩尔自由焓 力( p a ) ， 。”一” 饱和水蒸气压力( p a ) 相或凝i 毽紫份j 的标准 气体常数：2 8 6 7 j ( k g k ) l l a g r a n g e 函数 饱和水蒸气压力( p a ) h o反应物的焓 温度( k ) 燃烧过程中的热损失 反应时间( s ) 到流化失稳的时间( s ) 转子流量计前气体温度( x 2 ) 流化速度( m s ) 临界流化速度( m s ) 速度( m s ) v b 眈一d e 五岛兄 露g g何也砌缈p n rt，i=u矿 东南大学博士学位论文 图目录 图1 1b w e 公司秸秆燃烧系统2 图1 2 床料聚团机理示意图5 图1 3 生物质燃烧过程中钾的迁移7 图2 16 0 0 棉秆灰x r d 分析“ 图2 28 0 0 棉秆灰x r d 分析1 2 图2 - 3 钾化合物的热力学特性。1 3 图2 - 42 0 0 k w t h 循环流化床燃烧试验装置1 6 图2 5 未使用的石英砂床料1 8 图2 6 累计使用2 1 小时的石英砂床料一1 8 图2 7 未使用过的高铝床料1 8 图2 - 8 累计使用3 8 小时后的高铝床料1 8 图2 - 9 石英砂床料颗粒的成份分析1 9 图2 1 0 石英砂床料颗粒成份的变化1 9 图2 1 1 石英砂结渣块1 9 图2 1 2 石英砂结渣块成份分析1 9 图2 1 3 石英砂床料颗粒的结渣示意图2 0 图2 - 1 4 高铝颗粒床料的成份分析2 0 图2 1 5 高铝颗粒床料成份的变化2 0 图2 1 6 石英砂颗粒剖面s e m 照片2 l 图2 1 7 石英砂颗粒床料剖s e m 照片2 1 图2 1 8 高铝颗粒剖面s e m 照片2 l 图2 1 9 高铝颗粒剖面s e m 照片2 1 图2 2 0 结渣石英砂床料s e m 照片( 1 0 0 ) 2 2 图2 2 l 石英砂颗粒床料剖面边缘s e m 照片2 2 图2 2 2 石英砂床料剖面位置l 的e d s 图谱2 3 图2 2 3 石英砂床料剖面位置2 的e d s 图谱2 3 图2 2 4 石英砂床料剖面位置3 的e d s 图谱2 3 图2 2 5 石英砂床料剖面位置4 的e d s 图谱2 4 图2 2 6 石英砂床料剖面位置5 的e d s 图谱。2 4 图2 2 7 石英砂床料剖面位置6 的e d s 图谱2 5 图2 2 8 石英砂床料剖面位置7 的e d s 图谱。2 5 图2 2 9 结渣石英砂床料边缘s e m 图片2 6 图2 3 0 结渣石英砂床料中心s e m 图片2 6 图2 3l 结渣石英砂床料边缘点e d s 图谱。2 6 图2 3 2 结渣石英砂床料中心点e d s 图谱2 6 图2 3 3 商铝颗粒剖面边缘s e m 照片2 7 图2 3 4 高铝颗粒床料剖面1 点e d s 图谱2 8 图2 3 5 高铝颗粒床料剖面2 点e d s 图谱。2 8 图2 3 6 高铝颗粒床料剖面3 点e d s 图谱2 8 图2 3 7 高铝颗粒床料剖面4 点e d s 图谱2 9 图2 3 8 高铝颗粒床料剖面5 点e d s 图谱：2 9 图2 3 9 两颗粒结渣相互作用示意图。3 1 x 图目录 图2 - 4 0 温度对初始结渣时间的影响3 3 图2 - 4 1 流化失稳时间随床料颗粒直径变化的关系3 4 图2 - 4 2 流化速度对初始结渣时间的影响3 4 图3 11 0 k w t h 流化床装置3 9 图3 2 不同静止床高下的冷态物料流化特性4 1 图3 3 气体中碱金属采样装置4 2 图3 4 使用高铝床料时气相中碱金属含量与床温的关系4 5 图3 5 使用石英砂床料时气相中碱金属含量与床温的关系4 5 图3 - 6 高铝床料中碱金属随温度变化的关系4 6 图3 7 石英砂床料中碱金属随温度变化的关系4 6 图3 - 8 燃烧后石英砂床料中水溶性碱金属含量4 7 图3 - 9 燃烧后石英砂床料中水溶性碱金属占总碱的百分含量4 7 图3 1 0 气相中碱金属含量与过量空气系数的关系4 8 图3 - 1 l 床料中k 含量与过量空气系数的关系4 9 图3 1 2 床料中n a 含量与过量空气系数的关系4 9 图3 1 3 床料中水溶性碱金属占全碱金属的百分比4 9 图4 1a s p e np l u s 模拟流程示意图6 l 图4 2 气态k 含量与反应器温度的关系6 2 图4 3 气态n a 含量与反应器温度的关系6 2 图4 4 气态碱金属氯化物的含量6 2 图4 5 气态碱金属化合物中氢氧化物的含量6 2 图4 6 气态碱金属化合物中硫酸盐含量6 3 图4 7 凝固相中k 含量和温度的关系6 3 图4 8 凝固相中n a 含量和温度的关系6 3 图4 9 气相碱金属含量与过量空气系数的关系6 4 图4 1 0 压力对n a 释放的影响6 4 图4 1 1 压力对k 释放的影响一6 4 图4 1 2 压力对凝固相中k 的影响6 5 图4 1 3 压力对凝固相中n a 的影响6 5 图4 1 4 压力对气相中氯化物的影响6 5 图4 1 5 压力对气相中氢氧化物的影响6 5 图4 1 6 压力对气相中硫化物的影响6 5 图4 1 7 四硅酸钾和二硅酸钠的生成规律6 6 图4 1 8 气相k 含量的模拟值和试验值的比较6 7 图4 1 9 气相n a 含量的模拟值和试验值的比较6 7 图5 1h c i 的吸收瓶采样系统6 9 图5 2 床温对n o 排放的影响7 2 图5 3 床温对n 2 0 排放的影响7 2 图5 - 4 过剩空气对n o 排放的影响7 2 图5 5 过剩空气对n 2 0 排放的影响7 2 图5 - 6n 含量对n o 排放的影响7 3 图5 7n 含量对n 2 0 排放的影响7 3 图5 - 8 盐酸露点与盐酸浓度和含水量之关系7 4 图5 - 9 温度对h c i 排放的影响7 4 东南大学博士学位论文 图 图 图 5 1 0 过剩空气对h c l 排放的影响( 7 5 0 ) 7 5 5 1 l 水份对h c i 排放的影响( 稻杆，7 5 0 。c ) 7 5 5 1 2 加入c a o 对h c i 排放的影响7 6 表目录 表目录 表1 1b w e 公司设计建造的部分发电厂2 表2 1 不同温度成灰的主要物相1 2 表2 2k c l 、k 2 s 0 4 、s i 0 2 、a 1 2 0 3 熔融反应1 3 表2 3 试验中使用的生物质燃料工业分析及发热量( 空干基)1 6 表2 _ 4 试验中使用的生物质燃料元素分析( 空干基)1 6 表2 5 试验中使用的生物质燃料灰份分析( 质量百分比)1 6 表2 6 试验床料的特性1 7 表2 7 两种原床料的成份分析( 质量百分比) 1 7 表2 8 石英砂床料颗粒的x r f 分析r 质量百分比) 1 9 表2 - 9 高铝颗粒床料的x r f 分析( 质量百分比) 2 0 表2 1 0 石英砂颗粒床料剖面e d s 分析( 质量百分比) 2 5 表2 - 1 1 结渣石英砂床料e d s 分析( 质量百分比) 。2 7 表2 1 2 高铝颗粒床料剖面e d s 分析( 质量百分比) 一3 0 表3 - 1 秸秆中碱金属含量测定结果( g g 原料) 3 8 表3 2 主要设备参数3 9 表3 3 秸秆原料的基本特性4 0 表3 - 4 秸秆成灰元素分析( 原料) 4 0 表3 5 螺旋加料器转速与加料量的关系4 1 表3 - 6 实验工况及结果数据汇总表4 4 表4 - 1 碱金属有关化学平衡及相平衡方程5 7 表4 2 收率计算表5 8 表4 3 模块a l k a l i 中反应组分的相态6 0 表4 - 4d h f o r m 和d g f o r m 参数【“。6 0 表4 5 模拟所用秸秆的元素分析( 空气干燥基) 6 1 表4 6 模拟所有秸秆的工业分析( 空气干燥基) 6 1 表5 1n g a 2 0 0 0 型多功能气体分析仪测量成份及测量范围6 9 砌 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名： 趟1 2 兹 日期：丝望：主：垒 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：室! i ! 三翠导师签名 日期：至竺墨至：墨 第一章绪论 第一章绪论 由于社会发展对能源的需求越来越大，化石能源在未来的5 0 年内将面临枯竭的危 机，而且燃烧化石能源排放出的c 0 2 、s 0 2 和n o ，严重影响了自然环境。我国s 0 2 排 放量已居世界第一位，其中约8 5 是燃煤排放的。s 0 2 和酸雨造成的经济损失约占g d p 的2 。我国c 0 2 排放量居世界第二位，是全球g h g 总排量的1 1 8 左右。生物质中 有害物质的含量仅为烟煤的1 1 0 左右，同时牛物质c o ：的排放和吸收构成自然界碳循 环，其能源利用可实现c 0 2 零排放【2 - ”，扩大生物质能利用是当前减排c 0 2 最重要的途 径之一，并且有助于解决化石能源消耗带来的其它环境问题扣j 。 秸秆是丰要的农业废弃物，也是牛物质能源的重要组成部分，据我国牛物质能科 技发展战略研究报告，2 0 0 0 年我国可供开发的牛物质能资源至少能达到4 5 亿吨标准 煤，其中农作物秸秆达到2 1 亿吨标准煤。目前我国每年生产农作物秸秆资源量约为6 亿吨，除用于畜牧饲料、还田肥料、工业原料和生活燃料之外，剩余可用于新能源开发 利用的相当于1 5 亿吨标准煤。如果将上述废弃农作