糠醛渣与重庆高硫煤在循环流化床中混合燃烧的试验研究

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近年来由于经济的迅速发展,化石燃料消耗日益增加,且对环境的污染也在加剧。而生物质能作为环境友好且可再生能源的,对其的开发和利用将是未来能源供应的重要保障。糠醛渣是玉米芯提取糠醛后残余的一种生物质废弃物,年产量巨大而缺少利用,其大量堆积会对环境产生污染。将糠醛渣作为生物质燃料合理利用,既能代替部分化石燃料的消耗,也能够降低糠醛渣大量堆积对环境造成的破坏。循环流化床锅炉燃烧技术是一种低温而高效的燃烧方式,具有优良的燃料适应能力和污染控制能力,是燃烧糠醛渣等生物质燃料的最佳选择。糠醛渣具有较高的挥发分和碱金属含量,单独燃烧可能会造成燃烧不稳定,床料结渣,受热面积灰腐蚀等问题,将其与煤混合燃烧是更高效的利用途径。而高硫煤是西南地区主要产的煤种,通过糠醛渣与高硫煤混合燃烧,既能保证糠醛渣的稳定燃烧,又能减少高硫煤的污染物排放。目前对糠醛渣与重庆高硫煤在循环流化床中的混合燃烧特性以及燃烧过程中污染物的排放情况仍缺少研究。本文首先对糠醛渣、重庆高硫煤以及两者按10%、20%、30%三种不同糠醛渣质量比例的混合燃料试样进行热重分析,研究各试样的燃烧过程,获得其燃烧特性以及混合比例对燃烧的影响;而后在自行研制的小型循环流化床试验装置上进行糠醛渣与煤按10%、20%、30%、50%四种糠醛渣比例混合的燃烧试验,研究其燃烧的稳定性和燃烧特性,以及流化风速、混合比例对燃烧以及污染物排放的影响。旨在为废弃糠醛渣作为燃料的合理利用提供一定的试验参考依据。试验研究结果表明:①热重分析试验结果表明,糠醛渣着火温度较低,掺入糠醛渣后煤的着火提前,煤和糠醛渣能够相互促进燃烧,试样的着火、燃尽性能和综合燃烧特性得到改善。②热重试验中,升温速率越快,试样燃烧速率越高,着火温度下降,而由于热滞后原因,使燃尽时间相对延长,燃尽温度提高。③通过Coats-Redfern积分法和分布活化能方法分别计算试样的燃烧活化能,糠醛渣与煤掺烧时,反应分为挥发分段和固定碳段两段,反应级数不同。升温速率升高,糠醛渣比例升高,燃烧转化率增加时,活化能呈下降的趋势。Coats-Redfern积分法与分布活化能法在结果上的规律性保持一致,可以相互应证结果的准确性。④循环流化床燃烧试验中,糠醛渣掺混比例分别为10%、20%、30%、50%时糠醛渣与煤的混合燃料均可稳定的点火燃烧。⑤流化床燃烧试验中,随着糠醛渣的掺混比例增加,炉膛中上部温度将升高,炉内温度趋于均匀,燃烧高温区上移。而流化风速增加,炉膛中上部温度也呈升高趋势。⑥随着糠醛渣的掺混比例增加,流化风速增大,炉膛上部压力将会增大。主要原因是炉膛正压而烟气量增加以及炉膛上部颗粒浓度的影响。⑦随着糠醛渣掺混比例的增加,飞灰含碳量将会下降,而颗粒排放浓度将会升高。⑧随着炉膛密相区温度的升高,尾部烟气中的氧量下降,CO、SO2、NOx的排放浓度将呈上升趋势。而随着糠醛渣掺混比例的增加,CO排放浓度上升,而SO2、NOx排放浓度下降。
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