水稻秸秆与煤混合燃烧及氯迁移特性研究

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针对生物质能源存在能量密度低、氯含量较高、综合利用率低等问题,水稻秸秆与煤混合燃烧既可提高燃料利用率,又能降低污染物中CO、NO及气态氯化物排放,治理环境污染。本文采用热重分析法研究了水稻秸秆(RS)、煤粉(PC)及两者不同掺混比的混合物,在不同升温速率下(10、20、40℃/min)从室温升至1000℃的燃烧特性,并采用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法计算其燃烧过程中活化能。结果表明:RS比PC在失重速率(DTG)曲线中多一个失重峰,且残余质量低于PC。随着升温速率增加,所有样品DTG曲线均向高温侧偏移,产生热滞后现象。RS和PC在混合燃烧过程中存在协同效应,且在高温区域内表现更为显著。通过动力学计算得出,当PC掺混比例为50%时,混合物平均活化能达到较低水平,仅分别为76.0 kJ/mol(KAS)和83.2 kJ/mol(FWO)。通过管式炉燃烧系统进行水稻秸秆和煤粉燃烧过程中CO、NO的排放特性实验,研究掺混比例以及反应终温对污染物排放的影响。研究发现:800℃下水稻秸秆燃烧过程中CO释放总量最大,煤粉掺混比例为50%时,CO排放总量最低,仅为1.70 mg,NO排放总量随着煤粉比例的提高而增大。水稻秸秆与煤粉等比例混合时,700℃下CO排放总量最大,NO排放总量随温度先升高后降低。研究了燃烧温度、燃烧时间、O2含量、掺混比例对水稻秸秆燃烧过程中氯迁移特性的影响,以及燃烧温度、燃烧时间对混合物中氯固留效果的作用,并借助FactSage软件模拟燃烧过程中氯迁移特性。结果表明:燃烧温度的上升、燃烧时间的增长、O2含量的提高均促进水稻秸秆中氯的析出,掺杂煤粉可以降低混合物中氯的析出。FactSage模拟结果与实验结果基本相符,高温下氯主要以氯化钾形式析出到气相。
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