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我国秸秆资源非常丰富,利用秸秆直燃发电是一项对环境有益并且能节约能源的优势发电项目。秸秆直燃发电能减少CO2排放,甚至可为零;秸秆中所含的N、S量大多比煤少,可减少NOx和SOx的排放;燃烧秸秆剩余物减少了其自然腐烂所产生的CH4。因此,研究秸杆直燃发电具有很重要的意义。
针对国内外对于秸秆直燃特性方面的研究比较少,本文对秸秆的基本的特性做系统性的研究,做了工业分析实验、灰熔点测试实验、热灼烧实验、热重分析实验,得出了秸秆直燃的基本特性,最后对秸秆直燃和混燃发电项目做LCA分析和比较,得出它们对于环境的影响程度,并提出建设性的意见。
论文主要从以下几个方面展开具体的研究:
通过对秸秆做工业分析和灰熔点实验,得出秸秆燃烧的基本性质:挥发分比例较高,易被引燃,着火温度低;密度小,易于燃烧和燃尽;含氧量多,使得秸秆燃料热值低,但易于引燃;含硫、含氮量低(与煤相比),污染物排放量也相对减少。灰熔点低,容易结渣。
在前人研究的秸秆碱金属析出规律的前提下,做出创新,研究了无机碱金属的析出规律。本文通过对秸秆做热灼烧实验,研究了高温段500℃以上无机碱金属的析出情况,从而得出结论:无机碱金属析出随着温度的升高和停留时间的增加而增加。
对于秸秆的热物理特性,尤其是燃烧动力学的研究方面缺乏理论研究。本文从应用需要出发,做了秸秆热重实验,对秸秆燃烧动力特性作了初步研究。本文采用非等温热重分析法测得了TG、DTG、DSC三条试验曲线。建立了燃烧动力学模型,计算了燃烧特性指数和燃烧动力学特性参数,为专用秸秆燃烧炉的设计提供了重要的设计依据。
最后,对秸秆直燃和混燃发电项目进行了LCA分析比较,列出了两者的生命周期清单以及对于其生命周期各阶段进行了环境影响评价,并且对数据质量进行了综合评价,得出了结论:秸秆直燃发电项目对环境的影响明显小于秸秆混燃发电项目。