鸡粪对小麦秸秆燃烧过程中结渣影响的机理

TK62; 双碳背景下,生物质作为煤炭资源的可替代清洁能源,其高效利用成为目前研究的热点.通常生物质的碱金属和碱土金属质量分数较高,在燃烧过程中易造成结渣、堵渣问题.为此,在对小麦秸秆(XM)燃烧过程中灰熔融温度(AFT)及其结渣机理的研究基础上,借助X射线衍射仪(XRD)、共聚焦拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)等方法,结合FactSage热力学软件计算氧化性气氛下随鸡粪(JF)的加入小麦秸秆灰熔融过程中矿物质迁移转化行为.研究结果表明:当添加的鸡粪质量分数>15％时,变形温度(DT)>1 000℃,满足流化床运行要求.随着鸡粪质量分数的增加,镁黄长石(Ca2Mg...

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Published in煤炭学报 Vol. 48; no. 6; pp. 2378 - 2387
Main Authors 杨自强, 李风海, 马名杰, 赵薇, 刘雪飞
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 菏泽学院 化学化工学院,山东 菏泽 274000 01.06.2023
河南理工大学 化学化工学院,河南 焦作 454000%河南理工大学 化学化工学院,河南 焦作 454000
Subjects
biomass
combustion
ash melting characteristics
slagging mechanism
生物质
灰熔融特性
鸡粪
燃烧
chicken manure
结渣机理
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.BE23.0426

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Summary:TK62; 双碳背景下,生物质作为煤炭资源的可替代清洁能源,其高效利用成为目前研究的热点.通常生物质的碱金属和碱土金属质量分数较高,在燃烧过程中易造成结渣、堵渣问题.为此,在对小麦秸秆(XM)燃烧过程中灰熔融温度(AFT)及其结渣机理的研究基础上,借助X射线衍射仪(XRD)、共聚焦拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)等方法,结合FactSage热力学软件计算氧化性气氛下随鸡粪(JF)的加入小麦秸秆灰熔融过程中矿物质迁移转化行为.研究结果表明:当添加的鸡粪质量分数>15％时,变形温度(DT)>1 000℃,满足流化床运行要求.随着鸡粪质量分数的增加,镁黄长石(Ca2MgSi2O7)和镁硅钙石(Ca3MgSi2O8)等高熔点(MP)长石类矿物质的生成是XM四种特征温度升高的主要原因.从硅酸盐角度分析,鸡粪的加入促使灰样中桥氧键以及硅酸盐聚合度增加,导致混合灰样的AFT升高.根据灰渣的组成和灰熔融特性,并借助SEM对灰渣表面微观形貌进行观察,发现随着鸡粪质量分数的增加,950℃时灰渣表面由紧密光滑变为疏松多孔且粗糙,极大程度缓解了生物质结渣、烧结等问题.结合热力学软件FactSage计算不同温度下矿物质组成和液相质量分数,发现加入鸡粪提高了液相总质量分数.高熔点矿物质发生低温共熔现象,导致FT升高范围小于DT.鉴于以上结论,通过实验和热力学计算对生物质燃烧过程中的AFT变化和结渣机理进行研究,以期为生物质能源的规模化应用提供数据支持.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.BE23.0426