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| 生物质燃料应用中的燃烧问题研究 |
| 加入时间：2011-12-02 来源：本站 作者：lihonglei |
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生物质燃料在作为缓解能源压力和资源的可持续利用中有着重要的作用。锅炉应用生物质燃料可减少污染、节能减排的效益。然而生物质并非完美，本文就将探讨生物质燃料的弊端。
生物质燃料来源
地理环境的多样性，使不同地区的植物都有其特殊的环境适应性，这给生物质燃料供给提供了广阔前景。根据当地的气候和环境，包括多年生草类等有利于生态和环保的植物应被充分利用，使其成为生物质燃料的后备军。能源生物研究院是加州大学伯克利分校、伊利诺斯大学和劳伦斯·伯克利国家实验室的一个合作研究机构，这里的生物能源专家设立了一项“木质纤维素生物燃料的原料供给”专项研究，对世界各地的生态环境和植物类型进行了分析，探讨了在现有技术条件下，用植物或农作物中不能吃的部分生产高效生物燃料的可持续性。比如美国中西部、东部和北部旱地的芒草;巴西和其他热带地区的甘蔗，这在美国东南部地区也有;半干旱地区如墨西哥、美国西南部的龙舌兰及其他各种来源的木本生植物。
生物质一般含有较高的碱金属(Na，K)氧化物和盐类，这将造成灰熔点降低，给燃烧过程带来许多问题。在研究高碱金属含量生物质在流化床上的燃烧时发现碱金属能够造成流化床燃烧中床料颗粒的严重烧结。
其原因是碱金属(Na，K)氧化物和盐类可以与SiO2发生以下反应：2SiO2+Na2CO3=Na2O?2SiO2+CO24SiO2+K2CO3=K2O?4SiO2+CO2形成的低温共熔体熔融温度分别仅为874℃和764℃，从而造成严重的烧结现象。Baxter认为生物质燃烧时的灰沉积率在燃烧早期最大，然后会单调递减。比起煤燃烧时的灰沉积，它具有光滑的表面和很小的孔隙度，因而它的粘度和强度都比较高。这意味着生物质燃烧所产生的灰沉积更难去除。含有某些化学成分的生物质所产生的灰污可能会造成金属的腐蚀。
在模拟了麦秆燃烧时的无机化学反应之后，发现麦秆中含量最高的两种元素Si和K在燃烧时形成低熔点的硅酸盐沉积在燃烧设备的金属上会造成燃烧设备的腐蚀，因为金属的氧化保护层会溶解在沉积的熔渣中。
同时由于碱金属的高挥发性会发生如下反应造成腐蚀：K2O(silicate)+Fe=FeO(silicate)+K(g)在生物质与煤共燃中还应当注意有些生物质Cl含量比较高。一般认为煤中氯含量超过0.25%时，在燃烧过程中就会腐蚀设备，并且在设备中产生结皮和堵塞现象。
在对英国20世纪70～80年代燃煤电厂再热器、过热器和炉墙等部位进行腐蚀研究中，发现煤中氯含量增加将加快金属的腐蚀速度，特别是炉墙火焰侧的腐蚀，煤中Cl含量在0.20%以下对腐蚀无影响。
灰污和熔渣不仅降低了换热效率，而且还对设备造成严重的腐蚀和磨损。通过煤与生物质共燃，可以大大降低燃料中碱金属所占的比例，从而可以缓解由于生物质高碱金属含量带来的熔渣和灰污问题，同时也可以适当加入添加剂(如Al2O3、CaO、MgO、白云石和高岭土等)来提高灰的软化温度。
另外，有人认为降低燃烧温度也是解决生物质燃烧中灰分低熔点的有效方法之一。尽管如此，由于生物质与煤共燃过程中灰污和熔渣形成机制的复杂性，使其成为深入研究的重点之一。 |
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