添加剂对秸秆成型燃料燃烧特性的影响

doi:10.3969/j.issn.1673-5854.2019.01.007

生物质化学工程 ›› 2019, Vol. 53 ›› Issue (1): 47-53.doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2019.01.007

添加剂对秸秆成型燃料燃烧特性的影响

嵇顺,齐永锋*(),王妹婷,马如,葛攀乐

扬州大学水利与能源动力工程学院, 江苏扬州 225127

收稿日期:2017-10-16 出版日期:2019-01-30 发布日期:2019-03-15
通讯作者: 齐永锋 E-mail:yfqi@yzu.edu.cn
作者简介:嵇顺(1993—)，男，江苏溧阳人，硕士生，研究方向为燃烧热物理及污染物控制
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51106133);江苏省科技支撑计划(社会发展)项目(BE2014682);扬州科技计划项目(YZ2016261)

Effect of Additives on Combustion Characteristics of Straw Briquette Fuel

Shun JI,Yongfeng QI*(),Meiting WANG,Ru MA,Panle GE

School of Hydraulic Energy and Power Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China

Received:2017-10-16 Online:2019-01-30 Published:2019-03-15
Contact: Yongfeng QI E-mail:yfqi@yzu.edu.cn
Supported by:
国家自然科学基金资助项目(51106133);江苏省科技支撑计划(社会发展)项目(BE2014682);扬州科技计划项目(YZ2016261)

摘要/Abstract

摘要：

生物质成型燃料作为生物质能源的主要利用方式，优化其燃烧性能具有重要意义。在秸秆成型燃料中添加CaO、Ca(OH)₂、SiO₂、Al₂O₃、尿素、粉煤灰等常见添加剂，研究了其对SO₂、NO_x释放规律的影响。研究表明：提高钙硫比且降低含水量，能够降低SO₂、NO_x释放量。Al₂O₃的催化助燃作用增加了SO₂、NO_x的释放，粉煤灰与秸秆熔融烧结增强了异相脱硝。添加SiO₂的成型燃料促进了钙硅酸盐复合物的生成，从而减少SO₂的释放。通过分析不同SiO₂添加量时的燃烧情况发现，添加量5%时，脱硫脱硝效果最好。在成型燃料燃烧15 s后添加尿素，尿素高温热解产生的还原性气体能够与SO₂、NO_x反应从而减少硫、氮氧化物的释放。温度升高促进熔融反应和异相脱硝反应，阻碍了焦炭中N的燃烧使NO_x释放量大幅降低。

关键词: 生物质, 成型燃料, 添加剂, 脱硫脱硝, 烧结

Abstract:

It was meaningful to optimize the combustion performance of biomass briquette fuel, which was the main application of biomass energy. The effects of common additives such as CaO, Ca(OH)₂, SiO₂, Al₂O₃, urea and fly ash on the release of SO₂ and NO_x during straw briquette combustion were studied. The results showed that the release of SO₂ and NO_x was decreased with increasing calcium sulfur ratio and decreasing water content. The catalytic combusion of Al₂O₃ increased the release of SO₂ and NO_x, while the sintering of straw and fly ash enhanced the heterogeneous denitrification reaction. Adding SiO₂ into briquette fuel was beneficial to the formation of calcium silicate complexes, which could reduce SO₂. And the desulfurization and denitrification effects reached the maximum when the dosage of SiO₂ was 5%. What was more, when urea was added after combustion for 15 s, the reducing gas produced by the pyrolysis of urea could decrease the release of SO₂ and NO_x. Moreover, the melting reaction and heterogeneous denitrification reaction were promoted by the increasing temperature, hindering the combustion of coke N, which greatly reduced the release of NO_x.

Key words: biomass, briquette fuel, additives, desulfurization and denitrification, sintering

中图分类号:

TQ35
TK6

嵇顺,齐永锋,王妹婷,马如,葛攀乐. 添加剂对秸秆成型燃料燃烧特性的影响[J]. 生物质化学工程, 2019, 53(1): 47-53.

Shun JI,Yongfeng QI,Meiting WANG,Ru MA,Panle GE. Effect of Additives on Combustion Characteristics of Straw Briquette Fuel[J]. Biomass Chemical Engineering, 2019, 53(1): 47-53.

图/表 9

表1

表2

图1

图2

图3

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图6

图7

参考文献 19

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样品 sample	工业分析proximate analysis(w_ad)/%				元素分析elemental analysis/%					EDX分析EDX analysis/%
样品 sample	水分 moisture	灰分 ash	挥发分 volatile	固定碳 fixed carbon	C_ad	H_ad	N_ad	S_ad	O_ad	Si	Al	Ca	Fe	Na	K	Cl
小麦秸秆 wheat straw	8.21	12.83	64.15	14.81	48.85	5.86	0.73	0.17	44.39	46.12	1.61	22.94	0.15	0	20.55	8.33

编号 No.	钙硫物质的量比 n(Ca)/n(S)	固硫剂 sulfur-fixed agent	辅助添加剂 auxiliary additives
样品1 sample 1	2	Ca(OH)₂	1%Al₂O₃
样品2 sample 2	2	Ca(OH)₂	1%SiO₂
样品3 sample 3	2	Ca(OH)₂	1%Al₂O₃, 15%水water
样品4 sample 4	2	Ca(OH)₂	1%Al₂O₃, 30%水water
样品5 sample 5	4	CaO	5%SiO₂
样品6 sample 6	4	CaO	5%粉煤灰5%fly ash
样品7 sample 7			掺混尿素(n(NH₃)/n(N)=1.5) blending urea(n(NH₃)/n(N)=1.5)
样品8 sample 8			燃烧15 s后单独加入尿素(n(NH₃)/n(N)=1.5) adding urea separately after burning 15 seconds(n(NH₃)/n(N)=1.5)
样品9 sample 9	2	CaO	燃烧15 s后单独加入尿素(n(NH₃)/n(N)=1.5) adding urea separately after burning 15 seconds(n(NH₃)/n(N)=1.5)
样品10 sample 10	4	CaO	1%/5%/10%/15% SiO₂

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