一种改善生物质秸秆燃烧结渣的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善生物质秸秆燃烧结渣的方法，即按一定质量配比将灰秆与黄秆进行掺混燃烧，其中，所述灰秆质量百分比占60％～20％，所述黄秆质量百分比占40％～80％。本发明专利技术可显著改善生物质秸秆灰的灰熔融特性，解决燃用生物质秸秆过程中产生的结渣、沾污问题。沾污问题。

【技术实现步骤摘要】
一种改善生物质秸秆燃烧结渣的方法


[0001]本专利技术属于固体燃料的燃烧
，涉及一种改善生物质秸秆燃烧结渣、沾污的燃烧方法。

技术介绍

[0002]生物质是指任何可再生或可循环的有机物质，是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，已经成为世界第四大能源，仅次于煤炭、石油和天然气。在所有可再生能源中，生物质能是唯一可储存、可运输、可持续利用的能源。
[0003]我国是农业大国，生物质秸秆能源分布广泛、储量巨大、廉价易得。利用生物质秸秆资源直燃发电，不但可以增加发电量，缓解部分地区电力紧张问题，还可以减轻田间焚烧造成的环境压力。秸秆直燃发电后剩余的草木灰，含有丰富的钾、钙、镁等矿物质，也可以还田作为农作物肥料。
[0004]业内通常将秸秆分为黄秆和灰秆两大类，黄秆是指密度较小的秸秆，主要包括水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆等；灰秆的相对密度较大，主要包括棉秆，稻壳、花生秧等。根据秸秆资源调查，我国几个农业大省的黄秆占比多超过秸秆总数的一半以上。
[0005]秸秆作为固体燃料直接燃烧发电也存在着很多问题，例如黄秆生物质中碱金属元素的含量高，尤其钾含量高，导致其灰熔点低，在燃烧中锅炉受热面的沾污、结渣问题严重。
[0006]国内外学者对生物质秸秆燃烧过程中的结渣问题进行了大量研究，提出了诸多解决办法：选择耐高温的材料与涂层、加入缓冲剂和添加剂、与煤混烧以及燃料预处理等。但是这些方法，有的尚处于理论阶段，未付诸于工业应用，有的方法成本过高，影响电厂的经济效益。因此迫切需要找出经济、高效、安全利用生物质秸秆的新方法，以满足国家能源战略的要求。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种改善生物质秸秆结渣、沾污的燃烧方法，该燃烧方法解决了现有技术中生物质秸秆燃锅炉受热面结渣、沾污严重的技术问题。
[0008]本专利技术提供一种改善生物质秸秆结渣、沾污的燃烧方法，即按一定质量配比将灰秆与黄秆进行掺混燃烧，添加质量比例：灰秆占60％～20％，黄秆占40％～80％。
[0009]黄秆中含有较多的钾、钠等碱金属元素，在燃烧过程中发生反应生成易熔融的碱金属氧化物以及大量的氯化钾等化合物，这些化合物在550℃就会出现熔融现象，灰中存在的钾元素会和氧、硅发生化学反应，生成熔点较低的硅酸钾盐类，无论碱金属氧化物还是硅酸钾盐类，都会造成生物质灰的灰熔点降低，表现出较差的熔融特性及较严重的结渣、沾污现象。
[0010]灰秆中所含SiO2的量远远高于黄秆中的含量，而SiO2与秸秆中的Ca元素等碱土金属反应，易生成CaAl2Si2O8(钙长石)等高熔点的物质，可以提高这些硅酸盐的熔点，将灰秆
与黄秆掺混燃烧，可以有效改善秸秆灰的熔融特性，减轻秸秆结渣的现象。
[0011]本专利技术所述燃烧方法创新地将不同生物质秸秆按照一定比例进行组合掺混燃烧，可显著改善生物质秸秆灰的灰熔融特性。解决了燃用生物质秸秆过程中产生的结渣、沾污问题。
[0012]本专利技术所述燃烧方法与涂层技术相比，操作简单，易于实施，可降低新材料与涂层带来的高额成本，更加有利于提高生物质直燃发电厂的经济性。
[0013]本专利技术所述燃烧方法相对于加入缓冲剂与添加剂的方法而言，不会加剧对设备的磨损，不增加除尘负担，对环境无额外污染。在节省添加剂成本的同时，可以达到使用添加剂的效果。
[0014]本专利技术所述燃烧方法相对于煤与生物质秸秆掺烧的方法而言，燃料单一，就地取材，容易获得，更符合生物质秸秆直燃发电厂的具体情况，且可以避免由于两种燃料密度与硬度较大差距带来的燃料破碎及输送困难的问题。
[0015]作为优选的技术方案，本专利技术中使用的灰秆可以是常见的生物质灰秆中的任何一种，例如可以采用稻壳、棉秆、花生秧等生物质灰秆。
[0016]作为优选的技术方案，本专利技术中使用的黄秆可以是常见的生物质黄秆中的任何一种，例如可以采用水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆等。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施方式(实施例)对本专利技术进行详细说明，但不作为对本专利技术的限制。
[0018]比较例
[0019]取适量的分别用稻壳、水稻秸秆、玉米秸秆制备好的实验样品放入瓷舟中，然后将其置于管式炉中，按照10℃/min的升温速率从30℃升温至600℃，并分别在200℃、400℃停留20分钟，最后在600℃工况下恒温2小时，待设备冷却至室温后取出备用。取600℃燃烧2小时的灰样，制作灰锥，并利用灰熔点测试仪进行熔融特性测定。然后分别在管式炉中进行900℃及1000℃的燃烧实验。通过灰熔点测试、宏观样貌观察、ICP-OES标准灰成分分析以及XRD分析，最终得出三种秸秆灰的灰成分结渣指数值(以下简称I值)和灰熔融特征温度，如表1所示。
[0020]表1
[0021][0022]结果分析表明，稻壳的I值最高，灰熔融特征温度也最高，这是因为其灰分中的碱土金属Ca、Mg等含量较高，碱金属K、Na等含量较低。而玉米秸秆的I值和灰熔融特征温度都小于稻壳。三种秸秆中水稻秸秆的I值和灰熔融特征温度最小，表明其结渣倾向最为严重。
[0023]实施例1
[0024]在本实施例中，使用管式炉测试稻壳(灰秆)与水稻秸秆(黄秆)掺混燃烧的结渣
性，具体包括以下步骤：将秸秆在电动粉碎机中进行破碎后经标准筛进行筛分，保证秸秆最大粒度小于150微米；将筛分后的秸秆样品在干燥箱中恒温(45℃)干燥8小时，保证完全脱去外水后放入密封袋中保存，并标识好备用；分别取一定量经碾磨处理的稻壳、水稻秸秆样品进行混合，其中，稻壳质量百分比占20％，水稻秸秆质量百分比占80％；将单纯的水稻秸秆、稻壳以及上述混合样品分别放入瓷舟中，分别在管式炉中进行900℃的燃烧实验。
[0025]对燃烧后的生物质秸秆灰渣样品进行宏观样貌观察，发现，在900℃下，水稻秸秆灰呈现熔融的玻璃态，完全粘附于瓷舟底部；稻壳灰在高温下依然呈现结构松散、质地松软的状态，但经过高温的灰样也有少量物质黏于瓷舟底部；秸秆混合样较单纯水稻秸秆的灰结渣程度明显减轻，且与单纯稻壳的结渣程度接近。
[0026]目前，我国关于秸秆灰样制灰方法还没有统一的标准，根据美国生物质秸秆制灰标准，确定制灰温度为600℃，燃烧时间为2小时。
[0027]将水稻秸秆、稻壳以及混合样品分别放入瓷舟中，然后将其置于马弗炉中，按照10℃/min的升温速率从30℃升温至600℃，并分别在200℃、400℃停留20分钟，最后在600℃工况下恒温2小时，待设备冷却至室温后取出备用。
[0028]取600℃燃烧2小时的灰样，制作灰锥，并利用灰熔点测试仪进行熔融特性测定，结果见表2。表1和表2的结果表明，生物质秸秆掺混燃料的灰熔融特征温度比单纯的水稻秸秆灰的要高，且与单纯的稻壳灰的灰熔融温度相当。
[0029]借助ICP-OES进行了标准灰的灰成分分析，发现稻壳灰中含有大量的SiO2。SiO2热稳定性好，导致灰样具有较高的熔融特征温度；水稻秸秆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善生物质秸秆燃烧结渣的方法，其特征在于，按一定质量配比将灰秆与黄秆进行掺混燃烧，其中，所述灰秆质量百分比占60％～20％，所述黄秆质量百分比占40％～80％。2.根据权利要求1所述的改善生物质秸秆燃烧结渣的方法，其特征在于，所述灰秆为选自稻壳、棉秆、花生秧中的一种或两种以上。3.根据权利要求1所述的改善生物质秸秆燃烧结渣的方法，其特征在于，所述黄秆为选自水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆中的一种或两种以上。4.根据权利要求1-3中任一项所述的改善生物质秸秆燃烧结渣的方法，其特征在于，使用管式炉对所述灰秆与所述黄秆进行掺混燃烧，具体包括以下步骤：将所述灰秆与所述黄秆进行破碎并筛分，使得秸秆最大粒度小于150微米；将筛分后的所述灰秆与所述黄秆在干燥箱中恒温干燥，使其完全脱去外水；分别取一定量经碾磨处理的所述灰秆与所述黄秆进行混合，其中，所述灰秆质量百分比占60％～20％，所述黄秆质量百分比占40％～80％；将混合后的秸秆在管式炉中进行600℃～900℃的燃烧。5.根据权利要求4所述的改善生物质秸秆燃烧结渣的方法，其特征在于，在管式炉中进行燃烧时，按照10℃/min的升温速率从30℃升温至600℃，并分别在200℃、400℃停留20分钟，最后在600℃恒温2小时。6.根据权利要求1-3中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯泳程，刁安娜，袁龙健，刘释杰，申迎峰，
申请(专利权)人：上海齐耀螺杆机械有限公司，
类型：发明
国别省市：