生物质锅炉新闻动态
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生物质成型燃料炉渣电镜实验研究
发布时间：2013-10-20 08:42 来源：未知
随着社会的发展和发展速度的加快，日均能源的消耗量在快速地增加。尽管人们对能源的需求日益增长，然而作为人类目前主要能源来源的原油、天然气和煤炭由于本身的有限性其资源量却正在迅速地减少。能源紧缺的情况下，生物质成型燃料技术应时而生成为世界范围内解决生物质高效，洁净化利用的一个有效途径。
由于许多生物质的灰份中含有很高含量的K、Na等元素，这造成灰的灰熔点下降�；胰鄣愕南陆祷嵋鹆骰驳娜剂险辰岷突蝗让婊椅�、结垢和腐蚀问题，也就是平常所说的结渣和腐蚀。如不注重这方面的研究，将原先的燃煤锅炉直接燃烧生物质，会导致严重的安全事故。
1、电镜实验
为了更好地揭示生物质成型燃料锅炉的结渣过程和结渣机理，在测定灰渣成分的基础上，还需要精确了解炉渣的表面形态，要对其表面形状测定。渣表面形状测定使用的仪器是扫描电镜(SEM)。扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像，主要参数包括：放大倍数、分辨率、景深等。试样为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中二次电子是最主要的成像信号。试样大小要适合仪器专用样品座的尺寸，不能过大，样品座尺寸各仪器不均相同，一般小的样品座为中3—5mm，大的样品座为∮30～50mm．以分别用来放置不同大小的试样，样品的高度也有一定的限制，一般在5一10mm左右。本试验所用的扫描电镜的样品座为小型样品座，其直径为5mm，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
为了观察到炉渣的表面的真实结构，将试样制作成块状�？樽词匝璧缇档氖匝票副冉霞虮恪６杂诳樽吹嫉绮牧�，除了大小要适合仪器样品座尺寸外，基本上不需要进行什么制备，用导电胶把试样粘结在样品座上，即可放在扫描电镜中观察。对于块状的非导电或导电性较差的材料，要先进行镀膜处理，在材料表面形成一层导电膜，以避免电荷积累，影响图象质量并且可防止试样的热损伤。由于炉渣基本上不导电，所以试样要进行预先镀膜处理。
从扫描图中可以看到渣的表面上和断面的内部均沾附有白色的絮状的物质，它们是被吸附上的飞灰；在渣的断面上存在着大大小小的凹面，这是渣在形成过程巾因内部混有较强的空气流，致使空气以气泡形式存在于炉渣的内部，这些凹面上也吸附有白色的絮状物质；在图片中间有一个比较大的洞，这是炉渣的缝隙说明了炉渣形状不规则，这是硅酸盐等多种共晶体在炉膛空气的影响下所形成多孔物质。
在空气流的带动下，飞灰继续被吸附和在渣的表面，发生复杂的物理和化学反应进行熔化与已经形成的渣粘结在一起，便会结成更大的渣，这也是对炉渣进行电镜观察时总能够看到渣表面存在一层白色絮状物质的原因。测定的生物质成型燃料灰熔融特征温度都在1200℃以上，而实际运行试验在为800℃左右时，就会有结渣现象。从燃烧产物的成分测定里，可以知道炉渣里面含有丰富的二氧化硅和其他相应量的金属元素。这样就不能单纯用灰熔融特征温度理论来解释生物质成型燃料层燃锅炉的结渣特性，还必须分析燃料的灰成分对锅炉的结渣影响。
2、生物质灰成分对锅炉结渣的影响
生物质中的灰分对结渣有着重要的影响，结渣过程主要是生物质中的灰分在燃烧过程中的形态变化和输送作用的结果，也就是灰粒沉积的过程。生物质成型燃料的灰分有两种来源：一是燃料本身固有的，即形成于植物生长过程中；二是燃料成型加工处理过程中带入的，如：砂子、土壤颗粒，其组分与固有的灰成分差别很大。后者常常是成型燃料灰分的主要组成部分。决定锅炉尺寸及其安全经济运行的主要是灰的理化特性而不是燃料的反应特性。
在生物质燃料燃烧时由碱金属及其它无机元素引发的常见问题就是结渣和聚团。炉膛内的高温区通常形成硅含量很高的融渣，它们～般主要是有碱金属或碱土金属和硅、硫化合物反应形成的熔融混合物和玻璃状物质组成。熔渣可以在炉排或者炉墙，特别是表面敷设有耐火材料的温度较高的墙面上形成并积累。有时在锅炉给料口附近的炉墙部分也可以发现这一类熔渣。
炉灰中碱金属含量少，一般只有百分之几，但其影响却应充分重视，特别是活性碱金属成分多的时候。碱金属是造成锅炉烟气侧高温沾污和腐蚀的主要因素，也对炉膛结渣起着不良作用，即使灰分很少的生物质燃料亦会如此。碱金属在燃料中生成硫酸盐M2S04，硫酸盐M2S04的熔点低，Na2S04的熔点为881℃，K2S04的熔点也仅有1074℃，且硫酸盐进一步与铁的氧化物反应，生成熔点更低的硫酸盐络合物Na3Fe(S04)3和K3Fe(S04)3,两者熔点分别为646C和614℃。它们紧密粘结在受热面上使吹灰难以奏效，续而引起结渣。
3、炉渣的形成
锅炉结渣是个复杂的物理化学过程，它涉及燃料的燃烧、炉内传热、传质、燃料的潜在结渣性、煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等复杂过程。结渣过程主要是生物质中的灰分在燃烧过程中的形态变化和输送作用的结果，也就是灰粒沉积的过程。影响灰粒沉积主要有四个方面：热迁移，惯性撞击、凝结、化学反应。这也可以分为与固体颗粒有关的因素（热迁移和惯性撞击）以及与气体有关的因素（凝结和化学反应）。
层燃锅炉的结渣过程包括三个步骤：a．燃料燃烧过程中，随着炉温的升高，局部达到了一定的灰软化温度，这时灰粒就会软化，灰粒进行输运，灰中的钠、钙、钾以及少量硫酸盐就会形成一个粘性表面，此阶段出现沉积过程；b．随着炉膛内温度的进一步升高，氧化层和还原层内温度超过了灰的软化温度，特别是在还原层内，燃料中的Fe-被还原成Fe2+，致使燃料的灰熔点降低，灰粒在还原层大都被软化并相互吸附，形成一个个大的共熔体；c．大的共熔体下落过程中碰到水冷壁就会很快冷却，形成固体，而粘附在水冷壁上和炉排上结渣。炉膛内的高温区通常形成含硅量很高的熔渣，一般在炉排和炉墙上形成并积累，由于空气流的运动，飞灰继续撞击、和凝结，最终也就形成了常见的炉渣。
