学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

生物质与煤混合燃烧过程中硫对碱金属迁移特性的影响

作　者: 开兴平
导　师: 杨天华
学　校: 沈阳航空工业学院
专　业: 安全技术及工程
关键词: 混合燃烧碱金属硫氯化钾硫酸钾热力学平衡计算
分类号: TK16
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 156次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

生物质与煤混合燃烧转化技术是低成本、大规模高效利用生物质能源的重要途径之一,应用前景广阔。但生物质中含有易于挥发的碱金属和氯,在燃烧过程中会造成沉积、腐蚀和聚团等问题,而煤中含有一定数量的硫,析出易产生污染。煤中的硫易与碱金属结合生成硫酸盐,若能将两者结合,将大大缓解污染及腐蚀等问题。本文采用理论与实验相结合的方法,利用XRD、SEM等分析测试手段深入地探讨了混燃过程中碱金属迁移特性及硫对碱金属迁移的影响。利用Gibbs自由能判据,得出了生物质与煤混燃过程中碱金属迁移转化的途径,采用化学热力学平衡软件HSC预测了温度和硫含量对水稻秸秆与铁法煤混燃时碱金属热力学平衡状态分布的影响,结果表明降低温度有利于抑制氯化钾的析出,硫酸钾的生成量随着硫量的增加而增多,当硫的摩尔量达到0.4mol时,硫酸钾的生成量保持不变。利用热力学理论研究了FeS2与KCl的反应机理,采用热重差热分析仪考察了S／K的摩尔比对FeS2和KCl相互作用的影响,结果表明模型化物FeS2与KCl相互反应时,S／K的最佳摩尔比为2。以热力学平衡计算为依据,在管式炉上研究了水稻秸秆与铁法煤混燃时温度和硫含量对碱金属迁移特性的影响,结果表明气相、冷凝相中碱金属的含量随温度的升高而增加,碱金属硫酸盐化作用随温度的升高而减弱。S／K的摩尔比小于2时,碱金属硫酸盐化随S／K摩尔比的增加而增强,其摩尔比大于2时,碱金属硫酸盐化基本保持不变且略有下降的趋势。同时研究了水稻秸秆、玉米和小麦秸秆与铁法煤、宜阳煤混燃时碱金属的迁移特性,结果表明与铁法煤混燃时,水稻秸秆和玉米秸秆含量分别为80%,100%时,气相中碱金属以碱金属硫酸盐的形式滞留在固相中和冷凝相中最多；小麦秸秆含量为50%时冷凝相中碱金属硫酸盐的量最多,含量为80%时固相水溶性碱金属硫酸盐最多。与宜阳煤混燃时,水稻秸秆含量为80%时,固相中和冷凝相中的碱金属以硫酸盐形式存在最多。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-17
  1.1 生物质能开发利用的目的与意义  11-13
  1.2 生物质能的特点  13
  1.3 生物质利用过程中存在的碱金属问题  13-15
    1.3.1 沉积  13-14
    1.3.2 聚团  14
    1.3.3 腐蚀  14-15
  1.4 课题研究的内容、目的及意义  15-17
第2章生物质与煤混燃过程中硫对碱金属迁移影响研究进展  17-26
  2.1 碱金属及其相关元素的存在形式  17-18
    2.1.1 钾、钠  17
    2.1.2 氯、硫  17-18
    2.1.3 硅  18
  2.2 碱金属及其相关元素的迁移转化规律  18-19
  2.3 影响碱金属及其相关元素迁移转化的因素  19-21
    2.3.1 原料对碱金属迁移转化的影响  19-20
    2.3.2 温度对碱金属迁移转化的影响  20-21
    2.3.3 气氛对碱金属迁移转化的影响  21
  2.4 缓解碱金属问题的对策  21-26
    2.4.1 混燃  21-23
    2.4.2 添加剂  23-25
    2.4.3 改变床料  25
    2.4.4 水洗  25-26
第3章生物质与煤混燃过程中碱金属的迁移和多元多相反应体系  26-39
  3.1 热力学分析基本理论  26-29
    3.1.1 反应的可能方向和进行程度的判定  26-27
    3.1.2 反应的自由能变化△G_T~O的求取  27-29
  3.2 计算方法  29-30
  3.3 碱金属及其相关元素的多元多相反应体系  30-39
第4章生物质与煤混燃时硫对碱金属迁移影响的化学热力学平衡研究  39-53
  4.1 化学热力学平衡  39-41
    4.1.1 基本原理  39-40
    4.1.2 Gibbs自由能最小化法求取反应物平衡浓度  40-41
  4.2 计算原理  41-42
  4.3 计算条件  42-45
  4.4 计算结果  45-51
    4.4.1 不同温度条件下生物质与煤混燃时碱金属迁移转化规律  45-48
    4.4.2 生物质与煤混燃时硫对碱金属迁移特性的影响  48-51
  4.5 热力学平衡预测的局限性  51
  4.6 本章小结  51-53
第5章黄铁矿与氯化钾的反应机理研究  53-58
  5.1 黄铁矿与氯化钾反应的热力学分析  53-54
  5.2 黄铁矿与氯化钾反应的热重分析  54-55
    5.2.1 实验材料及仪器  54-55
    5.2.2 实验方法  55
  5.3 结果与分析  55-57
  5.4 本章小结  57-58
第6章生物质与煤混合燃烧过程中硫对碱金属迁移特性的影响  58-90
  6.1 概述  58
  6.2 实验部分  58-61
    6.2.1 原料的制备和选取  58
    6.2.2 原料相关参数的测定  58-60
    6.2.3 原料分析  60-61
  6.3 实验装置和方法  61-64
    6.3.1 实验装置  61-62
    6.3.2 测定方法  62-64
  6.4 实验结果与分析  64-88
    6.4.1 不同温度条件下水稻秸秆与煤混燃时硫对碱金属迁移特性的影响  64-68
    6.4.2 水稻秸秆与煤混燃时黄铁矿对碱金属迁移特性的影响  68-73
    6.4.3 不同混合比例下生物质与煤混燃时硫对碱金属迁移特性的影响  73-85
    6.4.4 水稻秸秆与宜阳煤混燃时硫对碱金属迁移特性的影响  85-88
  6.5 本章小结  88-90
结论  90-93
参考文献  93-98
致谢  98-99
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文  99-100

生物质与煤混合燃烧过程中硫对碱金属迁移特性的影响

内容摘要

全文目录

相似论文