生物質燃燒過程中鹼金屬沉積及其腐蝕機制研究

《生物質燃燒過程中鹼金屬沉積及其腐蝕機制研究》是依託西安交通大學，由鄧磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：生物質燃燒過程中鹼金屬沉積及其腐蝕機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄧磊
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

將生物質作為燃料送入層燃鍋爐燃燒是一種很有前景的生物質能利用方式。但高溫過熱器易發生嚴重積灰結渣和高溫腐蝕，影響鍋爐安全經濟運行，制約鍋爐技術發展。生物質燃燒過程中鹼金屬沉積是引起積灰結渣和高溫腐蝕的主要原因。然而，前人研究工作並不充分，很多學者對相關機理認識存在分歧。本項目以典型生物質為研究對象，搭建一維爐燃燒實驗系統模擬鍋爐運行工況，採用沿煙氣流動方向溫度連續變化的採樣器監測鹼金屬凝結過程，採用可調節壁溫的單根金屬管模擬過熱器管採集灰渣，綜合利用掃描電鏡、X射線能譜、X射線衍射等技術分析灰渣和金屬基體形貌特徵、化學組成和分層結構，揭示鹼金屬沉積及其腐蝕機制。對生物質進行水洗後送入一維爐燃燒，通過對比分析，研究水洗對鹼金屬凝結、灰渣沉積和高溫腐蝕的影響，驗證水洗預處理效果。本項目的研究能為過熱器進口煙氣溫度選取提供參考，為解決生物質層燃鍋爐出現的積灰結渣和高溫腐蝕問題提供科學依據。

結題摘要

將生物質作為燃料送入層燃鍋爐燃燒是一種很有前景的生物質能利用方式。但高溫過熱器易發生嚴重積灰結渣和高溫腐蝕，影響鍋爐安全經濟運行，制約鍋爐技術發展。生物質燃燒過程中鹼金屬沉積是引起積灰結渣和高溫腐蝕的主要原因。然而，前人研究工作並不充分，很多學者對相關機理認識存在分歧。本項目針對生物質燃燒時過熱器上鹼金屬沉積引起的積灰結渣和高溫腐蝕問題開展了一系列研究並取得了一些創新性成果，主要如下：(1) 建立了生物質水洗預處理系統，對典型生物質燃料進行水洗預處理，獲得了生物質燃料原樣和水洗樣的燃料特性，研究了水洗對生物質燃料特性和灰熔融特性的影響。(2) 建立了固定床鹼金屬遷移實驗系統，獲得了生物質熱轉化過程中鹼金屬的遷移特性，考察了燃料種類、反應溫度、反應時間、摻混高矽燃料、水洗預處理等因素的影響。(3) 建立了鹼金屬凝結實驗系統，對生物質燃燒過程中鹼金屬的凝結特性進行了研究，揭示了生物質燃燒過程中鹼金屬的凝結機制。（4）建立了生物質積灰實驗系統，研究了生物質燃燒過程中的積灰特性，考察了受熱面壁溫、採樣時間和水洗預處理對生物質積灰特性的影響，揭示了生物質燃燒過程中積灰的形成機制。（5）搭建了高溫腐蝕實驗系統，開展了高溫腐蝕實驗並進行了動力學分析，研究了水洗預處理對高溫腐蝕的影響。本項目研究成果對於掌握生物質燃燒過程中積灰結渣與高溫腐蝕機制具有重要意義，同時驗證了水洗預處理對減輕這些問題的作用。項目執行期間，共發表論文12篇，其中SCI檢索或源刊3篇，EI檢索或源刊6篇，國際會議論文1篇（EI收錄會議論文集），國內會議論文5篇。在國內國際合作與交流方面，本項目成員分別參加國內外學術會議6人次。在人才培養方面，先後培養或指導碩士、博士研究生4人。