张超
浙江大唐乌沙山发电有限责任公司 浙江 315722）
摘要
本文主要以对影响燃煤锅炉生物质与煤的混合燃烧过程的锅炉灰沉积析出特性的主要因素以及其混合燃烧过程中钾的析出和氯的析出和沉积特性情况进行详细的分析和探讨。
从而可以说明充分研究生物质与煤混合燃烧过程的锅炉灰沉积特性，对于进一步保证燃煤锅炉质量，促进安全生产运行，有效促进锅炉生物质与煤燃料的工业大规模的生产以及使用发展具有重要的意义。
关键词：生物质，煤，混合燃烧，灰沉积特性
1 绪论
1.1研究的背景及意义
21世纪是我们目前生活的年代，是世界经济发展的时代，是科学力量加强的时代。人类已经走过了数千年的发电历史，每一次的时代飞跃都会伴随着能源的更新[1]。
在当下的世界所有能源中，石油，煤炭和天然气等非再生能源的总消耗占全球非再生能源总消耗的96％以上，相关部门估计，根据能源消耗的增长率，已确认的石油占全球总储量的76％将在2015-2035年间全部耗尽。虽然煤炭和石油可以使用200至300年，天然气和石油可以使用使用40至80年，但是，化石燃料仍继续增加对全球不可再生能源的需求和消耗，到2030年，全球对不可再生能源需求将以每年1.6％的平均速度进一步增长。据专家预测，化石生物燃料仍将继续主导非再生能源的结构[2]。
如果追随文明的历史，就会发现我国属于农业强国[3]，生物能源资源十分丰富，据统计，我国每年生物能源资源总量相当于6.5亿吨标准煤，废弃垃圾的数量相当于我国的3.4亿吨标准煤[5]。所以生物质能源利用技术的发展是非常符合我国国情的。
1.2生物质能源利用情况
生物质能中的沼气发酵系统能与农业生产紧密相关，缓解由于化肥农药等带来的种种不利影响，高效的奇迹农村经济的发展。例如，“四位一体”模式的沼气推广，以沼气为枢纽的农村经济发展模式以取得有效的经济效益[6]。
2 生物质与煤混合燃烧过程中灰沉积特性的研究
生物质中含有大量的高碱金属的燃烧和回收过程中，灰粉的沉积和凝结问题严重[8-10]，影响了燃煤锅炉的效率和安全经济运行，生物材料和煤炭的燃烧不仅降低了燃料中碱金属的沉积含量，另外，它可以解决由生物材料引起的沉积物和结渣以及腐蚀问题，并减轻化石燃料缺乏的问题[7]。
2.1生物质与煤混合燃烧过程中灰沉积问题的研究
生物质与煤混合燃烧过程中灰沉积特性与关于生物质或煤的燃烧特性，为了更好地获得生物质和煤混合燃烧过程中堆积灰的特性，因此我国学者们对生物质或煤燃烧特性进行了大量的研究。
徐明厚等人[8]利用计算流体学的办法探讨了除了实际燃烧过程中普遍存在的煤沉积数值计算得到的结果影响外，还提出了一种新的煤再沉积传热新模型。通过引入附带的辐射和热传导机制来打开有效电阻的概念，创建煤球沉积的热传导模型，并验证最后一个相对较新模型之前和之后的数值计算结果与实际数据之间的差异，数值描述的精度。
2.2影响生物质与煤混合燃烧过程中灰沉积特性的因素
生物能材料的化学部分组成与煤炭大不相同，因此其燃烧的特性也不相同。因此，当通过混合这两种不同的燃烧特性进行燃烧时，不可能确定混合物的燃烧特性。
混合燃烧中的各燃料组分会以多种方式影响其灰沉积特性，生物质与煤混合燃烧过程中的沉积特性可能小于单一燃料的燃烧特性，也可能具有较高的灰沉积特性。生物质与煤混合燃烧过程中的灰沉积特性，可以说，它不是沉积物质的结合，而是一个非常复杂的过程。
2.2.1燃料组成成分的影响
因为燃料的不同，其灰成分也不相同，所以肯定会导致灰沉积特性的不同[4]。煤的生物材料K，Na，Cl和Al，Si和S是影响灰石增值特性的元素因素。例如木本类生物质中含有大量的K、Na、Cl，所以为了避免严重的积灰结渣情况，因此应该选择的煤种中要含有大量的Al、Si，与其进行混合燃烧，并且要注意限制生物质的掺混比例。而木质类生物质中的含量就比较少，因此可以和多种煤种进行大比例混合燃烧。所以可以得到，燃料的组成可以决定碱金属的析出量，尤其是K/Cl，K/Si的值。
2.2.2混合比例的影响
现如今，国内的研究结果表明[6]，对于生物质与煤的混合比例对灰沉积特性的影响还没有得到一致的定论。一般来说混烧会对燃煤锅炉受热面上的积灰结渣有所减少，并且随着生物质掺混比例的增大，灰沉积速率也会跟着逐渐的增大；然而，还得出结论，生物物的混合比例不影响燃料的粉尘沉积，甚至于对灰沉积特性还会有所恶化[4,7]。
2.2.3温度的影响
在生物质与煤混合燃烧过程中，生物质灰与煤灰之间发生不同的物理变化以及化学变化都取决于不同的燃烧温度。有相关研究表明，燃烧温度对于碱金属和K有着很大的影响，在800℃时生物质中的K以KCl的形式析出，而在1100℃时以K2SO4的形式析出，同时HCl在800℃的析出量要比在1100℃时的析出量要多的多。
2.2.4其他因素的影响
目前，对生物材料和煤燃烧过程中沉积的灰色特性影响因素的研究仅限于一个因素的影响。其中也有添加剂的影响，通过添加过量的高岭土和燃煤飞灰，以此来提高灰的熔融温度，从而减少灰的沉积量。
3 结论
本次论文以生物质能源利用为背景，阐述近十年来国内相关学者针对生物质与煤混合燃烧过程中灰沉积特性的研究试验。主要针对灰沉积的机理以及对影响灰沉积特性的因素做了主要的研究与探讨。其中以燃料组成、混合比例、燃烧温度、添加剂等因素对生物质与煤混合燃烧过程中灰沉积特性的析出影响做了研究阐述，以及其混合燃烧过程中钾的析出和氯的析出和沉积特性情况进行详细的分析和探讨。从而进一步说明研究生物质与煤混合燃烧过程的锅炉灰沉积特性，对于进一步保证燃煤锅炉质量，促进安全生产运行，有效促进锅炉生物质与煤燃料的工业大规模的生产以及使用发展具有重要的意义。
参考文献
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[4]卞素芳.灰沉积特性[J].山东大学硕士学位论文,2011,1-81.
[5]杨昌炎.姚建中.矿物质对生物质热解的影响及其解决方案[J].化学与生物工程,2005,17(19):17-9.
[6]陆晨.灰沉积特性钾钠析出规律[J].山东大学硕士学位论文,2012,1-75.
[7]阎维平.陈吟颖.电站煤粉锅炉掺烧强结渣煤的混煤结渣性能研究[J].中国电机工程学报,2006,26(4):93-7.
[8]徐明厚.郑楚光.煤灰沉积的传热过程模型及其数值研究[J].工程热物理学报,2002,23(1):115-8.
[9]宋宏伟.郭民臣.生物质燃烧过程中的积灰结渣特性[J].节能环保,2003,26(9):29-31.
[10]李桂荣.杨天华.生物质与煤混合燃烧成灰特性研究进展[J].可再生能源,2009,27(1):32-7.
张超，男，汉，山西省大同市，1996 .01.01，大专，工作单位:浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，主要研究方向或者从事工作:锅炉维护，邮编:315722