深入分析:了解導致鋸末顆粒機生物質顆粒燃料結焦的參數

2022-03-10 10:49:52 金格瑞

談到生物質燃燒的科學,沒有比灰燼融合(結焦)參數更復雜的事情了。當結焦特性良好時,灰燼仍然是灰燼,唯一的挑戰是灰燼不會過度的以堆積的方式從燃燒系統中去除。相反,當灰燼融合特性不利時,就會發生奇怪的事情——灰燼會聚集在一起,這時需要進行打碎操作,甚至從灰盤中進行鑿出。之后,它可以形成磚塊,看起來像一塊熔化的玻璃,甚至像蜂窩。當它在工業燃燒器中積聚時,這種灰燼的狀態被稱為結焦或結渣。不管你叫它什么,它看起來如何,它的形成過程都比較簡單,因為它只是關于熔點的函數。

深入分析:了解導致鋸末顆粒機生物質顆粒燃料結焦的參數

首先,讓我們首先確定“干凈的”灰(不含污垢、巖石、未燃燒的碳等)主要是無機氧化物的組合。當生物質燃燒時,有機物質(基本上是所有的碳、氫、氮和氧)都會被釋放出來,而無機礦物質則保持氧化形式,我們將其視為灰燼。經檢測,生物質灰主要由鈣、二氧化硅、鋁、鎂、鉀、錳、鈉、鐵、磷等礦物質的氧化物形式組成。這些氧化礦物中的每一種都以固體形式存在,并且與任何其他固體一樣,它們具有熔點。存在的各種礦物氧化物的熔點范圍可能有很大差異,灰的總熔點是在高溫下發生的,是所有礦物組分和化學相互作用的函數。因此,灰燼通常會在一定溫度范圍內熔化,而不是特定溫度。范圍可以從幾度到50甚至100攝氏度不等。這就是為什么當您看到灰熔融測試結果時,它會報告為一個溫度范圍(例如,變形溫度=1310攝氏度,半球溫度=1330攝氏度,流動溫度=1350攝氏度)。在這個例子中,灰燼在40攝氏度的范圍內熔化。


變形溫度(DT)被認為是灰燼熔融測試中的關鍵參數,因為這是灰燼首先開始熔化并變得“粘稠”的溫度。粘性灰燼將聚集在燃燒系統內的幾乎所有表面上,從而產生絕緣效果,而導致整個燃燒系統的溫度升高。溫度升高會導致更多的熔化。這個過程一直持續到灰燼變成流體并基本上結渣。有趣的是,爐渣的性質可以告訴你一些事情。如果灰是塊狀的,但仍然可以用手打破。如果你找到真正的玻璃,那么灰燼已經完全融化了。一塊結焦物通常介于兩者之間。


防止灰燼融合(結焦)問題的關鍵是將燃燒系統的溫度保持在灰燼的DT以下。由于大多數生物質燃燒系統在1200攝氏度或以下運行,通常通過驗證DT是否高于此溫度來評估燃料。幸運的是,對于“干凈”的木材(沒有樹皮、沙子、污垢或其他碎屑),結焦通常不是問題?;覡a與木質生物質的融合幾乎總是與某種形式的原料有關。其他形式的生物質(堅果殼、農用草、能源作物等)則不能這樣說。這些材料通常具有高灰分含量,從而增加了低DT的機會。


也就是說,僅較高的灰分并不能很好地預測特定形式的生物質是否會出現灰燼融合(結焦)的問題?;业牡V物成分的性質是導致的因素。例如,如果灰中的鈣含量很高,那么灰的熔化溫度通常很高。如果二氧化硅含量很高,那么出現灰熔問題的可能性就更大,但并非總是如此。二氧化硅的有趣之處在于,如果它以二氧化硅的形式存在,那么實際的熔化溫度會非常高(1710攝氏度)。然而,與碳一樣,二氧化硅具有四個可以與其他礦物結合的活性電子,通常會產生具有較低熔點的復雜硅酸鹽。出于這個原因,當我們看到結焦問題時,九成與二氧化硅有關。還有其他礦物質在溫度升高時可能會出現問題。


還有許多其他因素會使結焦復雜化。燃燒系統可以是富氧或貧氧,改變熔點條件。生物質可以被不明顯的材料(例如肥料和鹽)污染,通常是因為使用了不清潔的運輸系統。污染物通常是間歇性變化的,因此測試下一批燃料不一定能幫助您找出導致與前一批燃料相關的結焦問題的原因??偠灾?,如果您了解上述原則,您應該有更好的機會確定如何處理鋸末顆粒機顆粒結焦的問題了。


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