烟气温度对生物质燃烧颗粒物生成特性的影响研究

作     者：梁兴 曲思建 底一 崔名双 王圣烨 牛芳 

作者机构：煤炭科学研究总院 北京天地融创科技股份有限公司 煤炭科学技术研究院有限公司 陕西庆华汽车安全系统有限公司 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：天地科技创新创业资金项目重点项目(2021-TD-ZD005) 

主　　题：生物质燃烧 平焰燃烧器 烟气温度 颗粒物生成 粒径分布 

摘      要：在全球减碳的大背景下，需要逐渐摆脱对化石燃料的依赖，将生物质用于燃煤锅炉中可降低二氧化碳的排放，但生物质中碱金属和碱土金属含量高，燃烧会产生大量的细颗粒物，造成结渣沾污、高温腐蚀和细颗粒物排放等问题。为了探究炉膛内烟气温度对生物质飞灰生成产生的影响，搭建了一套平焰燃烧实验系统，通过调节燃料和氧化剂的比例，改变平焰燃烧器上方的温度，开展不同烟气温度下生物质燃烧颗粒物生成特性的实验研究，利用荷电低压撞击器（ELPI）、比色法测温系统、扫描电镜等设备测量了颗粒物形貌、粒径分布、元素含量和表面温度。发现烟气温度为1800K时，生物质颗粒的表面温度在65ms达到最大值，小于1500K和1200K下的80ms和90ms，燃烧时Cl、K元素的释放量增大，PM1中Cl、K的占比上升3%-5%；同时高温还会导致PM1-10的烧结程度增强，熔融的飞灰颗粒趋向于表面光滑的球形。随着烟气温度下降至1200K，PM1-10中多孔结构的飞灰增多，球形颗粒表面出现大量气孔；同时烟气温度下降会导致气相中无机蒸汽冷凝加剧，PM1的生成量增加至4.27mg/m3。研究结果表明烟气温度影响生物质飞灰的生成过程，为了实现生物质资源的高效清洁利用需要优化燃烧条件，提高生物质的燃烧效率，减少对环境的污染。