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国内外对各种生物质燃料的研究力度区别明显:对生物质燃料所占比重较大的废弃木材、秸秆、稻壳研究的较多,而对果核、橄榄饼、甘蔗渣等生物质燃料的研究相对较少。另外,目前尚未发现研究水生植物在CFB锅炉里燃烧的相关文献。目前,各国对采用CFB锅炉燃烧农业废弃物因其高碱金属含量所导致的碱金属腐蚀问题认识还不够深刻,应该在腐蚀机理、腐蚀区域以及相应的对策上进行的研究。
低温热解预处理过程主要发生分子键断裂、脱羰作用、脱羧反应、脱水反应、脱甲氧基化反应、凝结及芳构化反应。低温热解预处理过程能破坏生物质的纤维结构,使生物质变得易磨,有效改善粉体的流动性以实现稳定连续的输送,并有效去除生物质中的过量氧元素,且生物质经低温热解预处理后可保留70%~80%的质量和80%~90%的能量,因此其能量密度可提高30%。
西方发达地方研究废弃木材作为CFB锅炉的燃料已经很多年了。20世纪80年代末,美国就开发出大型燃烧废木料的CFB锅炉,分别安装在Freson、Rocklin和Mecca。瑞典也是以林业废弃物作为大型CFB锅炉的重要燃料加以利用的,尽管这些燃料的含水率有时高达50%~60%,但锅炉的热效率仍可达到80%。丹麦为了减少二氧化碳的排放,采用奥斯龙公司的高倍率CFB锅炉将干草(或木屑)与煤以6∶4的比例送入炉内燃烧,效果较好。目前世界上较大容量的燃烧生物质的循环流化床锅炉就是F&W公司240MW的烧废木材的CFB锅炉,它的成功运行为燃烧林业废弃物的CFB锅炉的大型化奠定了良好的基础。此外,德国、芬兰、法国、意大利、土耳其和俄罗斯等地方也先后对CFB锅炉燃烧废木材进行了研究。PretoF通过试验发现:以废弃木材为燃料的CFB锅炉运行情况较好,燃烧效率可以超过99%。在气体排放方面,除了CO外,NOx、N2O、SO2、Furans等的排放都低于允许标准。HiltunenMA等发现燃烧产生的灰渣很少,细而均匀。但是,由于燃料里含有较多灰熔点低的钾,灰比较容易在锅炉里结垢。而且,燃料里还含有氯和碱性物质,这些物质都有很强的腐蚀作用。AmandLE等发现,燃烧产生的灰份里含有很多金属(Hg、Cd、Cr、Cu、Mn和Zn等),但是它们的含量都在欧洲联合会(EC)所规定的范围之内。
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陈冠益等还发现:锅炉的飞灰含碳量明显高于灰渣的含碳量。尽管如此,燃烧效率仍高达97%;另外,由于稻壳本身氮和硫的含量极少,在不用任何脱硫剂、脱硝措施情况下,稻壳燃烧所排放出的主要大气污染物都远低于排放标准。以上研究结果说明了稻壳作为CFB锅炉的燃料在运行状况和气体排放上是可行的,而在金属排放方面还需要展开相应的研究。
AyselTA等在直径125mm、高1800mm的CFB燃烧装置里燃烧杏核和桃核发现,杏核和桃核燃烧时燃烧效率可以达到96%~98.95%,而且燃烧效率随着过量空气系数和床料固体颗粒循环倍率的增加而增加。试验中使用这种燃料时所需的过量空气系数λ在一个较高的水平(1.6~2.1):λ低于1.6时,燃烧效率仅仅为74%~85%;λ=2.1时,燃烧时产生的SO2和NOx都会低于欧共体的限制要求。
与此同时的操作是应该关闭供,回热水管总阀,使得热源和热网隔绝开来。生物质锅炉补给水泵连续补水定压由电接点压力表控制来完成,循环水泵入口压力能够维持在一定范围内,当压力低于这个范围时,电接点压力表动作并接通补给水泵电动机电路,补给水泵运转,补水,热水循环泵入口压力升高并超越一定范围时,热水锅炉的压力表就是切断补给水泵电源,是补给水泵停运。
呼和浩特家庭用热水锅炉制造商空气的分段送入对控制木材、污泥等高挥发分燃料燃烧的气体排放效果不明显,其原因尚待进一步研究,而分级送风对流场的影响以及挥发分析出和燃烧所发生的区域则是研究此问题所应该着重考虑的。燃料特性对循环流化床锅炉的设计与运行有很大影响,而关于CFB锅炉燃烧生物质燃料数值模型方面的研究目前还不多见。如果能够对生物质燃料在CFB锅炉里的燃烧进行充分的数值研究也将会极大地促进CFB锅炉在生物质燃料燃烧中的应用。