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生物质燃烧炉的详细分析
- 2019-08-15 -

  生物质燃烧炉是一种节能的气化燃烧炉, 因产品使用时,热效率高,烟尘排放低也称低排放炉, 是以可燃生物质(木柴、秸秆、锯末、谷壳、树叶等)为燃料,通过让生物质在炉膛内气化产生可燃气体,可燃气体在炉膛上层的二次供氧下再次燃烧,实现了生物质的充分燃烧,达到了提高炉体的热效率的同时减少了烟尘的排放。使用生物燃料用于加热产生热量是现代化节能环保的一种新能源。

  生物质燃烧炉工艺包括温度、气体释放以及灰生成,这样就需要耐火材料在特定情况下改善其性能,耐火材料的选择对生物质燃烧炉的成功使用起着比较重要的作用,生物质燃烧炉中的耐火材料要对在使用中对结垢、结渣、碱蚀、一氧化碳分解等承担着共同体抗性的作用。

  生物质燃烧炉燃烧能够释放多种化学成分,如水分、氯、硫及灰,这些成分取决于被燃烧的生物质的性质。灰化学成分包括AL2O3、SiO2、CaO、碱、P2O3,等,其百分比随生物质原料的来源而产生变化。例如,K2O+Na2O的含量变化为8.0%~51.4%,这就是因为生物质来源不同。这些灰的化学成分变化以及现有炉子的环境都能以不同方式影响到耐火材料。耐火材料在生物质环境下燃烧的主要问题是结垢、结渣、碱蚀、一氧化碳侵蚀等。通常用的耐火材料为耐火砖及耐火浇注料。耐火浇注料主要取决于应用范围,通常选择硅酸盐系列浇注料,添加或不添加SiC 或 锆英石,要取决于炉子的现有条件。

  耐火材料在生物质炉中的抗碱性是比较重要的,因为碱能多方面侵蚀耐火材料。不同来源的生物质原料产生的碱可通过不同机理分解耐火材料,碱(K2O、Na2O等)与耐火材料基质反应形成多种新相使体积增加,并因此在结构内产生压力。新的碱性硅酸铝相的形成类型及性质是耐火材料化学性能的其中一种功能。新相可能是正长石、钠长石、长石族(像钾霞石),以及β-氧化铝。这些碱性硅酸铝的体积(达到50%)比初始硅酸铝湘大,在耐火内衬剥落时能够释放压力。并且,碱蒸汽通过低温区域的空隙凝聚渗透,堵住气孔,降低了耐火材料的热冲击和抗剥落性。

  在燃烧木质类的原料中,结渣和结垢是其面临的另一个难题。结垢发生在生物质燃烧炉相对较冷的部分,在那里无机挥发物作为化合物聚集在耐火材料上,并覆盖在水管,或水管表面,形成一个沉积层。这个沉积层在与周围气体或和其他沉积层中的成分相互作用后可能被穿透或可能被烧结,成为一个更硬的致密层。沉积层的厚度随着时间的增加而变厚,热表面的温度随着沉积层本身的隔离而升高,使沉积物中某些化学成分达到其熔点。这个过程逐渐加快,东西在管上撞击沉积物都可能被卡主。固体状态下的灰颗粒,以及来自燃烧室中的小颗粒都可能继续在管上累计而形成一层厚的炉渣层。

  给出的生物质燃烧炉的炉渣结果显示。炉渣是硅质,含SiO2、CaO、P2O5以及氧化铁。炉渣比较致密,气孔率为1.7%,熔点范围在1250~1300℃之间。

  炉渣分析用于对选择测试耐火材料性能作出了更好的判断。在选用添加SiC作为抗侵蚀性及抗氧化性的材料时起到了比较好的效果,当碳化硅材料在空气中加热到1300℃时,在其碳化硅晶体表面开始生成二氧化硅保护层。由于二氧化硅保护膜的作用,随着保护层的加厚,阻止了内部碳化硅继续被氧化,这使碳化硅有较好的抗氧化性。当温度到1900K(1627℃)以上时,二氧化硅保护膜开始被破坏,碳化硅氧化作用加剧,所以1900K是碳化硅在含氧化剂气氛下的较高工作温度。

  结束语:结渣黏连是生物质燃烧炉的一个重要问题,能够影响到燃烧炉的效率及耐火材料的使用寿命。生物质燃烧炉的整体内衬能够防止结渣黏连,同时要具有较高的强度来承受炉渣清洁,用于渣-耐火材料界面结合处具有良好的耐火性及化学惰性。一系列的试验证明使用致密浇注料,再添加SiC后对炉渣黏连有比较好的效果。


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