线网反应器快速加热稻壳制灰特性研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:kenxu
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稻壳是一种国内外产量均很大的农业加工废弃物,它的燃烧利用对于我国应对“碳达峰”、“碳中和”挑战具有重要意义。特别是稻壳灰的主要组分为无定形氧化硅,高达90%以上(以SiO2计),这使稻壳灰可作为硅基添加剂应用于多个工业领域。在能源动力领域,硅基添加剂是研究防治准东煤等高碱燃料结渣沾污的一种主要添加剂。而稻壳灰的理化特性决定其作为添加剂的功效,与制取的加热时间和加热温度的密切相关。为了理解快速加热制备条件对稻壳灰的热反应活性影响,本文选取安徽及内蒙南北两地稻壳使用线网反应器制取快速加热条件下的稻壳灰,与马弗炉慢速加热制取稻壳灰对比研究,使用SEM、DSC等分析仪器分析稻壳灰微观结构特征,研究快速加热条件制取的稻壳灰的自转化特征及与氧化钙的热反应特性。并通过分析快速加热稻壳灰与准东煤高钙飞灰混合样品的DSC谱图热流,研究快速加热条件对于稻壳灰作为防治准东煤结渣沾污添加剂的影响。研究结果表明,随着线网实验最高温度的升高,稻壳灰的表面结构破坏程度加剧,灰粒内部由完整的原始骨架转变成多孔洞的蜂窝状,灰粒外形由不规则状态趋于规则的圆状颗粒形态。线网快速加热实验最高温度为900℃制取的稻壳灰样品二氧化硅析晶峰温度高于815℃制取的灰样品。虽然安徽及内蒙两种稻壳的无机元素组分相近,但是快速加热条件下内蒙稻壳比安徽稻壳更容易燃烧转化为晶体氧化硅。线网实验最高温度为815℃时,内蒙稻壳灰中无定形二氧化硅开始向晶体转变,而900℃安徽稻壳灰才向晶体转变。在DSC分析中相同加热温度制取的安徽稻壳灰氧化硅析晶峰温度高于内蒙稻壳灰。815℃慢速加热制取稻壳灰活性低于快速加热制得的稻壳灰。线网实验最高温度为815℃和900℃制取的内蒙稻壳灰及900℃制取的安徽稻壳灰这三种稻壳灰在和氧化钙热作用过程中,掺混样品可以在1160℃进一步生成硅酸钙,显示这些样品的反应活性强于其余样品。在与准东煤飞灰1:1掺混的DSC测试中,各稻壳灰1:1掺加比均能够延缓灰熔融物质的生成温度,提高飞灰的灰熔点40℃左右,缓解准东煤灰沉积问题。掺混最高温度为900℃的快速加热稻壳灰使掺混样品吸热谷的谷底热流率提高了0.4mw/mg以上,安徽稻壳灰掺混样品吸热谷的谷底热流率提升高达0.57mw/mg,可明显减少灰熔融物质的生成。当掺混最高温度为700℃、815℃的快速加热稻壳灰时,飞灰吸热谷底热流率降低,加剧灰熔融物质的生成。在减少灰熔融物质生成的效果方面,900℃快速加热制得的稻壳灰样品要优于其他热处理方式制得的稻壳灰,而在900℃快速加热条件下,安徽稻壳灰的效果要优于内蒙稻壳灰。
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