硅铝添加剂对生物质锅炉受热面积灰腐蚀抑制作(3)

李云罡 等

流化床床料中，并进行燃烧试验，结果发现受热面上沉积现象减轻，并且沉积物中KCl 的含量减少，从而使换热面的腐蚀程度降低。

生物质燃料添加剂的作用方式主要是通过与灰中KCl 和NaCl 等碱金属氯化物反应，生成高熔点的化合物，从而提高生物质灰的熔点，改善积灰的熔融特性，同时降低灰中Cl 和碱金属元素的含量，抑制积灰和腐蚀。图1为添加剂作用原理。

Figure 1. Action principle of additive

图1. 添加剂作用原理

2.1. 含Al 添加剂的作用机理

生物质燃烧过程中在受热面形成的积灰主要成分是碱金属化合物KCl 、K 2SO 4等，含Al 添加剂发挥作用的途径就是利用Al 与生物质灰中的碱金属化合物发生化学反应，从而将低熔点的碱金属化合物转变为高熔点的硅铝酸盐，改善底灰的熔融特性，达到减轻生物质积灰和腐蚀的目的。

余滔[9]研究了Al 2O 3作为添加剂对生物质积灰和腐蚀的影响，在玉米秸秆灰中添加3% Al 2O 3和9% Al 2O 3，实验发现沉积灰中K 的含量分别下降了5.98%和7.88%，灰中Cl 的含量也呈现下降趋势。这表明添加Al 2O 3可以降低灰中碱金属元素和Cl 元素的含量，但减少效果和加入的Al 2O 3的量并不是成比例的，而是随着Al 2O 3的进一步添加，其对碱金属的减少效果越来越差。

在生物质中加入Al 2O 3后，秸秆中的Si 、Al 元素和碱金属以化合物形式结合并沉积于沉积灰中，形成的化合物主要是碱金属硅铝酸盐是KAlSi 2O 6(白榴石)和KAlSiO 4(六方钾霞石)，二者的熔点都比较高，分别为1680℃和1540℃，反应方程式如下所示[10]：

2322

422KCl Al O 2SiO 12O 2KAlSiO Cl +++=+ (1) 232242KCl Al O 2SiO H O

2KAlSiO 2HCl +++=+ (2) 2426SiO KAlSiO KAlSi O += (3)

2.2. 含Si 添加剂的作用机理

生物质本身含有一定的Si ，含Si 添加剂加入到生物质燃料中后，主要是通过与灰中的碱金属氯化物及碱金属硫酸盐发生反应，降低灰中KCl 的含量来发挥效果，其反应方程式[11] [12]如下所示：

22232KCl SiO H O K SiO 2HCl ++=+ (4)

222252KCl 2SiO H O K Si O 2HCl ++=+ (5)

222492KCl 4SiO H O K Si O 2HCl ++=+ (6)

DOI: 10.12677/aepe.2020.82006

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