硅铝添加剂对生物质锅炉受热面积灰腐蚀抑制作(4)

李云罡 等

242

23222K SO 2SiO 2K SiO 2SO O +=++ (7) 242

225222K SO 4SiO 2K Si O 2SO O +=++ (8) 242

249222K SO 8SiO 2K Si O 2SO O +=++ (9) 由反应方程式可以看出，添加SiO 2可以减少沉积灰中的Cl 含量，但是生成的K 2Si 4O 9是低熔点共晶体，会进一步降低灰的熔点，加剧结渣[13]。余滔[9]在玉米秸秆沉积灰中加入SiO 2进行实验并与纯玉米秸秆灰进行比较，发现灰中Cl 的含量降低，K 的含量有所增加，这说明添加剂SiO 2的加入不能降低灰中碱金属元素的含量。

添加剂SiO 2的加入一定程度上减少了气相中KCl 的浓度，降低沉积灰中KCl 的含量，但Si 和K 会结合生成低熔点的共晶体化合物，从而降低飞灰的熔点，同时增大了HCl 的浓度，不利于积灰和腐蚀问题的解决。

2.3. 影响含硅、铝添加剂抑制作用的因素

2.3.1. Al/Si 含量的影响

加入生物质中的Al 的量不同，燃烧中发生的反应及沉积灰中形成的化合物也不同。加入1% Al 2O 3时硅铝酸钾化合物主要是KAlSi 2O 6，还有少量KAlSiO 4；当加入1.5% Al 2O 3后，KAlSiO 4大量增加，KAlSi 2O 6含量减少，KAlSiO 4的熔点稍低，会导致沉积灰的熔点略有降低；当加入3% Al 2O 3后，在反应温度700℃~1000℃内KAlSiO 4含量进一步增加，KAlSi 2O 6进一步减少，同时有Al 2O 3出现[11]。这是由于随着Al 元素的增加更多气相中的K 和全部硅酸钾化合物中的K 被转化为硅铝酸钾化合物，且生物质中的Si 一定，在反应温度大于600℃后，KAlSi 2O 6会与继续加入的Al 发生反应，反应方程式为

2623242KAlSi O Al O K O 4KAlSiO ++= (10)

添加剂中Si 含量对生物质燃烧形成的灰中Cl 和K 含量的影响和Al 相似，Si 的含量越高，灰中KCl 的含量越低，同时烟气中HCl 的含量越高。但在固定温度下，能与生物质中的K 发生反应的Si 的量存在最大值，当Si 含量达到最大值后，即使继续提高Si 的含量，也不会再固定灰中的K ，温度越高，能反应的Si 的最大值越高且Si 和K 更易反应[14]。

刘兵[15]研究了在秸秆中添加不同量的添加剂SiO 2后，灰样熔融程度随SiO 2掺入比例的变化情况，发现随着Si 含量的提高，添加剂对结渣腐蚀的抑制效果有所提升但并不理想，并且在SiO 2达到一定含量之后，结渣腐蚀程度不再变化。从整体趋势来看，添加剂SiO 2抑制腐蚀的效果明显低于Al 2O 3。

2.3.2. 反应温度的影响

反应温度是影响添加剂对腐蚀抑制效果的重要因素。余滔[9]研究了反应温度分别为800℃、900℃和1000℃时，析出的气态KCl 和HCl 随Al 的量增加的趋势，实验显示：相同Al 含量下1000℃燃烧产生的KCl(g)最多，900℃次之，800℃最少。由于Al 和生物质中的Cl 和Si 会发生反应生成硅铝酸盐，温度一定时，随着Al 含量的增加，KCl(g)含量下降，但下降到一定程度后不再减少，其主要原因是生物质中Si 的含量有限，当所有的Si 与Al 和Cl 反应后，剩余的Al 不能继续和Cl 发生反应，即生物质中Al 的添加存在一定限度。而不同反应温度对应的Al 的限度不同，反应温度越高，Al 与Si 和Cl 的反应速度越快，消耗生物质中全部的Si 所需要的Al 越少，Al 作为添加剂的效果也越好。

2.3.3. 生物质种类的影响

不同的生物质使用添加剂时抑制腐蚀的作用效果也存在差异。刘兵[15]研究了不同秸秆添加不同量的添加剂Al 2O 3后的情况对比，得到了Al 2O 3对稻秆、麦秆和玉米秆三种秸秆灰熔点的影响规律。随着Al 2O 3

DOI: 10.12677/aepe.2020.82006

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