Влияние химического состава биомассы на процесс агломерации в псевдоожиженном слое котлоагрегата Е-75-3,9-440 ДФТ
А.П. Терехин, П.А. Марьяндышев, В.К. Любов
Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 1, сс. 20—27
Скачать PDF
Состояние вопроса. Сжигание биотоплива в кипящем слое является привлекательной технологией утилизации биомассы. Однако технология сжигания биомассы в кипящих слоях характеризуется рядом проблем, связанных с агломерацией материала слоя. Целью исследования является изучение влияния химического состава биомассы на процесс агломерации кипящего слоя котлоагрегата Е-75-3,9-440 ДФТ, сжигающего смесь из побочных продуктов целлюлозно-бумажного производства, в целях повышения стабильности работы кипящего слоя и увеличения длительности работы котлоагрегата между периодами его расшлаковки.
Материалы и методы. Исследованы два типа биомассы, сжигаемые в смеси в котлоагрегате с кипящим слоем Е-75-3,9-440 ДФТ. В целях изучения процесса агломерации исследованы образцы агломератов, донной и летучей золы.
Результаты. Исследован элементный состав образцов кородревесных отходов, осадка сточных вод, агломератов и золы. Выделены элементы, влияющие на процесс агломерации кипящего слоя. В результате анализа элементного состава образцов установлено, что основные золо- и шлакообразующие компоненты в осадке сточных вод – кремний, кальций, сера и калий, а в кородревесных отходах – кальций, калий и натрий, основные элементы, оказывающие влияние на процесс агломерации кипящего слоя, – щелочные элементы калий и натрий.
Выводы. Полученные результаты позволяют прогнозировать агломерацию кипящего слоя, подбирать топливную смесь в пропорции, необходимой для снижения процесса агломерации.
1. Study of biomass gasification in an industrial-scale dual circulating fluidized bed (DCFB) using the Eulerian-Lagrangian method / J. Yu, S. Wang, K. Luo, et al. // Particuology. – 2023. – Vol. 83. – P. 156–168.
2. Recent development of biomass gasification for H2 rich gas production / H. Song, G. Yang, P. Xue, et al. // Applications in Energy and Combustion Science. – 2022. – Vol. 10. – P. 100059.
3. Contemporary issues in thermal gasification of biomass and its application to electricity and fuel production / L. Wang, C.L. Weller, D.D. Jones, M.A. Hanna // Biomass Bioenergy. – 2008. – Vol. 32. – P. 57381.
4. Big problem, little answer: overcoming bed agglomeration and rector slagging during the gasification of barley straw under continuous operation / H. Alabdralameer, T. Pikkarainer, M. Taylor, V. Skoulou // Sustain Energy Fuels. – 2020. – Vol. 4. – P. 376472.
5. Basu P. Biomass gasification, pyrolysis and torrefaction, second edition. – UK: Academic Press, 2013.
6. Bed particle agglomeration and defluidization in the rubber wood and coir-fired fluidized beds / P. Chaivatamaset, S. Tia, W. Methaviriyasilp, W. Pumisampran // Waste Biomass Valorization. – 2019. – Vol. 10. – P. 345770.
7. Рябов Г.А., Литун Д.С. Агломерация при сжигании и газификации топлив в кипящем слое // Теплоэнергетика. – 2019. – № 9. – С. 42–59.
8. Experimental study and SEM-EDS analysis of agglomerates from gasification of biomass in fluidized beds / N.C.I.S. Furuvik, L. Wang, R. Jaiswal, et al. // Energy. – 2022. – Vol. 252. – P. 124034.
9. Royo J., Canalís P., & Quintana D. Chemical study of bottom ash sintering in combustion of pelletized residual agricultural biomass // Fuel. – 2022. – Vol. 310. – P. 122145.
10. Characterization of ashes produced from different biomass fuels used in combustion systems in a pulp and paper industry towards its recycling / M.N. Capela, D.M. Tobaldi, M.P. Seabra, et al. // Biomass and Bioenergy. – 2022. – Vol. 166. – P. 106598.
11. Agglomeration in fluidized bed: Bibliometric analysis, a review, and future perspectives / R.F. Nascimento, M.F. Ávila, O.P. Taranto, L.E. Kurozawa // Powder Technology. – 2022. – Vol. 406. – P. 117597.
12. Bench-scale bubbling fluidized bed systems around the world – Bed agglomeration and collapse: A comprehensive review / F.R.M. Nascimento, A.M. González, E.E. Silva Lora, et al. // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Vol. 46(36). – P. 18740–18766.
13. Kim J.-W., Jeong Y.-S., Kim J.-S. Bubbling fluidized bed biomass gasification using a two-stage process at 600 o C: A way to avoid bed agglomeration // Energy. – 2022. – Vol. 250. – P. 123882.
14. Mitigating bed agglomeration in a fluidized bed gasifier operating on rice straw / J. Nisamaneenate, D. Atong, A. Seemen, V. Sricharoenchaikul // Energy Reports. – 2020. – Vol. 6. – P. 275–285.
15. Thermodynamic equilibrium prediction of bed agglomeration tendency in dual fluidized-bed gasification of forest residues / F. Moradian, P.A. Tchoffor, K.O. Davidsson, et al. // Fuel Processing Technology. – 2016. – Vol. 154. – P. 82–90.
16. The increase of silver grass ash melting temperature using additives / J. Jnadacka, T. Ochodek, M. Malcho, et al. // Int J Renew Energy Resour. – 2015. – Vol. 5(1).
17. Alkali metals association in biomass and their impact on ash melting behavior / A. Mlonka-Medrala, A. Magdziarz, M. Gajek, et al. // Fuel. – 2020. – Vol. 261. – P. 116421.
18. Morris J.D., Daood S.S., Nimmo W. The use of kaolin and dolomite bed additives as an agglomeration mitigation method for wheat straw and miscanthus biomass fuels in a pilot-scale fluidized bed combustor // Renewable Energy. – 2022. – Vol. 196. – P. 749–762.
19. CFD-DEM simulation of distribution and agglomeration characteristics of bendable chain-like biomass particles in a fluidized bed reactor / C. Gu, H. Zhao, B. Xu, et al. // Fuel. – 2023. – Vol. 340. – P. 127570.
20. Gao W., Zhang M., Wu H. Bed agglomeration during fast pyrolysis of bio-oil derived fuels in a fluidized-bed reactor // Fuel. – 2022. – Vol. 328. – P. 125359.
21. Singhal A., Konttinen J., Joronen T. Effect of different washing parameters on the fuel properties and elemental composition of wheat straw in water-washing pre-treatment. Part 1: Effect of washing duration and biomass size // Fuel. – 2021. – Vol. 292. – P. 120206.
22. Characteristics of distinct ash flows in a biomass thermal power plant with bubbling fluidised bed combustor / L.A.C. Tarelho, E.R. Teixeira, D.F.R. Silva, et al. // Energy. – 2015. – Vol. 90. – P. 387–402.
23. Study of biomass combustion wastes / R. García, C. Pizarro, A. ´Alvarez, et al. // Fuel. – 2015. – Vol. 148. – P. 152–159.