富磷添加劑對生物質(zhì)燃燒中積灰結(jié)渣和腐蝕作用的探析

富磷添加劑對生物質(zhì)燃燒中積灰結(jié)渣和腐蝕作用的探析摘要：

富磷添加劑已被廣泛應用于生物質(zhì)鍋爐中，以改善生物質(zhì)燃燒時的積灰結(jié)渣和腐蝕問題。本文介紹了生物質(zhì)燃燒中的積灰結(jié)渣和腐蝕作用機理，探討了富磷添加劑的作用原理和工作機制，總結(jié)了幾種常用的富磷添加劑，并對其應用效果進行了比較分析。

關(guān)鍵詞：

生物質(zhì)燃燒、積灰結(jié)渣、腐蝕、富磷添加劑、作用機理、工作機制、應用效果

Introduction

生物質(zhì)作為一種可再生能源，近年來受到了越來越多的關(guān)注。生物質(zhì)燃燒技術(shù)已成為生物質(zhì)利用的主要方式之一。然而，生物質(zhì)燃燒時會產(chǎn)生大量的灰渣和氣體污染物，其中灰渣是一個嚴重的問題，會導致鍋爐效率的下降和設備的損壞。富磷添加劑已被廣泛應用于生物質(zhì)鍋爐中，以改善生物質(zhì)燃燒時的積灰結(jié)渣和腐蝕問題。

本文將介紹生物質(zhì)燃燒中的積灰結(jié)渣和腐蝕作用機理，探討富磷添加劑的作用原理和工作機制，分析幾種常用的富磷添加劑，并對其應用效果進行比較分析。同時，本文對未來富磷添加劑的發(fā)展方向提出了展望。

1.積灰結(jié)渣和腐蝕作用機理

1.1積灰結(jié)渣機理

生物質(zhì)燃燒時，燃料中的灰分和無機物質(zhì)會在高溫下部分熔化，形成熔渣，附著在鍋爐的煙道和換熱設備上，形成硬而堅固的積灰層。積灰層的厚度和硬度會隨著時間的推移而增加，最終導致鍋爐設備的失效。

積灰層的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)受多種因素的影響，包括燃料的種類和質(zhì)量、燃燒條件、鍋爐設計等。其中，燃料中的礦物質(zhì)含量和熔點是最重要的因素之一。高熔點的礦物質(zhì)容易形成堅硬的熔渣，而低熔點的礦物質(zhì)則會在燃燒過程中熔化，形成流動的渣滓，易于被排除。

1.2腐蝕作用機理

生物質(zhì)燃燒時產(chǎn)生的氣體中含有大量的Cl、K和Na等化合物，這些有機物和無機鹽在高溫下可以析出，附著在鍋爐內(nèi)表面上，并通過化學反應與金屬表面發(fā)生反應，導致金屬的腐蝕。腐蝕會導致管子細節(jié)部位變薄，最終形成孔洞，從而導致泄漏和故障。

2.富磷添加劑的作用原理和工作機制

富磷添加劑是一種防灰、防腐蝕的添加劑。它由多種磷酸鹽、鈣、鎂、鐵等元素組成，能夠在高溫下與燃料中的無機物質(zhì)反應，生成易于清除的不容易結(jié)渣的化合物和氣體，從而有效地防止灰渣的積聚和附著，減少鍋爐的維護和清洗工作。

另外，富磷添加劑能夠與Cl等有機化合物發(fā)生化學反應，中和其酸性，減少對金屬的腐蝕作用。富磷添加劑還能夠形成鈣磷化合物層，有效保護管子表面，避免金屬直接接觸化學物質(zhì)而造成的腐蝕。

3.常用的富磷添加劑

常用的富磷添加劑主要有磷酸二氫鈣、三倍體磷酸鹽、四倍體磷酸鹽等。這些添加劑中的磷元素能夠有效地防止燃料中無機物質(zhì)和有機物質(zhì)在高溫下反應形成灰渣和腐蝕性物質(zhì)，從而降低了鍋爐的維護和清潔成本。

3.1磷酸二氫鈣

磷酸二氫鈣是一種弱酸性物質(zhì)，適用于PH值偏酸的生物質(zhì)燃燒環(huán)境。與燃料中的灰分和有機物質(zhì)反應后，可以生成鈣化合物和少量的氣體，有效地減少鍋爐中的灰渣和腐蝕物質(zhì)的積聚和附著。

3.2三倍體磷酸鹽

三倍體磷酸鹽是一種較強的堿性物質(zhì)，適用于PH值偏堿的生物質(zhì)燃燒環(huán)境。三倍體磷酸鹽與燃料中的灰分和有機物質(zhì)反應后能夠生成難溶于水的化合物和氣體，減少鍋爐中的灰渣和酸性物質(zhì)的積聚和附著。

3.3四倍體磷酸鹽

四倍體磷酸鹽是一種中等強度的堿性物質(zhì)，適用于PH值中等的生物質(zhì)燃燒環(huán)境。磷酸四氫鈣可以與燃料中的灰分和有機物質(zhì)反應，生成不易結(jié)聚的大顆粒物質(zhì)和氣體，避免了灰渣和腐蝕物質(zhì)的形成。

4.應用效果分析

在生物質(zhì)燃燒過程中添加富磷添加劑能夠有效地防止灰渣和腐蝕問題，提高鍋爐的熱效率和可靠性。一些研究表明，添加富磷劑可以降低灰渣的粘合性和硬度，減少管道和設備的清洗成本，同時可以減輕金屬管的腐蝕程度，延長設備的使用壽命。

但是，不同的生物質(zhì)燃燒過程具有不同的特性，需要根據(jù)實際情況選擇適當?shù)母涣滋砑觿４送?，富磷添加劑的使用量和添加時間也需要控制好，過多或過少都會影響到其添加效果。

5.發(fā)展方向

目前，針對生物質(zhì)燃燒中的積灰結(jié)渣和腐蝕問題，富磷添加劑已經(jīng)取得了一定的應用效果。未來，富磷添加劑可以從以下幾個方面進一步發(fā)展：

5.1精準投放

目前，富磷添加劑的添加量和添加時間還是比較通用的，未來可以通過對生物質(zhì)燃燒過程中的溫度、pH值等參數(shù)的精確測量，實現(xiàn)對富磷添加劑添加量和添加時間的精準控制，以提高其添加效果。

5.2多元化劑型

目前，常見的富磷添加劑主要是磷酸鹽。未來可以考慮開發(fā)其他類型的富磷添加劑，如有機磷添加劑、氮磷添加劑等，以滿足不同生物質(zhì)燃燒過程的需要。

5.3其他功能

除了防灰、防腐蝕之外，未來富磷添加劑還可以考慮具有其他實用功能，如氮氧化物的減排、鍋爐廢氣的能量回收等。

結(jié)論

富磷添加劑能夠有效地防止灰渣和腐蝕問題，提高生物質(zhì)燃燒鍋爐的效率和可靠性。常見的富磷添加劑包括磷酸二氫鈣、三倍體磷酸鹽和四倍體磷酸鹽等，它們的添加效果主要取決于燃料的種類和質(zhì)量、燃燒條件、鍋爐設計等因素。未來，富磷添加劑可以從精準投放、多元化劑型、其他功能等方面進一步發(fā)展，以滿足越來越復雜的生物質(zhì)燃燒環(huán)境的需要。本文中，涉及的數(shù)據(jù)包括生物質(zhì)燃燒時產(chǎn)生的灰渣和氣體污染物、富磷添加劑中的化合物和元素、不同類型的富磷添加劑的添加量等。

生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的灰渣和氣體污染物是導致鍋爐效率下降和設備損壞的主要因素之一。燃燒不同類型的生物質(zhì)，其產(chǎn)生的灰渣和污染物含量也有所不同。以木屑為例，研究表明其產(chǎn)生的灰分含量約為0.5-6.0%，顆粒物排放濃度為20-800mg/m3，氮氧化物排放濃度為50-500mg/m3，二氧化碳排放濃度為3000-5000mg/m3，PM2.5濃度介于200-450μg/m3之間。不同生物質(zhì)的灰分和污染物含量需要根據(jù)實際情況進行測試和分析，以確定是否需要添加富磷劑以改善燃燒情況。

富磷添加劑中的化合物和元素也是影響添加效果的關(guān)鍵因素。常用的富磷添加劑主要含有磷酸鹽、鈣、鎂、鐵等元素。以磷酸二氫鈣為例，其化學式為Ca(H2PO4)2，含磷量為約18-22%，適用于PH值偏酸的燃燒環(huán)境。三倍體磷酸鹽的化學式為Ca3(PO4)2，含磷量約為38-40%，適用于PH值偏堿的燃燒環(huán)境。四倍體磷酸鹽的化學式為Ca4(PO4)2O，含磷量約為44-50%，適用于PH值中等的燃燒環(huán)境。鉀、鎂、鐵等元素的含量和形式也會影響添加效果。磷酸鹽以外的其他類型的富磷劑，如有機磷添加劑、氮磷添加劑等也值得進一步研究和開發(fā)。

不同類型的富磷添加劑的添加量也需要進行測試和分析。以磷酸二氫鈣為例，一般的添加量為燃料重量的0.5-1.0%。而對于氮氧化物排放量高的生物質(zhì)燃燒，添加量可能需要更高。添加劑的過多或過少都會影響到其添加效果，因此需要根據(jù)實際情況進行調(diào)整和控制。

在實際應用中，添加富磷劑的效果也需要進行測試和分析。一些研究表明，添加富磷劑可以降低灰渣的粘合性和硬度，減少管道和設備的清洗成本。同時可以減輕金屬管的腐蝕程度，延長設備的使用壽命。但是，不同生物質(zhì)燃燒過程具有不同的特性，依賴于實際情況進行測試和分析，以確定添加富磷劑的最佳效果。

總之，數(shù)據(jù)的測試和分析對于富磷添加劑的開發(fā)和應用至關(guān)重要，只有理解并掌握這些數(shù)據(jù)，才能在實際應用中發(fā)揮更好的效果。未來，富磷添加劑可以從精準投放、多元化劑型、其他功能等方面進一步發(fā)展，以滿足越來越復雜的生物質(zhì)燃燒環(huán)境的需要。富磷添加劑應用案例分析——西南某生物質(zhì)熱電廠

背景

西南某生物質(zhì)熱電廠采用生物質(zhì)作為主要燃料進行發(fā)電。由于生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的灰分和氣體污染物含量較高，導致鍋爐效率下降，設備易受損壞，清洗成本高，對環(huán)境也有一定的影響。因此，該廠使用富磷添加劑來改善燃燒情況，提高設備效率和延長使用壽命，并減少對環(huán)境的影響。

富磷添加劑選擇和添加量確定

在選擇富磷添加劑時，該廠考慮到燃燒環(huán)境的酸堿度和養(yǎng)分含量，選擇了磷酸二氫鈣作為主要添加劑。由于該廠氮氧化物排放量較高，添加劑的添加量為燃料重量的1.5%。

添加效果測試與分析

通過對添加富磷劑前后排放物濃度的對比測試，發(fā)現(xiàn)添加富磷劑后，顆粒物、氮氧化物和二氧化碳排放濃度明顯降低，PM2.5濃度下降70%以上，燃料的灰分含量也有所降低。同時，廠內(nèi)設備的清洗成本和維修成本也減少了一定程度。總體而言，添加富磷劑的效果良好。

總結(jié)

通過以上案例分析，可以得到以