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生物质燃烧会积累腐蚀性化合物

2019-05-27

在使用过程中,生物质的燃烧会积聚腐蚀性化合物并形成炉渣。 矿渣是由燃烧的生物质的灰分产生的。生物质灰分由诸如二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)之类的氧化物以及诸如碱液(钠,钙,镁等)之类的熔融元素组成。 这些碱性物质的含量根据生物质的类型和来源而有很大变化。高于华氏1500度(815摄氏度)时,这些碱性物质与硅和氧化铝反应形成粘渣。 当温度达到华氏1800至2000度以上时,这些煤渣的粘度降低,因此反应性增加。耐火材料衬里的孔隙度起着重要的作用,因为通过毛细作用从孔中抽出的水会将矿渣吸入耐火材料中。生物质通常需要比煤或石油更高的燃烧温度,因此由于毛细作用而产生的炉渣会随着炉渣粘度的增加而增加。


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为了帮助理解这一点,请想象化学家将液体酸和碱的试管混合以产生泡沫状的渗出液,或更糟糕的是爆炸。 耐火材料和炉渣之间的反应强度较小,但是随着时间的流逝,它的破坏力会很大。像所有材料一样,耐火材料具有酸性或碱性化学性质。 理想情况下,耐火骨料和矿渣的pH值应相似,以较大程度地减少腐蚀。


大自然不喜欢酸和碱,但喜欢中性的表面。酸性炉渣(如高硅渣)在渗入耐火材料衬里时会试图中和碱性氧化物耐火材料。


锅炉中的许多耐火材料都使用酸/中性骨料(硅,铝硅酸盐和氧化铝是典型的骨料成分)。这些骨料通常与铝酸钙水泥混合。


这些水泥由三种主要氧化物:Al2O3-SiO2-CaO或两种氧化物:Al2O3-CaO组成。 钙(CaO)是这些骨水泥的活性成分,并且是碱性的。 硅渣与耐火材料中的氧化钙反应形成玻璃腐蚀层。 在运行良好的锅炉中,炉渣的形成非常小,但是如果生物质的来源和燃烧温度发生较大变化,炉渣的腐蚀可能会加速。

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