生物质成型燃料技术及其特性

发布时间：2023-12-19 13:50:08| 来源：乐鱼平台登录

  生物质型煤和含添加剂生物质成型燃料的燃烧特性优于纯秸秆成型燃料，燃料燃烧性能越好，供风量越充足，排烟状况越好，炉具的热效率越高。从排放烟气中测得NOx的浓度较低，HCl浓度也很低。充分的利用好该燃料具有广泛的前景。

  我国近年颁布的中国可再次生产的能源法，其中规定：国家将可再生能源开发利用的科学技术探讨研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业高质量发展的优先领域。这充足表现了可再次生产的能源的开发将成为中国基本能源国策。生物质能源比其他几种再次生产的能源有更大的群众参与性、多形式的可转换性和相对较少的开发投入性，这是在多种形式的再生能源中生物质能源被国家优先给予考虑的原因[1]。

  生物质能与化石能源相比，具有可再生和低污染的优势，因此受到全世界普遍的重视，并已成新能源的发展趋势之一。

  生物质的组成主要由3种聚合体(纤维素、半纤维素和木质素)以及少量的灰分和提取物组成，各成分含量见表1。

  生物质的元素组成通常仅仅指其有机质的元素组成，例如，秸秆主要由C、H、O、N、S5种元素组成，它们的含量约为C40%～46%、H5%～7%、O47%～55%、N0.6%～1.0%、S0.1%～0.2%，还有一些少量的元素如Cl、P、K、Si等。几种生物质干燥无灰基的元素分析见表2。

  C是生物质的主要可燃成分，1kgC完全燃烧可以释放出33858kJ的热量。C元素的着火点很高，故生物质中C元素含量越高就越不容易着火，但生物质中的C并不是完全以单质元素形式存在，一般与H、N、S等元素组成有机化合物。

  H是生物质中仅次于C的主要可燃成分，1kgH完全燃烧可以释放出125400kJ的热量。H在生物质中有两种存在形式，一种是可燃氢，燃烧时放出大量的热能，另一种称为化合氢，它与氧结合为水，不能燃烧和放热。由于生物质中的可燃氢含量远远低于C的含量，所以，H燃烧所起的作用明显不如C。

  O是不可燃成分，它与一部分H和C相结合处于化合物状态，生物质中的O含量目前还没有直接测定的方法。

  N在高温下与O燃烧反应生成氮氧化合物NO2或NO，统称NOX。NOX排入大气，在光的作用下产生对身体有害的物质。但N在较低的温度(800℃)下与O燃烧反应生成氮氧化合物的能力显著下降，甚至不与O燃烧反应而生成游离N2状态，若燃烧时温度不高，可近似认为生物质中的N元素最后只以N2形式析出。生物质燃烧过程中，800～1100℃时形成的NOX主要是由燃料本身的N转化而来的，NOX的排放浓度和生物质燃料中N含量成对数关系，实验表明空气供应，燃烧室结构和炉具类型是影响NOX形成的重要的因素。为减少NOX的形成，常保证一次空气系数在0.6～0.8之间，同时，在保证完全燃烧的同时，尽可能地降低二次空气的过剩氧气数。

  S是生物质中可燃成分之一，但也是有害的成分。1kgS完全燃烧可以释放出9033kJ的热量。燃烧产物为SO3或SO2，统称SOX。这些气体与烟气或大气中的水蒸气相遇化合成亚硫酸H2SO3或硫酸H2SO4，从而对环境能够造成污染。生物质中S的存在形式可分为无机硫和有机硫2类。无机硫不在有机质组成之内，最重要的包含硫化物，元素硫和硫酸盐等，绝大部分是以硫铁矿FeS2形式存在。S在燃烧过程中大部分形成气态产物，但烟气急剧冷却时，硫酸盐便冷凝在飞灰颗粒或换热管表面上，通过估算，生物质燃料中40%～90%的S束缚在灰分中，其余部分以SO2以及少量SO3的形式随烟气排放。

  另外，Si、Ca、Mg、K、Na对生物质的燃烧也很重要。Ca和Mg通常会提高灰分的熔解性能，K则相反，Si和K结合在一起可在飞灰颗粒中形成低熔点的硅酸盐。燃烧过程中，这些元素和Cl以碱性氯化物形式部分蒸发，并冷凝在换热器表面，与烟气反应形成硫酸盐并释放出氯化物。氯化物具有催化作用，是换热器管材具有活跃的氧化能力，甚至在管壁温度很低时(100～150℃)也会发生反应。此外，挥发性金属的挥发以及随后冷凝形成了飞灰颗粒，不易沉淀下来，在炉具管壁上形成沉积层，并危害生态和人们的健康。

  生物质成型燃料的点火过程是指生物质成型燃料与氧分子接触、混合后，从开始反应，到温度上升至激烈的燃烧反应前的一段过程。实现生物质成型燃料的点火一定要满足：生物质成型燃料表面析出一定浓度的挥发物，挥发物周围要有适量的空气，并且有充足高的温度。生物质成型燃料的点火过程是：

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