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    試論生物質燃料特性與爐具設計

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    試論生物質燃料特性與爐具設計

    發布日期:2018-03-28 10:37:57 作者:名宏新能源 點擊:

      生物質燃料燃燒

      生物質燃料是一種可再生能源,是指依靠太陽光合作用而產生的各種有機物質,是太陽能以化學能的形式存在于生物之中的一種能量形式,直接或間接地來源于植物的光合作用。被認為是第四大能源,分布廣,蘊藏量大。 生物質燃料基本特性

      生物質的種類很多,一般可分以下5大類: ①木質素:木塊、木屑、樹皮、樹根等; ②農業廢棄物:秸稈、果核、玉米芯、甘蔗皮渣等; ③水生植物:藻類、水葫蘆等; ④油料作物:棉籽、麻籽、油桐等;⑤生活廢棄物:城市垃圾、人及牲畜的糞便。

      生物質作為有機物燃料是由多種復雜的高分子有機化合物組成的復合體,化學組成主要有:纖維素、半纖維素、木質素和提取物等,這些高分子物質在不同種類生物質、同一種類生物質的不同區域其組成也不同,有些甚至有很大差異。 生物質的可燃成分主要是有機元素如碳、氫、氮和硫,雖然就元素的成分而言,生物質燃料的成分和常規燃料煤炭基本上沒什么區別,但正是各成分在數量上的差異導致了生物制燃燒產物與煤炭的差異。生物質的碳含量普遍在 50%左右,低于普通的煙煤,而氫含量則高于煙煤,尤其是揮發份和氧含量遠遠高于普通煙煤,氧含量超過煤10倍左右。由于生物質燃料的可燃組分含量相對比較低,因此生物質燃料的低位發熱量比一般煙煤低。在著火燃燒性能方面,生物質燃料的揮發份含量遠遠高于普通煙煤,導致著火燃燒性能明顯高于普通煙煤。在燃燒污染物生成排放方面,生物質燃料的硫含量僅為0.1 %左右,含氮量和理論氮氣容積也低于煙煤,所以總的 SO2和NOx生成量都遠低于煙煤。根據秸稈生物質燃料高揮發分、高氧量、低硫份和灰份的基本特性,因此相對于煤炭而言,秸稈生物質具有易燃、清潔環保的特點。

      生物質燃料:

      1生物質燃料燃燒過程分析:

      生物質燃料的燃燒過程主要分為揮發分的析出、燃燒和殘余焦炭的燃燒、燃盡兩個獨立階段。其燃燒過程的特點是:

      (1)生物質水分含量較多,燃燒需要較高的干燥溫度和較長的干燥時間,產生的煙氣體積較大,排煙熱損失較高。

      (2)生物質燃料的密度小,結構比較松散,迎風面積大,容易被吹起。懸浮燃燒的比例較大。

      (3)由于生物質發熱量低,低位發熱值約為12.6 MJ/kg,爐內溫度偏低,組織穩定的燃燒比較困難。

      (4)由于生物質揮發分含量高,燃料著火溫度較低,一般在250~350℃溫度下揮發分就大量析出,并開始劇烈燃燒,此時若空氣供應量不足。將會增大燃料的不完全燃燒損失。

      (5)揮發分析出燃盡后,受到灰燼包裹和空氣滲透困難的影響,焦炭顆粒燃燒速度緩慢,燃盡困難,如不采取適當的措施,將會導致灰燼中殘留較多的余碳,增大機械不完全燃燒損失。

      目前,生物質的利用技術主要有生物質的氣化發電、熱解液化和直接燃燒發電等。在實際應用過程中,生物質直接燃燒發電應用較為廣泛,直接燃燒技術是最簡便可行的高效利用生物質資源的方式之一。 生物質直接燃燒是將生物質直接作為燃料燃燒,燃燒產生的能量主要用于發電或集中供熱等。

      2、生物質直接燃燒具有如下特點:

      一、 生物質燃燒所釋放出的 CO2大體相當于其生長時通過光合作用所吸收的CO2,因此可以認為是CO2的零排放,有助于緩解溫室效應;

      二、 生物質的燃燒產物用途廣泛,灰渣可加以綜合利用;

      三、 生物質燃料可與礦物質燃料混合燃燒,既可以減少運行成本,提高燃燒效率,又可以降低SO2、NOx 等有害氣體的排放濃度;

      四、 采用生物質燃燒設備可以實現各種生物質資源的減量化、無害化和資源化。 由于生物質燃料特性與化石燃料不同,從而導致了生物質燃料在燃燒過程中的燃燒機理、反應速度以及燃燒產物的成分與化石燃料相比也都存在較大差別,表現出不同于化石燃料的燃燒特性。生物質的 n(H)/n(C)比和n (O)/n(C)值均比煤要高,而且生物質的幾種主要成分中半纖維素在o225350 c~分解o325375 C~分解,木質素在 o310400C~分解 ,因此其著火特性與煤相比存在差異生物質的直接燃燒利用技術,一般是將生物質進行成型預處理,尤其是秸稈類生物質。成型技術是指在一定溫度、壓力下,將分散的、沒有一定形狀的生物質壓制成具有一定形狀、密度較大的成型燃料。生物質成型工藝為:秸稈收集—干燥—破碎—熱壓—成型。成型燃料其密度可達39001350 kg/m~,便于貯存和運輸,燃燒性能好。 為了研究生物質燃料與煤炭著火燃燒特性的差異,以生物油為例進行說明。

      生物油性質:

      生物油是由不同組分組成的混合物.它是由生物質中的纖維素、半纖維素和木質素解聚和分裂而成。因此,生物油和化石燃料油的元素組成是不同的。與化石燃料油相比。生物油中水分多。氧元素含量較高,粘度較高,密度大,殘炭率高,pH值小,碳元素、氫元素和硫元素含量較低。生物油巾含有酸、醇、醛、酮和酚類等400多種有機物,它們在長時間存放或加熱后會發生化學反應,因此生物油儲存穩定性較差且易老化

      生物油燃燒特性:

      生物油的理化性質對其燃燒行為有相當大的影響。由于不揮發組分的含量較高,因此生物油是可燃的,但不是易燃的。生物油十六烷值為13—14,熱值約為柴油的1/2。理論上講,生物油可以替代化石燃料成為熱力設備的燃料。

    生物質燃料價格


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