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生物质成型燃料燃烧特性

2016-12-28 14:56:24来源:中国百科网浏览: 评论:0
  对生物质成型颗粒燃料燃烧性质的研究是在原生物质燃烧性质基础上进行的,因此对原生物质燃烧特性的研究非常必要.在该章节首先对原生物质直接燃烧特性进行研究。   1、原生物质燃烧特性1.1燃烧过程特点生物质直接燃烧是生物质能最早被利用的传统方法,即在不进行化学转化的情况下,将生物质直接作为燃料燃烧转换成能量的过程。生物质燃料的燃烧过程主要分为挥发份的析出,燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立阶段,其燃烧过程宏观上看有如下特点:   (1)生物质水分含量较多,燃烧需要较高的干燥温度和较长的干燥时间,产生的烟气体积较大,排烟热损失较高;(2)生物质燃料的密度小,结构比较松散,迎风面积大,容易被吹起,悬浮燃烧的比例较大;(3)由于生物质发热量低,炉内温度场偏低,组织稳定的燃烧比较困难;(4)由于生物质挥发份含量高,燃料着火温度较低,一般在250~350.C温度下挥发份就大量析出并开始剧烈燃烧,此时若空气供应量不足,将会增大燃料的化学不完全燃烧损失;(5)挥发份析出燃尽后,受到灰烬包裹和空气渗透困难的影响,焦炭颗粒燃烧速度缓慢,燃尽困难,如不采取适当的必要措施,将会导致灰烬中残留较多的余碳,增大机械不完全燃烧损失,富通新能源生产销售的木屑颗粒机、锯末颗粒机专业压制生物质颗粒燃料。   同时,生物质作为燃料与煤相比具有许多差别,主要有:生物质含氢量稍多,挥发分明显较多;含碳量少,固定碳含量更少;含氧量多;密度较小;含硫量低.具体如上表2.1所示。   1.2燃烧模式固体燃料在含氧气氛中的转化燃烧路径存在2种极端的情况:①燃料先热解为挥发分和固定碳,然后是挥发分和固定碳的燃烧;②固定碳和挥发分的同时多相氧化燃烧产生相应的燃烧产物C02、c0、H20等。固体燃料的燃烧路径在多大程度上属于这两种情况中的一种或介于两者之间,这主要取决于燃料的种类和操作条件,如燃料的粒度、燃烧温度、氧分压等。   通过对原生物质燃烧模式的研究发现,挥发分含量较高的生物质,比如小麦秸秆,是典型的第2种燃烧模式,即挥发分和固定碳的同时多相氧化燃烧;而固定碳含量较高挥发分含量较低的生物质的燃烧是第3种模式,即介于A+B和C路径之间的一种燃烧模式。不同的生物质的燃烧模式是有一定差别的.1.3燃烧特性根据生物质的燃烧过程,在生物质的燃烧特性曲线上定义了以下几个重要的特征参数,如图2,2所示:TG曲线中3个失重阶段依次为脱水、挥发分释放及燃烧和固定碳的燃烧;Ti为脱水速率最大时对应的温度;T2为生物质的着火温度。在温度曲线Tl将温度曲线首次出现峰的起始点定义为着火点,因为当生物质着火时开始放出大量热,从而使得温度曲线不再按照程序升温而变化,出现了温度升高突变而产生了向上的峰;T3,T4分别为生物质挥发分和固定碳燃烧速率最大时对应的温度;Ts为燃尽温度,对应于TG和DTG曲线不再有质量变化;△T1、△T2分别为生物质挥发分和固定碳燃烧放热时与参比物间的最大温度差,对应于生物质燃烧DTA曲线峰顶值,它反映了燃烧反应放热量的大小和剧烈程度;vI为水分蒸发最大速率,V2、V3分别为生物质挥发分和固定碳最大燃烧速率,分别对应于DTG曲线上各自峰顶值。   采用热分析联用技术对小麦秸秆和玉米芯两种生物质进行TG-DTA-DTG综合分析得到如下结果:两者在脱水阶段的最大脱水速率及其对应的温度是没有差别的;前者比后者的着火温度低12℃,更容易着火;在挥发分和固定碳燃烧速率最大对应温度上也是前者的温度低于后者,而且2种生物质和着火点温度与挥发分燃烧速率最大时对应的温度几乎相等,两种生物质在着火后能够立即达到最大燃烧速率,其前期挥发分的燃烧速率非常快;在燃尽温度上,小麦秸秆的燃尽温度高于玉米芯的燃尽温度,前者的燃尽特性较后者差;在燃烧速率上,小麦秸秆的挥发分和固定碳的燃烧速率均高于玉米芯;从ATj看,前者小于后者,玉米芯的挥发分燃烧时放出更多的热量和燃烧较剧烈,△T2的大小说明小麦秸秆的固定碳燃烧时放出更多的热量和燃烧较剧烈.为综合分析生物质的燃烧特性,引入综合反应生物质的着火和燃尽特性的综合燃烧特性指数s,其值越大燃科燃尽越快,燃烧特性越好,由计算结果说明小麦秸秆的综合燃烧特性好于玉米芯,且生物质的综合燃烧特性明显好于煤的综合燃烧特性.同时,闵凡飞等人通过生物质燃烧动力学分析可见,不同的生物质在固定碳燃烧阶段的活化能的差别不大。该结果说明生物质的燃烧差别主要与其挥发分的释放燃烧有关。   由此可见,不同种类生物质的燃烧特性也有所不同;在论文以下部分以原生物质及其他固体燃料的燃烧特点为依据,对生物质成型燃料的燃烧特性进行较深入的研究。
 
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