生物質(zhì)和煤混燒燃燒特性探究

《生物質(zhì)和煤混燒燃燒特性探究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、生物質(zhì)和煤混燒燃燒特性探究　　摘要：對(duì)煤、生物質(zhì)及二者混合物利用TG2DTG熱分析技術(shù)分析其燃燒過程,研究了煤種、生物質(zhì)、生物質(zhì)添加比例、等因素對(duì)燃燒特性的影響。詳細(xì)分析介紹了實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論，以供同行參考。關(guān)鍵詞:生物質(zhì);煤;燃燒特性;研究；熱分析中圖分類號(hào)：O643.2+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源的資源和供應(yīng)問題越來越突出，給經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展帶來很大壓力。與此同時(shí)，全球環(huán)境狀況惡化、全球暖化、氣候異常、重大自然災(zāi)害等現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重，向人類發(fā)出了警鐘，促使人類更加關(guān)注能源利用所產(chǎn)生的問題、更加緊迫地考慮可再生能源的發(fā)展和利用問題。6我國(guó)農(nóng)業(yè)廢

2、棄生物質(zhì)資源豐富，每年約有7億噸的農(nóng)作物秸稈和約1億噸的林業(yè)采伐和加工廠的廢棄生物質(zhì)。利用生物質(zhì)直燃發(fā)電，是一種新型、環(huán)?？稍偕茉捶绞?，是緩解國(guó)內(nèi)當(dāng)今能源短缺的重要途徑；生物質(zhì)是僅次于煤的第二大能源。我國(guó)是一個(gè)由于燒煤而引起的污染排放很嚴(yán)重的發(fā)展中國(guó)家,因此發(fā)展生物質(zhì)與煤混合燃燒這種既能脫除污染,又能利用再生能源的廉價(jià)技術(shù)是非常適合中國(guó)國(guó)情的。下面將具體介紹生物質(zhì)與煤混燒的部分燃燒特性研究。1、實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)采用STA409PC型熱分析儀,該儀器采用微機(jī)程序自動(dòng)控制,實(shí)驗(yàn)可以用空氣、N2或O2為載體,氣體流量、升溫速度及終溫均可通過計(jì)算機(jī)設(shè)置.盛裝樣品坩堝為D6

3、mm×4mm的氧化鋁坩堝.1.2樣品制備實(shí)驗(yàn)煤樣為義馬煤(YM)、鶴壁煤(HB),生物質(zhì)為玉米秸稈和木屑.原料煤粒徑為0.2mm～0.4mm,生物質(zhì)粒徑為0.4mm～1mm.用分析天平稱取煤樣和生物質(zhì)樣品,按生物質(zhì)占混合物總重量的20%,40%和60%配比混合均勻,然后取15mg～20mg的混合物或純樣品進(jìn)行熱分析。1.3實(shí)驗(yàn)條件及過程實(shí)驗(yàn)初始溫度為室溫,終溫為950℃,工作氣氛為N2和O2,氣體總流量為100mL/min.除特別說明外,N2流量為80mL/min,O2流量為20mL/min,升溫速率為20℃/min.實(shí)驗(yàn)考察了煤種、生物質(zhì)種類、生物質(zhì)添加比例、升溫速率等對(duì)燃

4、燒過程的影響。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論從圖1(a)~(d)可以看出,單一生物質(zhì)、生物質(zhì)與煤混燒的情況下,6燃燒明顯的分成兩個(gè)階段。對(duì)于單純生物質(zhì)來說,燃燒主要集中在前期溫度較低的階段;在煤和同一種生物質(zhì)混合燃燒的情況下,隨著煤粉的混合比例增加,燃燒逐漸集中于后期階段。而對(duì)于單一的煤燃燒來說,在DTGA曲線上只有一個(gè)大的尖峰區(qū)域。這是由于生物質(zhì)中含有大量的揮發(fā)分,燃燒前期的強(qiáng)度很高,后期階段相對(duì)較弱;而煤粉則相反;當(dāng)煤和生物質(zhì)混燒時(shí),則平衡了整個(gè)燃燒過程。著火溫度是燃料氧化反應(yīng)速度突變的溫度,表觀現(xiàn)象是燃料發(fā)生著火時(shí)的溫度,是衡量著火特性的重要特征點(diǎn).著火特性反映燃料的著火難易程度,

5、著火性能的好壞可用著火特性指數(shù)來衡量.著火特性指數(shù)可按式(1)計(jì)算:（1）式中:Zi———著火特性指數(shù),%2/(℃·min);Vad———分析基揮發(fā)分,%;(dm/dt)max———最大燃燒失重速率,%/min;Ti———著火溫度,℃.由式(1)可知,揮發(fā)分越高,最大燃燒失重速率越大,著火指數(shù)越大;著火溫度越高,著火指數(shù)越小.因此,著火指數(shù)越大,燃料越容易著火.2.1原煤和生物質(zhì)的燃燒過程原煤和生物質(zhì)燃燒的TG--DTG曲線見圖2.圖2a為原煤的燃燒過程,原煤的燃燒過程分為脫水干燥(90℃～180℃)和揮發(fā)分析出及固定碳燃燒(280℃～850℃)兩個(gè)階段.由于原煤固定碳遠(yuǎn)高于

6、其揮發(fā)分,因此DTG6曲線上除了失水峰外只有一個(gè)明顯的失重峰,燃燒過程中揮發(fā)分的析出幾乎一直伴隨著煤焦的燃燒.圖2b為生物質(zhì)的燃燒過程,生物質(zhì)的燃燒分為三個(gè)階段:第一階段為70℃～150℃,主要是脫水干燥階段;第二階段為200℃～340℃,主要是生物質(zhì)中的纖維素和木質(zhì)素裂解以及揮發(fā)分釋放燃燒階段;第三階段為340℃～500℃,主要是生物質(zhì)裂解后焦炭燃燒階段.DTG曲線上除了失水峰外有兩個(gè)明顯的失重峰,分別為揮發(fā)分釋放燃燒峰及固定碳燃燒峰.前者遠(yuǎn)大于后者,這是由于生物質(zhì)揮發(fā)分遠(yuǎn)大于其固定碳所致.由以上圖表所示，說明生物質(zhì)的著火特性、燃盡性能和燃燒性能明顯優(yōu)于原煤,這主要是由于生

7、物質(zhì)質(zhì)地疏松,且揮發(fā)分和含氧量高于原煤,易于燃燒和燃盡.2.2生物質(zhì)對(duì)燃燒過程的影響將玉米秸稈和木屑分別以20%的添加量與原煤混合燃燒,兩種混合物的燃燒規(guī)律基本符合所加生物質(zhì)的燃燒規(guī)律,與單獨(dú)原煤相比,木屑與原煤混合物的著火特性指數(shù)和綜合燃燒特性指數(shù)比玉米秸稈與原煤混合物的著火特性指數(shù)和綜合燃燒特性指數(shù)增加的多,燃盡溫度也比玉米秸稈與原煤混合物降低得多,只有著火點(diǎn)的增加值小于后者.這說明混合物著火溫度的變化主要取決于生物質(zhì)本身的著火溫度,而其他指標(biāo)受生物質(zhì)揮發(fā)分含量的影響較大,揮發(fā)分含量越高,對(duì)燃燒性能