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生物質(zhì)顆粒燃料飼料配方新聞動態(tài)

 

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生物質(zhì)型煤的燃燒特性和影響因素

發(fā)布時間:2014-09-23 09:43    來源:未知

0、引  言
    煤炭是不可再生的化石能源,其過度消費(fèi)和燃燒引發(fā)的環(huán)境污染已引起世界各國的關(guān)注.生物質(zhì)能因其來源廣、低污染、CO2零排放量及可再生等優(yōu)點(diǎn)而倍受世界各國的重視,它的利用方式主要有生物質(zhì)氣化、液化和燃燒.生物質(zhì)型煤作為生物質(zhì)和煤利用的有效途徑,許多國家對其進(jìn)行了大量的研究,如日本開發(fā)了成型壓力可達(dá)2t/cm2~4t/cm2的高壓力成型設(shè)備;土耳其把褐煤和糖蜜、松果、橄欖樹廢物、鋸木、造紙廢液和廢棉等混合,在50MPa~25MPa成型壓力下制取燃料型煤;尼泊爾利用廢棉和褐煤成型制取燃料型煤;美國利用生物質(zhì)和原煤成型制取的燒烤型煤等;清華大學(xué)等也對其作了不同程度的研究,實(shí)驗采用熱分析儀和自行設(shè)計的實(shí)驗臺研究了小麥秸稈純生物質(zhì)黏結(jié)劑和陜西神木煙煤、焦作無煙煤制成的生物質(zhì)型煤的燃燒特性和影響因素,富通新能源生產(chǎn)銷售的秸稈顆粒機(jī)木屑顆粒機(jī)秸稈壓塊機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)成型顆粒燃料。木屑顆粒機(jī)
1、實(shí)驗部分
1.1樣品的制備
    原料煤為陜西神木煙煤和焦作無煙煤,粉碎至3mm以下,煤質(zhì)特征見表1。黏結(jié)劑為河南理工大學(xué)開發(fā)的小麥秸稈生物質(zhì)黏結(jié)劑,平頂山煙煤與生物質(zhì)黏結(jié)劑按7:3的比例混合,無煙煤較難成型,與生物質(zhì)黏結(jié)劑按6:4的比例混合.將配置好的煤與黏結(jié)劑混合物裝入成型磨具,在SBY-IOT萬能實(shí)驗壓力機(jī)上按實(shí)驗要求成型,成型壓力27.9MPa—75.7MPa,自然晾干,生物質(zhì)型煤煤質(zhì)特征見表1.
1-2設(shè)備及實(shí)驗條件
1.2.1熱重分析及實(shí)驗條件
    熱重分析為美國TA公司生產(chǎn)的SDTQ600熱分析儀,實(shí)驗氣氛為空氣,樣品為8.5 mg±0.5 mg,氣體流量為100mL/min,實(shí)驗從室溫開始,升溫速率為20℃/min,終溫為1000℃。
1.2.2單顆粒型煤燃燒實(shí)驗及實(shí)驗條件
    單顆粒型煤的燃燒實(shí)驗在自行設(shè)計的實(shí)驗臺上進(jìn)行,實(shí)驗臺由控溫爐、電子天平(BSS224S型)和支架三部分組成.型煤質(zhì)量為22g左右.實(shí)驗時先將爐溫升至設(shè)定溫度,再迅速將型煤放入爐膛,由電子天平記錄燃燒過程中型煤的失重情況,每組樣品重復(fù)3次,取平均值繪制失重率曲線,
2、結(jié)果與討論
2.1TG-DTG曲線分析
    圖2為神木煙煤型煤和焦作無煙煤型煤的TG-DTG(失重一微分)曲線.從圖2可以看出,兩種型煤的燃燒過程基本相同,可以分為脫水、揮發(fā)分釋放及燃燒、固定碳燃燒和燃盡四個階段.DTG曲線上存在四個對應(yīng)的失重速率峰:脫水失重速率、揮發(fā)分釋放及燃燒失重速率、固定碳燃燒速率和燃盡速率.型煤的特征值見表2.
    由表2可以看出,陜西神木煙煤型煤四個階段的最大失重速率對應(yīng)的溫度均比焦作無煙煤型煤的溫度低,固定碳燃燒階段的失重速率峰值遠(yuǎn)大于焦作型煤,由此說明陜西神木煙煤型煤的燃燒性能優(yōu)于焦作無煙煤型煤,陜西神木煙煤型煤的揮發(fā)分釋放及燃燒最大失重速率低于焦作無煙煤型煤,可能是因為焦作無煙煤型煤在加熱過程中沒有有機(jī)物熔融現(xiàn)象,只有生物質(zhì)熱解和揮發(fā)分釋放,而煙煤型煤在加熱過程中有有機(jī)物熔融,對揮發(fā)物的釋放造成一定的阻礙.
2.2TG-DTA曲線分析
    TG-DTA(失重一熱流)曲線見第47頁圖3,它反映了型煤燃燒吸放熱過程,由圖3可以看出,陜西神木型煤熱流曲線從放熱開始到峰尖出現(xiàn)呈上升趨勢,然后下降直至熱量釋放完畢,焦作型煤的熱流曲線出現(xiàn)兩個放熱峰,分別對應(yīng)揮發(fā)分釋放及燃燒和固定碳燃燒,在兩個放熱峰之間有一個峰谷,此時溫度約400℃,如果在工業(yè)鍋爐中燃燒,可能因為型煤周圍溫度不高而出現(xiàn)斷火,焦作型煤在燃盡階段還出現(xiàn)了明顯的向下吸熱峰,這可能是型煤灰渣中某種物質(zhì)分解造成。
2.3爐膛溫度對生物質(zhì)型煤燃燒的影響
    成型壓力為27.9 MPa,不同爐溫條件下單顆粒型煤燃燒的失重率變化曲線見第47頁圖4.由圖4可以看出,隨著爐膛溫度的升高,型煤燃燒失重率明顯增加,這是因為爐膛溫度升高,熱輻射增強(qiáng),型煤單位時間內(nèi)吸收的熱量增多,使有機(jī)物分解、揮發(fā)分及焦炭燃燒速度加快,且爐膛溫度對無煙煤型煤燃燒速度的影響比煙煤型煤更為明顯,900℃時焦作無煙煤型煤的失重速率明顯高于400℃和600℃時的失重速率,
    由圖4還可以看出,在燃燒初始階段,燃燒加速度(失重速率變化率)明顯大于燃燒過程后期,且初始燃燒階段的時間在燃燒過程中較短,其隨著爐膛溫度的提高而縮短.
2.4成型壓力對生物質(zhì)型煤燃燒的影響
    成型壓力對生物質(zhì)型煤本身的作用主要表現(xiàn)在,隨著成型壓力的增加,型煤內(nèi)部結(jié)構(gòu)中生物質(zhì)與煤粒、生物質(zhì)與生物質(zhì)及煤粒與煤粒之間的空隙變小,整個型煤的致密度增加,型煤的機(jī)械性能越好,對燃燒而言,一方面,致密度的增加加大了生物質(zhì)型煤燃燒過程中內(nèi)部的傳熱,有利于燃燒;另一方面,致密度的增加減小了型煤內(nèi)部的空隙率,使得氧氣及揮發(fā)物、燃燒產(chǎn)物在型煤內(nèi)部的擴(kuò)散阻力加大,不利于燃燒.
    不同成型壓力生產(chǎn)的陜西神木型煤和焦作型煤的失重率變化曲線見圖5.從圖5可以看出,在實(shí)驗成型壓力范圍內(nèi),隨著成型壓力的增加,燃燒失重率略有降低,但成型壓力對型煤燃燒速率沒有顯著影響.
3、結(jié)  論
    1)生物質(zhì)型煤的燃燒可以分為脫水、揮發(fā)分釋放及燃燒、固定碳的燃燒和燃盡四個階段.
    2) TG-DTG分析表明,無煙煤生物質(zhì)型煤中生物質(zhì)的分解釋放速度快于煙煤生物質(zhì)型煤,但煙煤生物質(zhì)型煤的著火和燃燒溫度較無煙煤生物質(zhì)型煤低,其燃燒性能優(yōu)于無煙煤生物質(zhì)型煤.
    3) TG-DTA分析表明,無煙煤生物質(zhì)型煤出現(xiàn)了兩個蔽熱峰,第一個放熱峰主要是生物質(zhì)及揮發(fā)分燃燒放熱,第二個放熱峰為固定碳燃燒放熱.
    4)單顆粒生物質(zhì)型煤燃燒實(shí)驗表明,爐膛溫度越高,型煤燃燒失重率越大,在實(shí)驗成型壓力范圍內(nèi),成型壓力對生物質(zhì)型煤燃燒速度沒有明顯影響。
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