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。
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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