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生物质燃烧特性与分析测试标准

2015/12/21 10:06:45      点击:

生物质能是一种清洁可再生能源,几乎不含硫、含氮很少,具有CO2近零排放的优点。据估计,地球上每年生物能总量约1400亿~1800亿千吨,相当于目前世界总能耗的10倍。我国拥有丰富的生物质资源,据2006年的统计,可供开发的生物质资源至少能达到5.4亿吨标准煤。其中,每年农作物秸秆量有7.2亿吨,林业剩余物质资源1.25亿多吨。在生物质的各种利用转化途径中,生物质燃烧技术无疑是目前适合我国国情的、生物质大规模高效洁净利用途径中成熟、简便可行的方法之一,其推广应用对于推动我国生物质能利用技术的发展、保护环境与改善生态、提高农民生活水平等具有重要作用。

图一所示为某玉米秆与黄陵烟煤在空气气氛下的TDDTG曲线。由图一可知,生物质燃烧与煤燃烧过程相似,可大致分为预热干燥、挥发分的析出、燃烧与焦炭形成和残余焦炭的燃烧、燃尽三个阶段。但生物质挥发分析出温度和最大失重速率峰值低于煤,更易着火燃烧表现出与煤不同的燃烧特性。实验表明直接将燃煤锅炉改装成生物质旺旺会出现很大问题,因此生物质燃烧设备的设计和运行方式的选择须从生物质燃烧特性出发,才能保证运行的经济性和可靠性。

生物质与煤燃烧对比

表一所示为几种常见生物质燃料和煤的常规分析。与煤相比,生物质中的挥发含量高、固定碳和灰分含量低,元素组成中碳含量低、氧含量高而热值低,这正是两者燃烧特性有很大差别的原因。然而,国内有关生物质常规特性的分析测试大部分仍采用原有的煤的分析测试标准,与生物质的实际特性并不相符。美国材料与ASTM出台了专门的生物质分析标准。

生物质与煤常规分析

生物质灰中的大量碱金属(KNa)在燃烧过程中的挥发迁徙极易造成聚团、结渣和腐蚀等,其含量的准确测定显得尤为重要。表2所示为在国标和ASTM标准下生物质灰成分的测定结果。

不同标准下生物质灰成分分析


由表二可知,在两个不同标准下,生物质的灰成分差别很大,而ASTM标准则更加符合实际应用过程。燃烧设备及受热面等的高温氯腐蚀是生物质燃烧应用中需要面对的另一个重要问题,在生物质的常规测试分析中补充测量生物质中的氯含量非常必要。为了研究和利用生物质能,我国应尽快研究制定出相应的生物质分析测试的标准方法。