008年第4期(總第124期)應(yīng)用能源技術(shù)生物質(zhì)與煤混燃硏究分析宋國慶,王志珣(哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱150046)摘要:通過對生物質(zhì)與煤混燃的研究方法、優(yōu)勢、燃燒特性以及研究結(jié)論的介紹,闡明充分開發(fā)生物質(zhì)資源,進(jìn)行生物質(zhì)與煤共燃的研究對解決我國能源問題具有現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞:生物質(zhì);煤;混燃中圖分類號:TK6文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3230(2008104-0019-03Summaries for Biologic Matter and Coal Mix-burningSONG Guo- ging, WANG Zhi-xun(Harbin Boiler Co Ltd, Harbin, Heilongjiang, 150046, China)Abstract: To lysis the energy crisis and the increasingly serious problem of circumstances, biologic matterand coal mixing buming is the main subject for study at present. The following writing presents the studyways, superiority, buming specific property and study conclusion of biologic matter and coal mixing bumKey words: Biologic matter; Coal; Mix- buming0前言源的廉價技術(shù)是非常適合中國國情的。作為清潔的可再生能源,生物質(zhì)能的利用已1研究方法成為全世界的共識。我國生物質(zhì)資源豐富,生物共燃的主要方式質(zhì)占一次能源總量的33%,是僅次于煤的第二大(1)直接共燃:即直接將生物質(zhì)混入煤中進(jìn)行能源。同時我國又是一個由于燒煤而引起的污燃燒或生物質(zhì)與煤使用不同的預(yù)處理裝置與燃染排放很嚴(yán)重的發(fā)展中國家,生物質(zhì)被喻為即時燒器。利用的綠色煤炭,具有揮發(fā)分和炭活性高,N和S(2)生物質(zhì)焦炭與煤共燃:通過將生物質(zhì)在含量低,灰分低,與煤共燃可以降低其硫氧化物、300-400℃下熱解,可以將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高產(chǎn)率氮氧化物及煙塵的含量同時生物質(zhì)燃燒過程具(0%~80%)的生物質(zhì)焦炭然后將生物質(zhì)焦炭有CQ2零排放的特點(diǎn)。這對于緩解日益嚴(yán)重的與煤共燃。溫室效應(yīng)”有著特殊的意義。因此發(fā)展生物質(zhì)與生物質(zhì)與煤共燃燃燒性質(zhì)的研究主要是利用煤混合燃燒這種既能脫除污染又能利用再生能熱分析技術(shù)所得的T-DG曲線進(jìn)行。利用T中國煤化工溫度Th,最大燃收稿日期:2008-03-15修訂稿日期:2008-03-21燒速CN/))mean,燃盡作者簡介:宋國慶(1980-),男黑龍江省拜泉縣人,畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)助理工程溫度Th等參數(shù)?？梢詫σ环N煤和幾種生物質(zhì)以師,從事鍋爐設(shè)計工作。及它們以不同的比例所得的混合試樣進(jìn)行燃燒特應(yīng)用能源技術(shù)2008年第4期(總第124期)性分析。比如在STA49C型熱綜合分析儀上對3共燃的燃燒特性分析各試樣進(jìn)行燃燒特性試驗(yàn),工作氣氛為N2和O2,3.1著火溫度流量分別為80 ml/min、20 ml/min,升溫速率為著火溫度是燃料氧化反應(yīng)速度突變的溫度,30℃/min,溫度變化范圍為20-1200℃。每個試表現(xiàn)反映現(xiàn)象是燃料發(fā)生著火時的溫度采用不樣重量約50mg。其數(shù)值根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)同實(shí)驗(yàn)儀器去測定著火溫度方法也不相同。行修改。著火溫度在熱天平上的確定方法最常用的是2生物質(zhì)與煤共燃的優(yōu)勢TG-DTG法,在DrG曲線上,過峰值作垂線與TG21CO2等溫室氣體的減排交于一點(diǎn)A,過A點(diǎn)作TG曲線的切線,該切線與由于生物質(zhì)在燃燒過程中排放出的CO2與過始終開始點(diǎn)平行于溫度軸的直線的交點(diǎn)B所其生長過程中所吸收的一樣多,所以生物質(zhì)燃燒對應(yīng)的溫度定義為著火溫度。如圖1所示。對空氣CO2的凈排放為零。同時由于燃燒生物質(zhì)剩余物減少了其自然腐爛所產(chǎn)生的CH,進(jìn)一步減少了溫室氣體的排放,因而它是目前最經(jīng)濟(jì)可行的減排CO2手段之一。22NO,的排放加入生物質(zhì)與煤共燃能夠降低NO,的排放濃度主要原因①生物質(zhì)含有大量揮發(fā)分,在低溫下迅速析出進(jìn)而燃燒,形成生物質(zhì)揮發(fā)分與煤搶氧燃燒,從而形成較低氧氣濃度,有利于還原物質(zhì)(C和CO等)對NO2的還原分解反應(yīng),減少NO4圖1著火溫度的確定的生成;②生物質(zhì)本身N含量比煤少得多,故生生物質(zhì)燃料揮發(fā)分比例一般都較高,通?？晌镔|(zhì)與煤O2共燃過程中生成NO2的數(shù)量也會降達(dá)60%~90%,且熱解釋放揮發(fā)分的溫度較低低;③燃燒過程中生物質(zhì)釋放出的揮發(fā)分與煤相(約250~350℃),因而生物質(zhì)與煤共燃可以大大比更富NH,而后者則更富HCN。NH3能夠分解降低煤的點(diǎn)火溫度。表1列出了部分煤與生物質(zhì)成NH2和NH,它們能夠?qū)O還原成N2,從而起的揮發(fā)分含量與著火溫度。一般認(rèn)為當(dāng)不同燃料到降低NO,作用;而HCN能在O2的作用下分解混合燃燒時,著火特性偏于易著火的燃料因而在成NCO,它進(jìn)一步與NO反應(yīng)會生成污染物N2O?；烊贾?即使混入小部分生物質(zhì)也可大大降低煤23SO2的排放的著火溫度,提高煤點(diǎn)火性能。SO2的排放量主要決定于燃料中S的輸入豪1煤種和生物質(zhì)與著火溫度的關(guān)系2,量,因?yàn)樵诿旱娜紵^程中80%-100%的燃料ST℃會轉(zhuǎn)變成SO2。據(jù)研究,大部分生物質(zhì)含硫量極少或不含(如木質(zhì)燃料的S含量約為0.01%~0.04%,谷殼為0.05%,花生殼為0.02%),因而貧煤11420~510通過將生物質(zhì)與煤共燃能夠有效降低SO2的排放無煙煤500~610量,減排的效果因共燃生物質(zhì)和煤種S含量的不中國煤化工℃同而不同。同時,多數(shù)生物質(zhì)灰分中含有大量堿CNMHG金屬或堿土金屬的氧化物,能夠與SO2反應(yīng)生成生物質(zhì)硫酸鹽,起到固硫劑的作用白樺樹樹皮4482802008年第4期(總第124期)應(yīng)用能源技術(shù)32燃盡特性分析3.3發(fā)熱量從TGA和DTGA曲線可以看出,對于單純的生物質(zhì)的發(fā)熱比煤低,從500kJkg(人畜糞生物質(zhì)來說,在600℃以后,TGA曲線趨于平直,便)到20003kg(木材)不等,而煤可達(dá)300yDTGA曲線波動于零值附近,為便于進(jìn)行比較以¨kg以上。因此,在生物質(zhì)與煤共燃時會造成鍋爐樹枝的初始燃盡溫度565℃作為參比溫度,用f表輸出功率的下降效率的降低因而也限制了摻混示燃盡率。比例。在原有鍋爐設(shè)備上摻混生物質(zhì)燃燒,摻混圖2給出的溫度為565℃時的各種試樣的燃比例一般為3%,最高不超過5%。盡率來看在煤中加入生物質(zhì)后在較低的溫度下4結(jié)論即可獲得較好的燃盡性,混合燃料的燃盡率高于(1)單一生物質(zhì)燃燒主要集中于燃燒前期,單兩種單一燃料的加權(quán)平均值。這是因?yàn)樵诿褐屑右幻喝紵饕杏谌紵笃?。在生物質(zhì)與煤混入生物質(zhì)后,燃燒的最大速率有前移的趨勢,因此燒的情況下,燃燒過程明顯地分成兩個燃燒階段,燃盡所需的時間較煤來說縮短所處的溫度降低。隨著煤的混合比重加大燃燒過程逐漸集中于燃圖3中給出了各種試樣的最大燃燒速率和相應(yīng)的燒后期。溫度曲線,對于單一的生物質(zhì)來說,燃燒的最大速(2)生物質(zhì)的揮發(fā)分初析溫度要遠(yuǎn)低于煤的率出現(xiàn)在燃燒前期所處的溫度低于350℃;而對揮發(fā)分初析溫度,使得著火燃燒提前。在煤中摻于單一的煤來說,燃燒的最大速率出現(xiàn)的時間較生物質(zhì)后,可以改善煤的著火性能。在煤和生晚所處的溫度較高,大于50℃。生物質(zhì)和煤混物質(zhì)混燒時,最大燃燒速率有前移的趨勢,同時可燒的情形介于兩者之間隨著煤粉混合的比例增以獲得更好的燃盡特性大,燃燒的最大速率出現(xiàn)的時間和溫度后移。(3)生物質(zhì)的發(fā)熱量低,在燃燒的過程中放95熱比較均勻,單一煤燃燒放熱幾乎全部集中于燃燒后期。在煤中加入生物質(zhì)后,可以改善燃燒放85熱的分布狀況,對于燃燒前期的放熱有增進(jìn)作用,可以提高生物質(zhì)的利用率。5結(jié)語用可再生能源的生物質(zhì)來提高不可再生能源混合比例煤的使用效率,減少其環(huán)境污染,增加其使用年限,即生物質(zhì)與煤共燃的研究,正是實(shí)現(xiàn)能源可持圖2各種試樣的燃盡曲線續(xù)發(fā)展的有效措施之一。充分開發(fā)生物質(zhì)資源,進(jìn)行生物質(zhì)與煤共燃的研究對解決我國能源污染燃燒失重速夷問題有重要作用。參考文獻(xiàn)00400[1]段菁春,肖軍,王杰林,莊新國.生物質(zhì)與煤共燃研究[門].電站系統(tǒng)工程,200(20):1某:葉=1:15煤:枝=1:12]肖軍,段菁春,王華,莊新國.生物質(zhì)與煤共燃研究6煤:葉=3:1煤:枝=3:1Ⅱ)燃燒性質(zhì)分析[刀.煤炭轉(zhuǎn)化:2003,26(2).葦懣十譫女麗生物質(zhì)與煤混燒的中國煤化工試樣編號2002,17(101)CNMHG物質(zhì)與煤混合燃燒圖3個種試樣最大燃燒失重速率和對應(yīng)溫度實(shí)驗(yàn)[燃燒科學(xué)與技術(shù),200,8(4)