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生物颗粒燃料燃烧特性

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生物颗粒燃料燃烧特性

发布日期:2017-03-15 作者: 点击:

生物质由C、H、O、N、S等元素组成,是空气中CO2、水和阳光通过光合作用的产物,且有挥发份高,炭活性高、S、N含量低(S 0.1%--1.5%,N 0.5%--3%,)灰分低(0.1%--3.0%)等特点,生物质燃料中可燃部分主要为纤维素、半纤维素、木质素、按质量计量,纤维素占40%--50%,半纤维素20%--40%,木质素占10%--20%。  由于与化石燃料特性不同,生物质燃料的燃料机理、反应速度及燃料产物成分与化石燃料的相比都有较大的差别。生物颗粒燃料的燃烧过程主要分为挥发份的析出,燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立阶段。

生物颗粒

其燃烧过程的特点: 

① 水分含量多,燃料需要较高的干燥温度和较长的干燥时间,产生的烟气体积较大,排烟损失较高。  

② 燃料的密度小,结构松散,迎风面积大,易吹起,悬浮段燃烧份额较大。  

③ 发热量低,灰熔点低,炉内温度水平低,组织稳定的燃烧比较困难。  

④ 由于挥发份高,燃料着火温度较低,一般在250—350℃温度下挥发份便大量析出并开始剧烈燃烧,此时若空气量不足,会增大化学不完全燃烧损失。  

⑤ 会犯分析出燃尽后,受到灰烬包裹和空气渗透困难的影响,焦炭颗粒燃尽困难,燃烧过度缓慢,如不采取适当的必要措施,将会导致灰烬中残留较多的余碳,增大机械不完全燃烧损失。  

⑥ 秸秆等部分生物质燃料含氯量较高,因此需要对床层部分结构和运行工况加以特殊考虑,防止其对床层部分的腐蚀。  


由此可见,生物质燃烧设备的设计和运行方式的选择应从不同种类生物质燃料特性出发才能保证生物质燃料设备运行的经济性和可靠性,提高生物质开发利用的效率。

稻壳燃料的燃烧过程同样也是强烈的热化学反应,除燃料的存在外,发生燃烧必须有足够的热量供给和适当的空气供应。可以分作:燃烧的准备阶段(挥发分析出)、焦炭(固定碳)燃烧阶段、燃尽阶段。当稻壳和生物质颗粒的混合燃料(以下简称为燃料)送入炉膛后,首先吸收炉内热量,燃料中的水分蒸发,挥发分逸出,当燃料被加热到某一温度时,即开始着火燃烧,进入燃烧阶段。首先是挥发分着火燃烧,并放出大量热对焦炭直接加热,使焦炭也迅速燃烧起来。

燃烧阶段是一个强烈的放热阶段,此阶段的燃烧速度主要取决于燃料与氧的化学反映速度和与空气的接触速度。当炉内温度很高、氧气供应充足而又与燃料混合强烈和均匀时,燃烧速度就快;反之,则燃烧速度主慢。随着燃烧的进行,未燃尽而被灰包围着的少量固定炭在燃尽阶段继续燃烧,直到燃尽。以上三个阶段是连续无界限的,同时也是相互交错进行的。

稻壳燃料的密度小,结构比较松散,挥发分含量高,在250℃时热分解开始,在325℃时就已十分活跃,350℃时挥发分就能析出80%。可以看到,挥发分析出时间较短,若空气供应不当,有机挥发物容易不被燃烬而排出,排烟为黑色,严重时为浓黄色烟。所以,在设计燃用生物质燃料,必须有足够的扩散型空气供给,燃烧室必须有足够的容积和一定的拦火,以便有足够的燃烧空间和燃烧时间。

挥发分逐渐析出和燃烧后,燃料的剩余物为疏松的焦碳,气流运动会将一部分炭粒裹入烟道,形成黑絮,所以通风过强会降低燃烧效率。固定炭燃烧受到灰分包裹和空气渗透较难的影响,易有残炭遗留。在循环流化床中,由于二级破碎的因素,可以很好地解决此问题。


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