生物质可燃物燃烧特性实验对比.pdf

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1、第35卷第4期太阳能学报Vol_35．No．42014年4月ACTAENERGIAESOLARISSINICAApr．，2014文章编号：0254-0096(2014)04-0710-06生物质可燃物燃烧特性实验对比何芳，闸建文，胡国威，唐秋霞，易维明，柏雪源(山东理工大学农业工程和食品科学学院，淄博255049)摘要：应用热分析、阴燃方法实验研究4种固体生物质可燃物(玉米粉、玉米秸、玉米秸所制热解炭和活性炭粉体)的燃烧特性。结果表明：1)在热分析仪中，玉米秸和玉米粉的热解、燃烧特性类似，玉米秸所制热解炭和活性炭燃烧特性类似；2)在阴燃反应器中，4种物质燃烧特性差异明显。自然状态下，玉米

2、粉不能维持阴燃，玉米秸、玉米秸所制热解炭和活性炭3种物料粉末均可维持阴燃。3种物料在阴燃过程中床层收缩特性差异显著，物料内部温度也有一定差别。结合4种物料及其灰分的微观机构，分析其燃烧特性差异的原因。关键词：生物质；燃烧；阴燃；微观结构中图分类号：TQ534文献标识码：A的影响，也发现阻燃物能增加热解炭的产量。0引言A．Williams等总结生物质燃烧产生的污染时，指固体生物质燃烧是生物质能应用的传统方式，出生物质可按其热分析特性来分类。然而，笔者发也是目前工业化应用生物质发电、供热的主要方式，现，热分析特性相似的物料，其物料内部燃烧(阴同时，它还涉及垃圾焚烧、废物处理及火灾等领域。燃)

3、特性有明显差别。为此，本文结合热分析实验许多研究者对生物质燃烧特性进行了分析和总结。和阴燃实验，研究4种固体生物质燃料的燃烧特性，B．M．Jenkins等⋯总结了金属成分对生物质燃烧过并结合4种物料及其灰分的微观机构，分析其燃烧程灰熔点、结渣和污染物排放的影响。D．Ayhan12特性差异的原因。总结了生物质的燃料特性，指出虽然不同生物质结1实验构、工业分析、元素分析结果差异显著，但其氢、硫含量及点火温度范围变化不大。1．1实验原料热分析技术常用来分析燃烧特性和阻燃特性。玉米秸是常见农作物废弃物，目前应用方式主H．A．Hanzade应用热分析仪对瓜子壳、菜籽、松要有直燃和炭化燃烧J，玉米粒

4、等谷物直燃供暖在果、棉渣和橄榄油渣进行了燃烧分析，发现它们的最欧美等地也有较多应用j。从燃烧时间、热量释放大燃烧速率、最大失重量等有明显差别。王惺来说，无论直燃或炭化燃烧，炭的燃烧都非常重要。等应用热分析技术对麦秸、玉米秸、胶合板和松文献[10]表明，生物质炭制备(形成)工艺显著影响木4种生物质压缩颗粒的燃烧特性进行了实验研炭的氧化特性。因此，本文将对玉米秸、玉米、热解究，发现生物质压缩颗粒与煤相比，着火与燃尽温度炭和活性炭4种典型生物质可燃物进行研究。均较低，燃烧迅速且集中；S．Liodakis等对几种阻收集2011年淄博地区产玉米秸秆，对其进行粉燃处理后的林产物进行了热分析，发现阻燃

5、剂碎，制备了玉米秸粉。然后，将部分玉米秸粉在(NH)：HPO和(NH)SO会使这些生物质微分热500％流化床中热解液化，收集该工艺的副产物——重曲线的最大失重峰向低温方向偏移，且使热解后秸秆热解炭。购买淄博桓台活性炭厂生产的秸秆活固体残余物增加。G．J．Grifin_6用热分析仪研究了性炭(玉米秸炭化并经水蒸气活化制得)。从市场3种阻燃物(硫酸铝、硼酸、硼砂)对甘蔗渣燃烧特性购买当年生产的玉米粉。收稿日期：2012-0114基金项目：国家自然科学基金(51076087)；山东省中青年科学家奖励基金(BS2010N,1015)通信作者：何芳(1972一)，女，博士、教授，主要从事生物质能应

6、用方面的研究。hf@sdut．edu．Cn4期何芳等：生物质可燃物燃烧特性实验对比711对这4种生物质原料进行工业分析、元素分析、测。气体产物由Gasboard3100气体分析仪检测。热值测量等，得到其粉体特性如表1所示。由表1温度、质量、气体成分等信号由OMB—DAQ-56、PQ2可看出，玉米粉堆积密度显著高于秸秆粉和秸秆所及相应软件等采集记录。制炭粉。玉米粉和玉米秸粉热值、元素含量差别不大，但秸秆粉灰分含量稍高。表1实验用粉体原料特性(空气干燥基)Table1Propertiesofthepowdermaterialsinexperiments(airdrybasis)图1阴燃实验装

7、置原理Fig．1Schematicofexperimentalset—upforsmoldering2实验结果分析2．14种物料热解特性对比由实验数据经处理后可得4种物料热解的热重曲线(TG)和微分热重曲线(DTG)如图2所示。需1．2热分析实验要说明的是，4种物料中热解炭实验重复性稍差。在热分析仪上对4种物料进行热解实验和燃烧这可能与实验室小型流化床设备喂料不能保证完全实验。热解实验在WCT一1C热重分析仪上进行，反均匀，运行工况