生物質(zhì)燃燒特性與分析測試標準
生物質(zhì)能是一種清潔可再生能源，幾乎不含硫、含氮很少，具有CO2近零排放的優(yōu)點。據(jù)估計，地球上每年生物能總量約1400億~1800億千噸，相當于目前世界總能耗的10倍。我國擁有豐富的生物質(zhì)資源，據(jù)2006年的統(tǒng)計，可供開發(fā)的生物質(zhì)資源至少能達到5.4億噸標準煤。其中，每年農(nóng)作物秸稈量有7.2億噸，林業(yè)剩余物質(zhì)資源1.25億多噸。在生物質(zhì)的各種利用轉化途徑中，生物質(zhì)燃燒技術無疑是目前適合我國國情的、生物質(zhì)大規(guī)模高效潔凈利用途徑中成熟、簡便可行的方法之一，其推廣應用對于推動我國生物質(zhì)能利用技術的發(fā)展、保護環(huán)境與改善生態(tài)、提高農(nóng)民生活水平等具有重要作用。
圖一所示為某玉米稈與黃陵煙煤在空氣氣氛下的TD—DTG曲線。由圖一可知，生物質(zhì)燃燒與煤燃燒過程相似，可大致分為預熱干燥、揮發(fā)分的析出、燃燒與焦炭形成和殘余焦炭的燃燒、燃盡三個階段。但生物質(zhì)揮發(fā)分析出溫度和最大失重速率峰值低于煤，更易著火燃燒表現(xiàn)出與煤不同的燃燒特性。實驗表明直接將燃煤鍋爐改裝成生物質(zhì)旺旺會出現(xiàn)很大問題，因此生物質(zhì)燃燒設備的設計和運行方式的選擇須從生物質(zhì)燃燒特性出發(fā)，才能保證運行的經(jīng)濟性和可靠性。
表一所示為幾種常見生物質(zhì)燃料和煤的常規(guī)分析。與煤相比，生物質(zhì)中的揮發(fā)含量高、固定碳和灰分含量低，元素組成中碳含量低、氧含量高而熱值低，這正是兩者燃燒特性有很大差別的原因。然而，國內(nèi)有關生物質(zhì)常規(guī)特性的分析測試大部分仍采用原有的煤的分析測試標準，與生物質(zhì)的實際特性并不相符。美國材料與ASTM出臺了專門的生物質(zhì)分析標準。
生物質(zhì)灰中的大量堿金屬(K、Na)在燃燒過程中的揮發(fā)遷徙極易造成聚團、結渣和腐蝕等，其含量的準確測定顯得尤為重要。表2所示為在國標和ASTM標準下生物質(zhì)灰成分的測定結果。
由表二可知，在兩個不同標準下，生物質(zhì)的灰成分差別很大，而ASTM標準則更加符合實際應用過程。燃燒設備及受熱面等的高溫氯腐蝕是生物質(zhì)燃燒應用中需要面對的另一個重要問題，在生物質(zhì)的常規(guī)測試分析中補充測量生物質(zhì)中的氯含量非常必要。為了研究和利用生物質(zhì)能，我國應盡快研究制定出相應的生物質(zhì)分析測試的標準方法。
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