生物質(zhì)燃料燃燒

　　生物質(zhì)燃料是一種可再生能源，是指依靠太陽光合作用而產(chǎn)生的各種有機(jī)物質(zhì)，是太陽能以化學(xué)能的形式存在于生物之中的一種能量形式，直接或間接地來源于植物的光合作用。被認(rèn)為是第四大能源，分布廣，蘊(yùn)藏量大。 生物質(zhì)燃料基本特性

　　生物質(zhì)的種類很多，一般可分以下5大類： ①木質(zhì)素：木塊、木屑、樹皮、樹根等; ②農(nóng)業(yè)廢棄物：秸稈、果核、玉米芯、甘蔗皮渣等; ③水生植物：藻類、水葫蘆等; ④油料作物：棉籽、麻籽、油桐等;⑤生活廢棄物：城市垃圾、人及牲畜的糞便。

　　生物質(zhì)作為有機(jī)物燃料是由多種復(fù)雜的高分子有機(jī)化合物組成的復(fù)合體，化學(xué)組成主要有：纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和提取物等，這些高分子物質(zhì)在不同種類生物質(zhì)、同一種類生物質(zhì)的不同區(qū)域其組成也不同，有些甚至有很大差異。 生物質(zhì)的可燃成分主要是有機(jī)元素如碳、氫、氮和硫，雖然就元素的成分而言，生物質(zhì)燃料的成分和常規(guī)燃料煤炭基本上沒什么區(qū)別，但正是各成分在數(shù)量上的差異導(dǎo)致了生物制燃燒產(chǎn)物與煤炭的差異。生物質(zhì)的碳含量普遍在 50%左右，低于普通的煙煤，而氫含量則高于煙煤，尤其是揮發(fā)份和氧含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通煙煤，氧含量超過煤10倍左右。由于生物質(zhì)燃料的可燃組分含量相對比較低，因此生物質(zhì)燃料的低位發(fā)熱量比一般煙煤低。在著火燃燒性能方面，生物質(zhì)燃料的揮發(fā)份含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通煙煤，導(dǎo)致著火燃燒性能明顯高于普通煙煤。在燃燒污染物生成排放方面，生物質(zhì)燃料的硫含量僅為0.1 %左右，含氮量和理論氮?dú)馊莘e也低于煙煤，所以總的 SO2和NOx生成量都遠(yuǎn)低于煙煤。根據(jù)秸稈生物質(zhì)燃料高揮發(fā)分、高氧量、低硫份和灰份的基本特性，因此相對于煤炭而言，秸稈生物質(zhì)具有易燃、清潔環(huán)保的特點(diǎn)。

　　生物質(zhì)燃料：

　　1生物質(zhì)燃料燃燒過程分析：

　　生物質(zhì)燃料的燃燒過程主要分為揮發(fā)分的析出、燃燒和殘余焦炭的燃燒、燃盡兩個獨(dú)立階段。其燃燒過程的特點(diǎn)是：

　　(1)生物質(zhì)水分含量較多，燃燒需要較高的干燥溫度和較長的干燥時間，產(chǎn)生的煙氣體積較大，排煙熱損失較高。

　　(2)生物質(zhì)燃料的密度小，結(jié)構(gòu)比較松散，迎風(fēng)面積大，容易被吹起。懸浮燃燒的比例較大。

　　(3)由于生物質(zhì)發(fā)熱量低，低位發(fā)熱值約為12.6 MJ/kg，爐內(nèi)溫度偏低，組織穩(wěn)定的燃燒比較困難。

　　(4)由于生物質(zhì)揮發(fā)分含量高，燃料著火溫度較低，一般在250～350℃溫度下?lián)]發(fā)分就大量析出，并開始劇烈燃燒，此時若空氣供應(yīng)量不足。將會增大燃料的不完全燃燒損失。

　　(5)揮發(fā)分析出燃盡后，受到灰燼包裹和空氣滲透困難的影響，焦炭顆粒燃燒速度緩慢，燃盡困難，如不采取適當(dāng)?shù)拇胧?，將會?dǎo)致灰燼中殘留較多的余碳，增大機(jī)械不完全燃燒損失。

　　目前，生物質(zhì)的利用技術(shù)主要有生物質(zhì)的氣化發(fā)電、熱解液化和直接燃燒發(fā)電等。在實(shí)際應(yīng)用過程中，生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電應(yīng)用較為廣泛，直接燃燒技術(shù)是最簡便可行的高效利用生物質(zhì)資源的方式之一。 生物質(zhì)直接燃燒是將生物質(zhì)直接作為燃料燃燒，燃燒產(chǎn)生的能量主要用于發(fā)電或集中供熱等。

　　2、生物質(zhì)直接燃燒具有如下特點(diǎn):

　　一、 生物質(zhì)燃燒所釋放出的 CO2大體相當(dāng)于其生長時通過光合作用所吸收的CO2，因此可以認(rèn)為是CO2的零排放，有助于緩解溫室效應(yīng);

　　二、 生物質(zhì)的燃燒產(chǎn)物用途廣泛，灰渣可加以綜合利用;

　　三、 生物質(zhì)燃料可與礦物質(zhì)燃料混合燃燒，既可以減少運(yùn)行成本，提高燃燒效率，又可以降低SO2、NOx 等有害氣體的排放濃度;

　　四、 采用生物質(zhì)燃燒設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)各種生物質(zhì)資源的減量化、無害化和資源化。 由于生物質(zhì)燃料特性與化石燃料不同，從而導(dǎo)致了生物質(zhì)燃料在燃燒過程中的燃燒機(jī)理、反應(yīng)速度以及燃燒產(chǎn)物的成分與化石燃料相比也都存在較大差別，表現(xiàn)出不同于化石燃料的燃燒特性。生物質(zhì)的 n(H)/n(C)比和n (O)/n(C)值均比煤要高，而且生物質(zhì)的幾種主要成分中半纖維素在o225350 c～分解o325375 C～分解，木質(zhì)素在 o310400C～分解 ，因此其著火特性與煤相比存在差異生物質(zhì)的直接燃燒利用技術(shù)，一般是將生物質(zhì)進(jìn)行成型預(yù)處理，尤其是秸稈類生物質(zhì)。成型技術(shù)是指在一定溫度、壓力下，將分散的、沒有一定形狀的生物質(zhì)壓制成具有一定形狀、密度較大的成型燃料。生物質(zhì)成型工藝為：秸稈收集—干燥—破碎—熱壓—成型。成型燃料其密度可達(dá)39001350 kg/m～，便于貯存和運(yùn)輸,燃燒性能好。 為了研究生物質(zhì)燃料與煤炭著火燃燒特性的差異，以生物油為例進(jìn)行說明。

　　生物油性質(zhì)：

　　生物油是由不同組分組成的混合物.它是由生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素解聚和分裂而成。因此，生物油和化石燃料油的元素組成是不同的。與化石燃料油相比。生物油中水分多。氧元素含量較高，粘度較高，密度大，殘?zhí)柯矢?，pH值小，碳元素、氫元素和硫元素含量較低。生物油巾含有酸、醇、醛、酮和酚類等400多種有機(jī)物，它們在長時間存放或加熱后會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此生物油儲存穩(wěn)定性較差且易老化

　　生物油燃燒特性：

　　生物油的理化性質(zhì)對其燃燒行為有相當(dāng)大的影響。由于不揮發(fā)組分的含量較高，因此生物油是可燃的，但不是易燃的。生物油十六烷值為13—14，熱值約為柴油的1/2。理論上講，生物油可以替代化石燃料成為熱力設(shè)備的燃料。