生物质与煤混燃研究分析

008年第4期(总第124期)应用能源技术生物质与煤混燃硏究分析宋国庆,王志珣(哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046)摘要:通过对生物质与煤混燃的研究方法、优势、燃烧特性以及研究结论的介绍,阐明充分开发生物质资源,进行生物质与煤共燃的研究对解决我国能源问题具有现实意义。关键词:生物质;煤;混燃中图分类号:TK6文献标识码:A文章编号: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前言源的廉价技术是非常适合中国国情的。作为清洁的可再生能源,生物质能的利用已1研究方法成为全世界的共识。我国生物质资源丰富,生物共燃的主要方式质占一次能源总量的33%,是仅次于煤的第二大(1)直接共燃:即直接将生物质混入煤中进行能源。同时我国又是一个由于烧煤而引起的污燃烧或生物质与煤使用不同的预处理装置与燃染排放很严重的发展中国家,生物质被喻为即时烧器。利用的绿色煤炭,具有挥发分和炭活性高,N和S(2)生物质焦炭与煤共燃:通过将生物质在含量低,灰分低,与煤共燃可以降低其硫氧化物、300-400℃下热解,可以将生物质转化为高产率氮氧化物及烟尘的含量同时生物质燃烧过程具(0%~80%)的生物质焦炭然后将生物质焦炭有CQ2零排放的特点。这对于缓解日益严重的与煤共燃。温室效应”有着特殊的意义。因此发展生物质与生物质与煤共燃燃烧性质的研究主要是利用煤混合燃烧这种既能脱除污染又能利用再生能热分析技术所得的T-DG曲线进行。利用T中国煤化工温度Th,最大燃收稿日期:2008-03-15修订稿日期:2008-03-21烧速CN/))mean,燃尽作者简介:宋国庆(1980-),男黑龙江省拜泉县人,毕业于哈尔滨理工大学热能与动力工程专业助理工程温度Th等参数。可以对一种煤和几种生物质以师,从事锅炉设计工作。及它们以不同的比例所得的混合试样进行燃烧特应用能源技术2008年第4期(总第124期)性分析。比如在STA49C型热综合分析仪上对3共燃的燃烧特性分析各试样进行燃烧特性试验,工作气氛为N2和O2,3.1着火温度流量分别为80 ml/min、20 ml/min,升温速率为着火温度是燃料氧化反应速度突变的温度,30℃/min,温度变化范围为20-1200℃。每个试表现反映现象是燃料发生着火时的温度采用不样重量约50mg。其数值根据自己的实验需要进同实验仪器去测定着火温度方法也不相同。行修改。着火温度在热天平上的确定方法最常用的是2生物质与煤共燃的优势TG-DTG法,在DrG曲线上,过峰值作垂线与TG21CO2等温室气体的减排交于一点A,过A点作TG曲线的切线,该切线与由于生物质在燃烧过程中排放出的CO2与过始终开始点平行于温度轴的直线的交点B所其生长过程中所吸收的一样多,所以生物质燃烧对应的温度定义为着火温度。如图1所示。对空气CO2的净排放为零。同时由于燃烧生物质剩余物减少了其自然腐烂所产生的CH,进一步减少了温室气体的排放,因而它是目前最经济可行的减排CO2手段之一。22NO,的排放加入生物质与煤共燃能够降低NO,的排放浓度主要原因①生物质含有大量挥发分,在低温下迅速析出进而燃烧,形成生物质挥发分与煤抢氧燃烧,从而形成较低氧气浓度,有利于还原物质(C和CO等)对NO2的还原分解反应,减少NO4图1着火温度的确定的生成;②生物质本身N含量比煤少得多,故生生物质燃料挥发分比例一般都较高,通常可物质与煤O2共燃过程中生成NO2的数量也会降达60%~90%,且热解释放挥发分的温度较低低;③燃烧过程中生物质释放出的挥发分与煤相(约250~350℃),因而生物质与煤共燃可以大大比更富NH,而后者则更富HCN。NH3能够分解降低煤的点火温度。表1列出了部分煤与生物质成NH2和NH,它们能够将NO还原成N2,从而起的挥发分含量与着火温度。一般认为当不同燃料到降低NO,作用;而HCN能在O2的作用下分解混合燃烧时,着火特性偏于易着火的燃料因而在成NCO,它进一步与NO反应会生成污染物N2O。混燃中,即使混入小部分生物质也可大大降低煤23SO2的排放的着火温度,提高煤点火性能。SO2的排放量主要决定于燃料中S的输入豪1煤种和生物质与著火温度的关系2,量,因为在煤的燃烧过程中80%-100%的燃料ST℃会转变成SO2。据研究,大部分生物质含硫量极少或不含(如木质燃料的S含量约为0.01%~0.04%,谷壳为0.05%,花生壳为0.02%),因而贫煤11420~510通过将生物质与煤共燃能够有效降低SO2的排放无烟煤500~610量,减排的效果因共燃生物质和煤种S含量的不中国煤化工℃同而不同。同时,多数生物质灰分中含有大量碱CNMHG金属或碱土金属的氧化物,能够与SO2反应生成生物质硫酸盐,起到固硫剂的作用白桦树树皮4482802008年第4期(总第124期)应用能源技术32燃尽特性分析3.3发热量从TGA和DTGA曲线可以看出,对于单纯的生物质的发热比煤低,从500kJkg(人畜粪生物质来说,在600℃以后,TGA曲线趋于平直,便)到20003kg(木材)不等,而煤可达300yDTGA曲线波动于零值附近,为便于进行比较以¨kg以上。因此,在生物质与煤共燃时会造成锅炉树枝的初始燃尽温度565℃作为参比温度,用f表输出功率的下降效率的降低因而也限制了掺混示燃尽率。比例。在原有锅炉设备上掺混生物质燃烧,掺混图2给出的温度为565℃时的各种试样的燃比例一般为3%,最高不超过5%。尽率来看在煤中加入生物质后在较低的温度下4结论即可获得较好的燃尽性,混合燃料的燃尽率高于(1)单一生物质燃烧主要集中于燃烧前期,单两种单一燃料的加权平均值。这是因为在煤中加一煤燃烧主要集中于燃烧后期。在生物质与煤混入生物质后,燃烧的最大速率有前移的趋势,因此烧的情况下,燃烧过程明显地分成两个燃烧阶段,燃尽所需的时间较煤来说缩短所处的温度降低。随着煤的混合比重加大燃烧过程逐渐集中于燃图3中给出了各种试样的最大燃烧速率和相应的烧后期。温度曲线,对于单一的生物质来说,燃烧的最大速(2)生物质的挥发分初析温度要远低于煤的率出现在燃烧前期所处的温度低于350℃;而对挥发分初析温度,使得着火燃烧提前。在煤中摻于单一的煤来说,燃烧的最大速率出现的时间较生物质后,可以改善煤的着火性能。在煤和生晚所处的温度较高,大于50℃。生物质和煤混物质混烧时,最大燃烧速率有前移的趋势,同时可烧的情形介于两者之间随着煤粉混合的比例增以获得更好的燃尽特性大,燃烧的最大速率出现的时间和温度后移。(3)生物质的发热量低,在燃烧的过程中放95热比较均匀,单一煤燃烧放热几乎全部集中于燃烧后期。在煤中加入生物质后,可以改善燃烧放85热的分布状况,对于燃烧前期的放热有增进作用,可以提高生物质的利用率。5结语用可再生能源的生物质来提高不可再生能源混合比例煤的使用效率,减少其环境污染,增加其使用年限,即生物质与煤共燃的研究,正是实现能源可持图2各种试样的燃尽曲线续发展的有效措施之一。充分开发生物质资源,进行生物质与煤共燃的研究对解决我国能源污染燃烧失重速夷问题有重要作用。参考文献00400[1]段菁春,肖军,王杰林,庄新国.生物质与煤共燃研究[门].电站系统工程,200(20):1某:叶=1:15煤:枝=1:12]肖军,段菁春,王华,庄新国.生物质与煤共燃研究6煤:叶=3:1煤:枝=3:1Ⅱ)燃烧性质分析[刀.煤炭转化:2003,26(2).苇懣十譫女丽生物质与煤混烧的中国煤化工试样编号2002,17(101)CNMHG物质与煤混合燃烧图3个种试样最大燃烧失重速率和对应温度实验[燃烧科学与技术,200,8(4)