煤炭是不可再生的化石能源，其過度消費和燃燒引發的環境污染已引起世界各國的關注。生物質能因其來源廣、低污染、C02零排放量、可再生而倍受世界各國的重視。生物質型煤作為生物質和煤利用的有效途徑，許多國家對其進行了大量的研究。如日本開發了成型壓力可達2～4t/cm2的高壓力成型設備。土耳其把褐煤和糖蜜、松果、橄欖樹廢物、鋸木、造紙廢液、廢棉等混合，在50～25MPa成型壓力下（通過顆粒機、秸稈壓塊機壓制）制取燃料型煤，尼泊爾利用廢棉和褐煤成型制取燃料型煤，美國利用生物質和原煤成型制取的燒烤型煤等。國內清華大學、浙江大學、貴州工業大學、哈爾濱理工大學、河南理工大學等也對其作了不同程度的研究。
    筆者采用自行設計的實驗臺研究了小麥秸稈和陜西神木煙煤、焦作無煙煤制成的單顆粒生物質型煤的燃燒特性和影響因素。
1、實驗部分
1.1樣品的制備
原料煤為陜西神木煙煤和焦作無煙煤，粉碎至3mm以下，煤質特征見表１。粘結劑為河南理工大學開發的小麥秸稈生物質粘結劑。平頂山煙煤與生物質粘結劑按7:3的比例混合，無煙煤較難成型，與生物質粘結劑按6:4的比例混合，將配置好的煤與粘結劑混合物裝入成型磨具，在SBY - 10T萬能試驗壓力機上按試驗要求成型，成型壓力27.9～75, 7MPa．自然晾干，生物質型煤煤質特征見表1。
 
1.2單顆粒型煤燃燒實驗設備及實驗條件
    單顆粒型煤的燃燒實驗在自行設計的實驗臺上進行，如圖1所示。由控溫爐、電子天平( BSS224S型)、支架3個部分組成。型煤質量為22g左右。試驗時先將爐溫升至設定溫度，之后迅速將型煤放入爐膛，由電子天平記錄燃燒過程中型煤的失重情況。每組樣品重復3次，取平均值繪制失重率曲線。
2、單顆粒生物質型煤燃燒實驗結果及分析
2.1單顆粒生物質型煤燃燒過程分析
    圖2為單顆粒生物質型煤燃燒失重過程曲線。開始階段，由于生物質分解及煤中揮發分釋放，失重率隨時間變化很快，呈指數規律。隨著燃燒的進行，揮發分釋放減少，焦炭開始燃燒，但燃燒速度較慢，使失重率增加趨勢越來越小，直至最后幾乎達到一個定值，完成整個燃燒反應。

    由圖2還可以看出，單顆粒生物質型煤燃燒失重過程可以明顯分為2個階段，第一階段主要為揮發分釋放和燃燒；第二階段主要為焦炭燃燒。
2.2爐膛溫度對生物質型煤燃燒的影響
    圖3、圖4為不同爐溫條件下單顆粒型煤燃燒的失重率變化曲線。由圖3和圖4可以看出，隨著爐膛溫度的升高，型煤燃燒失重率明顯增加。這是因為爐膛溫度升高，熱輻射增強，型煤單位時間內吸收的熱量增多，使有機物分解、揮發分及焦炭燃燒速度加快，且爐膛溫度對無煙煤型煤燃燒速度的影響比煙煤型煤更為明顯，900℃時焦作無煙煤型煤的失重速率明顯高于400℃和600℃時的失重速率。
    圖3、圖4還表明，在燃燒初始階段，燃燒加速度（失重速率變化率）明顯大于燃燒過程后期，且初始燃燒階段的時間在燃燒過程中較短，隨著爐膛溫度的提高，這一階段的時間縮短。
2.3成型壓力對生物質型煤燃燒的影響

    成型壓力對生物質型煤本身的作用主要表現在，隨著成型壓力的增加，型煤內部結構中生物質與煤粒、生物質與生物質及煤粒與媒粒之間的空隙變小，整個型煤的致密度增加，型煤的機械性能越好。對燃燒而言，一方面，致密度的增加加大了生物質型煤燃燒過程中內部的傳熱，有利于燃燒；另一方面，致密度的增加減小了型煤內部的空隙率，使得氧氣及揮發物、燃燒產物在型煤內部的擴散阻力加大，不利于燃燒。

    圖5、圖6為不同成型壓力生產的陜西神木型煤和焦作型煤的失重率變化曲線。從圖可以看出，在試驗成型壓力范圍內，隨著成型壓力的增加，燃燒失重率略有降低，但成型壓力對型煤燃燒速率沒有顯著影響。
3、結論
    單顆粒生物質型煤的燃燒過程可以分為揮發分燃燒和固定碳的燃燒2個階段。不同實驗條件下單顆粒生物質型煤燃燒實驗表明，爐膛溫度越高，型煤燃燒失重率越大。在實驗成型壓力范圍內，成型壓力對生物質型煤燃燒速度沒有明顯影響。
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