隨著化石燃料的日益短缺，生物質(zhì)能的開發(fā)和利用已經(jīng)引起世界各國的高度重視。生物質(zhì)與煤混合燃燒發(fā)電和熱解轉(zhuǎn)化技術(shù)是大規(guī)模有效利用生物質(zhì)能的有效途徑之一，可降低C02等溫室氣體及NOx、S02的排放。
生物質(zhì)通常為木材及森林工業(yè)廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便等。生物質(zhì)的利用轉(zhuǎn)化方式主要有熱化學(xué)法、生物化學(xué)法及提取法。
在生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中，熱解起著重要的作用。熱解是指在沒有氣體介質(zhì)氧氣、空氣或蒸汽參與的情況下，通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化，生成固體、液體和氣體產(chǎn)物的過程。生物質(zhì)熱解過程是一個(gè)復(fù)雜的過程，影響生物質(zhì)熱解的運(yùn)行參數(shù)有終端溫度、加熱速率、壓力和滯留時(shí)間、生物質(zhì)顆粒性質(zhì)及其灰成分等，富通新能源生產(chǎn)銷售秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、木屑顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備。
1、生物質(zhì)與煤的混合物共熱解研究現(xiàn)狀
在生物質(zhì)與煤共熱解過程中，生物質(zhì)的熱解總是在煤熱解之前發(fā)生，因此，生物質(zhì)熱解的過程與產(chǎn)物是否對(duì)后續(xù)煤的熱解產(chǎn)生影響，以及熱解工藝參數(shù)的選取和設(shè)備的設(shè)計(jì)等，均成為該領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的重要課題。近年來，國內(nèi)外一些研究者對(duì)生物質(zhì)和煤的混合物共熱解中的協(xié)同反應(yīng)進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)在共熱解過程中發(fā)現(xiàn)其無明顯協(xié)同反應(yīng)；文獻(xiàn)卻得出在共熱解過程中存在協(xié)同反應(yīng)的結(jié)論。等人采用固定床和流化床反應(yīng)器研究煤和生物質(zhì)共熱解，發(fā)現(xiàn)在這2種反應(yīng)器中焦油和揮發(fā)分有一些差別，但不足以證明它們之間有協(xié)同反應(yīng)。而在用波蘭煤和森林殘余物共熱解時(shí)發(fā)現(xiàn)，森林殘余物的半焦超過了煤半焦，混合物中有30%是煤半焦，是單獨(dú)煤熱解產(chǎn)生半焦的3倍，認(rèn)為可能存在協(xié)同反應(yīng)，推測是白樺中的礦物質(zhì)（較高的鉀）對(duì)煤熱解產(chǎn)生了催化作用。文獻(xiàn)用鋸末、稻殼和大同煤按不同比例混合，得到共熱解的轉(zhuǎn)化率為煤與生物質(zhì)各自轉(zhuǎn)化率之和的結(jié)論；文獻(xiàn)利用慢速加熱方法進(jìn)行煤與生物質(zhì)共熱解，煤開始熱解時(shí)，生物質(zhì)已基本上完全熱解，2者之間難以產(chǎn)生協(xié)同反應(yīng)，認(rèn)為煤不能有效地利用生物質(zhì)中富裕的氫。國外學(xué)者采用熱重分析儀和不同類型的反應(yīng)器在單一生物質(zhì)與單一煤種共熱解方面做了大量的研究，但對(duì)協(xié)同反應(yīng)的機(jī)理認(rèn)識(shí)尚有所不同。
由于生物質(zhì)資源具有種類多、分散、季節(jié)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在現(xiàn)有的燃煤發(fā)電裝置上不太可能只利用某一種生物質(zhì)，多種生物質(zhì)的混合物將是大規(guī)模利用生物質(zhì)能的有效途徑，也可以克服某一種生物質(zhì)的缺點(diǎn)（熱值低、易結(jié)焦等1。因此，本文選取了有代表性的木材、林業(yè)廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、草本類植物等多種生物質(zhì)的混合物，研究其與不同煤化程度煤共熱解特性，尋找不同類生物質(zhì)混合物在熱解過程中能否與煤產(chǎn)生協(xié)同怍用，確定合理的生物質(zhì)與不同煤化程度煤共熱解摻混比例，并探討其可能的機(jī)理。
2、生物質(zhì)混合物與不同煤化程度煤的成分分析及熱解試驗(yàn)
本文選取的生物質(zhì)混合物（以下簡稱生物質(zhì)）由華北地區(qū)常見的木屑（楊木和松木）、沙柳枝和葉、旱柳枝和葉、紫花苜蓿、蘆葦、秸稈、稻殼、玉米芯、堿草等13種農(nóng)業(yè)和林業(yè)廢棄物、草木類及不同生長期的薪炭林等生物質(zhì)按相同比例混合。試驗(yàn)所用褐煤、煙煤與貧煤分別取自電廠煤粉倉。試驗(yàn)樣品均為風(fēng)干后的樣品。元素分析采用德國Vario ELIII元素分析儀，工業(yè)分析、發(fā)熱量按ASTM有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。生物質(zhì)和不同煤化程度煤工業(yè)分析和元素分析見表1。
由表1可知，生物質(zhì)密度較小，約為煤的1/2或更小，生物質(zhì)揮發(fā)分約為褐煤、煙煤的2倍，貧煤的6倍，較煤著火容易；生物質(zhì)灰分含量為貧煤的1/5;N、S含量接近褐煤的1/10。
試驗(yàn)采用美國TA公司TGA2050型熱重分析儀研究混合生物質(zhì)與不同煤化程度煤共熱解過程，最高溫度1000℃，最大樣品質(zhì)量19，升溫速率0.1-50℃/min，N2流量l00mL/min。該分析儀的功能包括溫控、差熱測量、熱重及微商測量、溫度測量、真空及氣氛控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
該熱重分析儀標(biāo)稱的溫度最大測量誤差小于±1℃，失重質(zhì)量精度0.2 Jig;試樣均勻摻混，同一試樣均在同一升溫速率下至少重復(fù)2次試驗(yàn)，并確保2條TG(熱重1曲線在相同失重百分?jǐn)?shù)下時(shí)最大誤差在±1℃以下，所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均由計(jì)算機(jī)處理并繪制曲線，因此可以確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
本文采用的升溫速率為50℃/min，熱解終溫1000℃，常壓；生物質(zhì)與煤質(zhì)量混合百分比分別為50:50、33:67、20:80。
3、生物質(zhì)與煤共熱解的試驗(yàn)結(jié)果與特性參數(shù)分析
3.1試驗(yàn)結(jié)果
3.1.1生物質(zhì)或煤單獨(dú)熱解試驗(yàn)結(jié)果
圖1為生物質(zhì)單獨(dú)熱解的TG和DTG(微商熱重1曲線，并以此為例標(biāo)出熱解各特征參數(shù)的位置。揮發(fā)分開始析出溫度tv、終止溫度ts、最大熱解速率tmax。所對(duì)應(yīng)的溫度等參數(shù)均根據(jù)計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)由通用數(shù)學(xué)方法直接得出其準(zhǔn)確值。
圖2為不同煤化程度煤單獨(dú)熱解DTG特性曲線。由圖可知，貧煤水分、揮發(fā)分含量較少，最大熱解速率最低。與煤相比，生物質(zhì)熱解所需溫度較低，其熱解總發(fā)生在比煤熱解溫度低的區(qū)域；煙煤、貧煤熱解曲線有2個(gè)較為明顯的峰值，第1個(gè)峰對(duì)應(yīng)于一次氣體析出，此時(shí)釋放出含有碳、氫和氧的化合物，第2個(gè)峰為熱解的二次氣體析出所造成，主要是甲烷和氫，二次氣體析出峰很低，數(shù)量很少。
表2數(shù)據(jù)為由單獨(dú)熱解曲線得到的各特性參數(shù)，V與C分別表示生物質(zhì)或煤單獨(dú)熱解時(shí)的揮發(fā)分析出質(zhì)量百分含量與半焦質(zhì)量百分含量。生物質(zhì)揮發(fā)分開始析出溫度最低，這歸于生物質(zhì)揮發(fā)分含量最高且易于析出，煤揮發(fā)分的開始析出溫度高于生物質(zhì)揮發(fā)分析出終止溫度，貧煤的揮發(fā)分析出溫度比生物質(zhì)揮發(fā)分終止溫度高出56.9℃，煙煤高出21.6℃，褐煤高出1.7℃，且由圖1可知生物質(zhì)揮發(fā)分釋放持續(xù)時(shí)間較短。
相關(guān)顆粒機(jī)秸稈壓塊機(jī)產(chǎn)品：
1、秸稈顆粒機(jī)
2、木屑顆粒機(jī)
3、秸稈壓塊機(jī)
