1、生物質型煤的組成結構特點
生物質型煤是指破碎成一定粒度和干燥到一定程度的煤及可燃生物質，按一定比例摻混，加入少量固硫劑，利用生物質中的木質素、纖維素、半纖維素等的粘結與助燃作用，經高壓成型機壓制而成的型煤。由表1可以看出生物質有比較高的揮發分，使得生物質燃料有較低的著火溫度，和煤相比生物質含硫和含氮量均較低，因此燃燒后S02、NOx排放量比化石燃料要小得多，是可再生能源中理想的清潔燃料。所以生物質型煤有比較優越的污染特性，下圖所示為秸稈顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
2、生物質型煤的污染特性2.1有效降低SOx的排放
生物質型煤有效降低SOx排放的原因：固硫添加劑的使用使釋放的硫氧化物大大減少；生物質燃燒形成的微孔組織增大了固硫劑和硫氧化物的接觸時間，何方等人對生物質峰窩煤燃燒后的灰渣進行SEM分析顯示，生物質復合蜂窩煤的灰渣比不含生物質的蜂窩煤灰渣具有更發達的微觀孔隙結構，這種優良的微觀孔隙結構能有效防止固硫劑孔隙堵塞、提高S02氣體與固硫劑的接觸時間和接觸幾率，從而有利于固硫反應的進行，提高蜂窩煤的固硫性能；低溫燃燒時，硫酸鈣生成反應起主要作用，其分解很少；生物質本身具有一定的木質素和腐植酸，它們對二氧化硫有較強的吸附能力和具有巨大的比表面積，延緩二氧化硫的析出速度，增加反應表面；生物質型煤燃燒中形成的灰殼中含有堿金屬與堿土金屬的化合物，它們也能起到一定的固硫作用；還有就是由表1可以看出生物質本身含硫量就低于煤，燃燒后生成的硫氧化物也就比較少。基于這些因素，燃用生物質型煤可以有效降低硫氧化物的排量。
2.1.1固硫劑
目前使用最多的固硫劑為Ca0和Ca (HO)。，陸永琪等使用CaC03也得到了預期的固硫效果，固硫過程就是Ca0和硫氧化物生成固體硫酸鈣的過程。
2.1.2固硫率
生物質型煤固硫效果的好壞可用固硫率來衡量，固硫率是指定質量型煤有效燃燒后，其中灰中的
總硫量與原型煤中總硫量之比，計算公式為：
2.1.3固硫率的影響因素
大量的實驗研究表明固硫率主要受燃燒溫度、Ca/S，通風量、生物質型煤的種類和固硫添加劑等的影響。
(1)燃燒溫度的影響
燃燒溫度對生物質型煤固硫效果有一定影響，固硫率隨溫度升高而略有降低。因為在較高的溫度下燃燒時，固硫產物CaS01有一部分能分解成Ca0和S02，燃燒溫度越高固硫產物的分解越多，固硫率也就越低。何方等人以含木屑的生物質型煤為燃料通過實驗得出：在800℃下燃燒時，生物質復合型煤的固硫率均在90%以上；當溫度在900℃時，固硫產物硫酸鈣開始分解，但分解速度相當慢，生物質復合型煤固硫率比800℃時稍低，但仍在85%以上；在溫度接近1000℃時，硫酸鈣有少量分解，固硫率降低，但降低很少；當溫度超過1000℃時，硫酸鈣分解量增大，固硫率則隨之顯著降低。劉偉軍等人也得出當溫度在850～950℃范圍內控溫燃燒時，相對固硫率可以達到90%，超過1000℃時，生物質型煤的固硫率就會降低。
(2)鈣硫比的影響
型煤燃燒過程中S02的釋放速度往往要大于固硫劑對S02的吸收的速度，反應固體產物也會阻礙S02向固硫劑表面擴散，所以要想得到較高的固硫率，應該加入過量的固硫劑，但實驗表明過高的Ca/S對提高固硫率效果不明顯，龔夢錫認為對高硫煤種，鈣硫比在0. 8-1.0可以減輕對煤質的影響和降低固硫成本；黃海珍通過實驗表明當Ca/S達到2時，固硫率達到最大值，再增大Ca/S，固硫率變化不明顯。金會心等通過實驗得到了相同的結論，并得出在同- Ca/S下，Ca (OH)。的固硫效果最好，Ca0次之，CaC03的固硫效果最差。
(3)通風量的影響
通風量的多少對生物質型煤固硫作用有顯著影響，過量空氣增多，S02的排放濃度提高，反之S02的排放濃度降低。這主要是因為燃料中有充分的機會與氧化合成S02。對于生物質型煤，采用低氧燃燒是降低S02生成的有效方法。
(4)生物質型煤種類的影響
生物質本身就有一定的固硫作用，不同的生物質型煤種類對固硫作用也有影響，研究表明不同的生物質其固硫作用程度不同，鋸末高硫煤型煤平均相對固硫率為40%左右，稻殼高硫煤型煤平均相對固硫率為50%左右。這與生物質原料的組成性質有關，稻殼中的礦物元素要比木屑中的礦物元素豐富得多，相應地能發生固硫反應的堿金屬、堿土金屬就比較多，所以稻殼生物質型煤的固硫率要高一些n“。總的來說就是生物質含量越高，固硫率也就越高。
(5)固硫添加劑的影響
近年來，人們就如何使用添加劑來提高固硫劑的固硫效果做了比較多的研究。已研究的添加劑主要有堿金屬化合物和過渡金屬氧化物，其主要原理為添加劑的加入降低了SO。和Ca0反應的活化能，使得SOx和Ca0的反應更容易進行，同時還可以抑制固硫產物的再分解。何方n“等人使用鐵系固硫添加劑取得了明顯的效果。陸永琪等人在實驗中對有Al。0。添加劑的生物質固硫型煤的灰渣的XPS和XRD分析表明，所固定的硫仍以硫酸鈣的價鍵形態存在，但形成了CaS01、Ca0和Al203的復鹽，其分子式為CaS04.3Ca0·3Al203。由于復鹽的熱穩定性高，并有覆蓋或包裹CaS04晶體表面的作用，從而抑制了CaS04的分解，測得固硫產物的高溫分解率下降了約89%;添加Fe203和Mrl02沒有固硫增強作用，而同時添加Fe203和Mn02對固硫有負影響。何建等通過對生物質型煤加入以鐵系化合物、固體粉末強氧化劑和氯化鈉為脫硫添加劑的實驗發現固硫率達到了95%左右，幾乎完全把煤中的硫固定在爐渣中。強氧化劑能將燃煤中的金屬礦物質催化分解，與二氧化硫和氧氣生成硫酸鹽固體物質，提高固硫效果。鐵系化合物對固硫反應有較高的催化作用。周俊虎等人通過實驗得出一定范圍內催化固硫效果隨添加劑含量增加而提高，但添加劑含量大到一定程度后，效果增加減緩。添加劑的效果還隨溫度變化而變化，在900℃～1100℃這段溫度內，一般來說，溫度越高，則效果有所降低，并且比較了K2C03、NaCl、Na2C03的固硫效果，其固硫效果好壞的順序為：K2C03>NaCl>Na2C03。
2.2比較低的氮氧化物排放量
現代的研究認為氮氧化物有三種不同的生成機理：燃料型氮氧化物、快速型氮氧化物、熱力型氮氧化物。生物質型煤中由于加入了高揮發分的生物質，由表1可以看出生物質本身的含氮量就低于煤，所以生物質型煤燃燒生成的燃料型氮氧化物比較少；由于生物質的加入使得生物質型煤有較低的燃燒溫度，實驗得出生物質型煤的燃燒溫度一般都低于1000℃，屬于低溫燃燒，這樣生物質型煤就不具備生成熱力型氮氧化物的條件，因為熱力型氮氧化物僅在溫度達到1540℃才很顯著；而快速型氮氧化物的總量一般只占氮氧化物總量的5%，不予考慮。劉偉軍等人配制了以鋸末和稻殼為原料的生物質型煤，通過燃燒實驗測得平均換算氮氧化物為42.2mg/m3，這要比煤燃燒時產生的氮氧化物少很多。總之，生物質型煤燃燒時，溫度低，揮發分析出是隨過程漸變的，而且型煤中始終處于低氧或缺氧狀態燃燒，因此，氮氧化物生成會大幅度降低。
2.3降低C02的排放
生物質的燃燒不影響自然界碳的自然循環，因為其轉化過程中排出的C02被新的植物生長過程吸收，碳被循環利用。即使不燃燒利用、不燒荒，生物質也會在自然消化過程中放出CO。，而由植物周期性的生長和衰亡維持自然界的平衡。生物質代替原煤，生物質燃燒產生的C02可視為零。所以生物質型煤中由于使用了生物質代替煤，將會降低C02的排放。國內工業型煤初步應用的實踐己表明，型煤燃燒的節煤率可達10%-12%。加入生物質后由于燃燒性能的改善，節煤效果會更好。若按20%的生物質加入量和10%的節煤率作估算，原煤和生物質的熱值分別取17393和10470kj/kg，則可消減C02為(10470×20%+17693×10%) /17693=21. 8%，可見生物質型煤有比較低的CO2排放。
3、結語
生物質型煤對合理利用生物質能和煤炭資源，減少環境污染具有重要意義。生物質型煤的污染特性對其推廣應用具有重要作用。總結分析生物質型煤的污染特性及其影響因素可以發現，影響生物質型煤污染特性的因素多而復雜，但主要歸結于生物質燃料自身的優點和固硫劑的使用，使得生物質型煤具有較低的硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳排放量，對緩解我國嚴重的污染狀況有重要作用，是一種值得大力推廣的燃料。
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