生物质燃料燃烧机理及影响其燃烧的因素分析
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生物质燃料燃烧特性
生物质由C、H、O、N、S等元素组成,是空气中CO2、水和阳光通过光合作
用的产物,且有挥发份高,炭活性高、S、N含量低(S0.1%--1.5%,N0.5%--3%,)灰分低(0.1%--3.0%)等特点,生物质燃料中可燃部分主要为纤维素、半
纤维素、木质素、按质量计量,纤维素占40%--50%,半纤维素20%--40%,木质
素占10%--20%。
由于与化石燃料特性不同,生物质燃料的燃料机理、反应速度及燃料产物成分与化石燃料的相比都有较大的差别。
生物质燃料的燃烧过程主要分为挥发份的析出,燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立阶段。
其燃烧过程的特点:
①水分含量多,燃料需要较高的干燥温度和较长的干燥时间,产生的'烟气体
积较大,排烟损失较高。
②燃料的密度小,结构松散,迎风面积大,易吹起,悬浮段燃烧份额较大。
③发热量低,灰熔点低,炉内温度水平低,组织稳定的燃烧比较困难。
④由于挥发份高,燃料着火温度较低,一般在250—350℃温度下挥发份便大
量析出并开始剧烈燃烧,此时若空气量不足,会增大化学不完全燃烧损失。
⑤会犯分析出燃尽后,受到灰烬包裹和空气渗透困难的影响,焦炭颗粒燃尽
困难,燃烧过度缓慢,如不采取适当的必要措施,将会导致灰烬中残留较多的余碳,增大机械不完全燃烧损失。
⑥秸秆等部分生物质燃料含氯量较高,因此需要对床层部分结构和运行工况
加以特殊考虑,防止其对床层部分的腐蚀。
由此可见,生物质燃烧设备的设计和运行方式的选择应从不同种类生物质燃料特性出发才能保证生物质燃料设备运行的经济性和可靠性,提高生物质开发利用的效率。
生物质颗粒燃烧技术引言:生物质颗粒燃烧技术是一种利用生物质颗粒作为燃料进行燃烧的技术。
生物质颗粒是一种由生物质原料经过粉碎、压制等工艺制成的固体燃料,其主要成分是木质纤维素。
生物质颗粒燃烧技术不仅可以有效利用可再生资源,还能减少环境污染。
本文将介绍生物质颗粒燃烧技术的原理、优势和应用前景。
一、生物质颗粒燃烧技术的原理生物质颗粒燃烧技术的原理是将生物质颗粒投入燃烧器中,通过控制燃烧过程中的氧气供应和燃料投入量,使颗粒燃烧产生高温烟气,进而驱动发电机或产生热能。
在燃烧过程中,生物质颗粒中的碳、氢、氧等元素与氧气发生化学反应,释放出热能。
通过合理调控燃烧过程中的温度、氧气浓度和颗粒尺寸等参数,可以实现高效燃烧,降低能耗和排放。
二、生物质颗粒燃烧技术的优势1. 可再生资源利用:生物质颗粒是利用农林废弃物、秸秆、木屑等生物质资源制成的,具有丰富的来源和可再生的特点,可以有效减少对传统能源的依赖。
2. 环保节能:生物质颗粒燃烧技术相比传统化石燃料燃烧技术更为环保,燃烧过程中产生的二氧化碳可以被植物吸收,形成生物循环;同时,生物质颗粒燃烧设备在烟气净化方面也有较高的效率,能够有效降低颗粒物和氮氧化物的排放。
3. 灵活性强:生物质颗粒燃烧技术适用于各种规模的能源设备,可以用于发电、供热、工业炉窑等多个领域,具有很大的应用潜力。
4. 经济效益好:生物质颗粒燃烧技术的成本相对较低,生物质资源的利用也有利于农村经济发展和农民增收。
三、生物质颗粒燃烧技术的应用前景生物质颗粒燃烧技术在能源领域的应用前景广阔。
首先,生物质颗粒燃烧技术可以用于农村能源供给,解决农村能源问题,提高农民生活质量。
其次,生物质颗粒燃烧技术可以替代传统的煤炭燃烧技术,减少煤炭资源的开采,降低对环境的破坏。
此外,生物质颗粒燃烧技术还可以与其他清洁能源技术相结合,如太阳能、风能等,形成混合能源系统,提供可持续的能源解决方案。
结论:生物质颗粒燃烧技术作为一种环保、可再生的能源利用技术,具有重要的意义和广阔的应用前景。
生物质燃烧的原理
生物质燃烧是指将植物和动物的有机物质在氧气存在下发生燃烧的过程。
其原理如下:
1. 氧气供应:燃烧过程需要氧气的参与。
当生物质燃烧时,空气中的氧气与生物质中的碳、氢、氧等元素发生反应,形成二氧化碳、水蒸气等。
2. 碳氢化合物分解:生物质主要由碳、氢和氧元素组成。
燃烧过程中,由于高温作用下,生物质中的碳氢化合物会分解为水蒸气和一氧化碳,并进一步氧化为二氧化碳。
3. 燃烧反应:在适当的温度下,生物质中的碳、氢、氧等元素与氧气反应,产生水蒸气和二氧化碳,并释放出热能。
4. 热能释放:生物质燃烧的过程是放热反应,即释放出大量热能。
这些热能可以用来进行供热、发电等工业和生活用途。
需要注意的是,生物质燃烧过程中还可能生成一些其他副产物,如氧化氮、硫化物等,这些副产物可能对环境和健康造成负面影响。
因此,在进行生物质燃烧时,需要采取相应的措施进行污染控制和排放处理,以减少对环境的损害。
关于生物质颗粒燃料锅炉燃烧的原理、特点、好处来源:本站原创发布时间:2013-08-01 浏览量:288生物质颗粒燃料是将农业收获的作物中的“废料”进行利用,把看似无用的秸秆、木屑、玉米芯、稻壳等通过压缩成型直接利用的燃料。
让这些东西变废为宝的途径就是需要生物质成型燃料锅炉。
目前,我国城市拥有大量的燃煤锅炉,其中大都分布在城区内及城市周边,由于烧的都是含硫量高的劣质煤,因锅炉无脱硫装置,加上操作低等因素,冒黑烟、硫污染等直接影响了城市及周边的空气质量,为此,取消城市煤锅炉及煤改气、电的呼声很高,且许多城市已采取了行动,但由于气源紧张、电价昂贵,而城市热力又达不到的区域,收效甚微。
用清洁的生物质燃料替代煤,在城市锅炉内使用就成为首选。
但目前大多数锅炉的结构均不适合使用生物质燃料(仍有冒黑烟、粉尘污染等现象),而生物质专用燃料燃烧装置彻底地解决了生物质燃料在锅炉中的燃烧问题。
它根据生物质燃料挥发分大的特点,综合应用了反烧法、煤制气法、悬浮燃烧等多种洁净燃烧技术,使生物质燃料燃烧完全,解决了冒黑烟的本质问题。
生物质颗粒燃料锅炉燃烧工作原理:生物质燃料从加料口或上部均匀地铺在上炉排上,点火后,开启引风机,燃料中的挥发分析出,火焰向下燃烧,在未燃带、悬挂炉排所构成的区域迅速形成高温区,为连续稳定着火创造了条件,小于上炉排间隙且挥发分已燃尽的炙热燃料和未燃尽的微粒,在引风机及重力的作用下,一边燃烧一边向下掉落,落在温度很高的悬挂炉排上稍作停留后继续下落,最后落到下炉排上,未完全燃烧的燃料颗粒继续燃烧,燃尽的灰粒从下炉排落入出灰装置的灰斗,当积灰到一定高度时,打开出灰闸板一并排出。
在燃料下落的过程中,二次配风口补充一定氧气,供悬浮燃烧,三次配风口提供的氧气的为下炉排上的燃烧助燃,完全燃烧后的烟气通过烟气出口通往对流受热面。
大颗粒烟尘通过隔板向上时由于惯性甩入灰斗,稍小的灰尘通过除尘挡板网阻挡又大部分落入灰斗,仅部分极其细小的微粒进入对流受热面,极大地减少了对流受热面的积灰,提高了传热效果。
生物质热解制备生物油燃烧性能实验报告一、实验背景随着全球能源需求的不断增长和传统化石能源的日益枯竭,开发可再生能源成为了当今世界能源领域的重要研究方向。
生物质作为一种丰富的可再生资源,通过热解技术可以转化为生物油,具有替代传统燃油的潜力。
然而,生物油的燃烧性能对于其实际应用至关重要,因此有必要对其进行深入的实验研究。
二、实验目的本实验旨在研究生物质热解制备的生物油的燃烧性能,包括燃烧热值、燃烧稳定性、燃烧产物等方面,为生物油的进一步应用提供数据支持和理论依据。
三、实验材料与设备(一)实验材料1、生物质原料:选取了_____等常见的生物质材料。
2、热解设备:采用了_____型热解炉。
(二)实验设备1、量热仪:用于测量生物油的燃烧热值。
2、燃烧实验台:包括燃烧器、温度传感器、压力传感器等,用于模拟生物油的燃烧过程。
3、气体分析仪:用于分析燃烧产物中的气体成分。
四、实验方法(一)生物质热解将预处理后的生物质原料放入热解炉中,在_____的温度和_____的气氛条件下进行热解反应,得到生物油。
(二)燃烧热值测定使用量热仪,按照标准操作流程,对生物油样品进行燃烧热值测定。
(三)燃烧实验将生物油通过燃烧器进行燃烧,通过温度传感器和压力传感器实时监测燃烧过程中的温度和压力变化,记录燃烧时间和火焰形态等数据。
(四)燃烧产物分析使用气体分析仪对燃烧产物中的一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、氮氧化物(NOₓ)等气体成分进行分析。
五、实验结果与分析(一)燃烧热值实验测定的生物油燃烧热值为_____kJ/kg。
与传统燃油相比,生物油的燃烧热值相对较低,这可能是由于其成分复杂,含有较多的含氧有机物和水分。
(二)燃烧稳定性在燃烧实验中,生物油的燃烧过程较为平稳,但燃烧初期存在一定的点火延迟现象。
燃烧过程中的温度和压力变化较为均匀,没有出现明显的波动,表明生物油具有较好的燃烧稳定性。
(三)燃烧产物燃烧产物分析结果显示,生物油燃烧产生的一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOₓ)含量相对较低,二氧化碳(CO₂)排放量也在可接受范围内。
生物质颗粒燃烧机工作原理
生物质颗粒燃烧机(Biomass Pellet Burner)是一种利用生物质颗粒作为燃料燃烧的设备。
其工作原理主要包括以下几个步骤:
1. 颗粒供给:生物质颗粒通过供给系统进入燃烧机的燃烧室。
2. 点火:点火装置在燃烧室中点燃颗粒。
点火装置可以是电气式的火花点火装置或者是燃烧机内的着火点,点火后开始燃烧。
3. 提供气氛:为了使颗粒能够充分燃烧,燃烧室中维持一定的氧气含量,此时需要通过风机提供空气。
4. 燃烧:燃烧室中的颗粒在火焰的作用下燃烧。
燃烧过程中,生物质颗粒中的碳、氢、氧等元素与空气中的氧气发生氧化反应,产生热能、水蒸气和二氧化碳等产物。
5. 热能传递:燃烧产生的热能通过传热装置传递给所需加热的对象,例如锅炉、干燥设备等。
6. 清灰:生物质颗粒燃烧过程中会生成灰渣,需要定期清理。
一般设计了灰渣处理装置,通过除灰系统将灰渣排出。
总结:生物质颗粒燃烧机通过将生物质颗粒在燃烧室内进行氧化反应,产生热能,通过传热装置传递给所需加热的对象。
同时,通过除灰系统将生成的灰渣排除。
这种技术可以有效利用生物质颗粒的能量,并减少对化石燃料的依赖。
生物燃油燃点生物燃油是指利用生物质资源生产的燃料乙醇和生物柴油,它们都具有可再生性。
生物燃油的燃点是一个重要的物理性质,它决定了燃油在燃烧时所需的温度,对于发动机的设计和使用具有重要影响。
一、生物燃油的燃点生物燃油的燃点是指燃料在空气中被点燃所需的最低温度。
燃点的具体数值受到多种因素的影响,如燃油的成分、温度、压力、氧化速度等。
生物燃油的燃点通常在200℃左右,相对于石化燃油来说略低一些。
二、影响生物燃油燃点的因素生物质资源的种类:生物质资源的种类对生物燃油的燃点有很大影响。
不同的生物质资源在生产生物燃油时,其燃点的数值可能会有所不同。
例如,使用木质纤维素生产的燃料乙醇的燃点通常比使用玉米等谷物生产的燃料乙醇的燃点略高。
生物燃油的纯度:生物燃油的纯度对其燃点也有影响。
一般来说,生物燃油的纯度越高,其燃点数值也就越高。
因此,生物燃油中如果含有杂质或者水分,其燃点可能会降低。
发动机的工作条件:发动机的工作条件也会对生物燃油的燃点产生影响。
例如,在发动机的高温和高压环境下,生物燃油的燃点可能会略有提高。
三、生物燃油燃点的意义生物燃油的燃点对于发动机的设计和使用具有重要意义。
首先,燃点是评价生物燃油燃烧性能的重要指标之一。
燃点越低,说明燃油在较低的温度下就能被点燃,这对于发动机的冷启动和运行有利。
然而,燃点过低也可能导致发动机的早燃和爆震现象,从而影响发动机的效率和寿命。
因此,合适的燃点数值对于发动机的性能和可靠性至关重要。
生物燃油的燃点可以作为评估其与石化燃油相容性的指标。
由于生物燃油和石化燃油的成分和性质存在差异,两者混合使用时可能会相互影响,从而影响发动机的性能和排放。
一般来说,生物燃油与石化燃油的燃点越接近,两者就越相容,混合使用时对发动机性能和排放的影响就越小。
生物燃油的燃点还可以作为评估其质量的重要指标之一。
由于生物质资源的多样性和生产工艺的不同,不同来源和生产工艺的生物燃油的质量可能会有差异。
生物质热电联产技术原理声明:本文内容信息来源于公开渠道,对文中内容的准确性、完整性、及时性或可靠性不作任何保证。
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一、生物质燃烧技术生物质燃烧技术作为生物质热电联产项目的核心技术之一,对于提高能源利用效率和环境保护具有重要意义。
下面将从生物质燃烧技术的基本原理、技术分类、影响因素以及发展趋势等方面进行详细论述。
(一)生物质燃烧基本原理生物质燃烧是指生物质在氧气的作用下进行氧化反应,释放热能的过程。
生物质的燃烧过程可以分为三个阶段:预热、挥发分析出和固定碳燃烧。
在预热阶段,生物质被加热至着火点;在挥发分析出阶段,生物质中的挥发分受热分解并析出;在固定碳燃烧阶段,剩余的固定碳与氧气反应,生成二氧化碳并释放热能。
(二)生物质燃烧技术分类根据生物质燃烧过程中的氧气供应方式和燃烧设备的不同,生物质燃烧技术可以分为以下几类:1、层燃燃烧技术:将生物质燃料铺设在炉排上,通过炉排的移动使燃料逐层燃烧。
这种技术适用于水分含量高、热值较低的生物质燃料。
2、悬浮燃烧技术:将生物质燃料粉碎成微粒,与空气混合后喷入炉膛进行悬浮燃烧。
这种技术燃烧效率高,但要求燃料粒度细、干燥。
3、流化床燃烧技术:将生物质燃料加入流化床中,在流化风的作用下使燃料与空气充分混合并燃烧。
这种技术燃烧效率高、污染排放低,但对燃料适应性较差。
4、气化燃烧技术:将生物质在气化炉中转化为可燃气体,再进行燃烧。
这种技术可以提高燃料利用率和降低污染排放,但气化过程需要消耗一定的能量。
(三)生物质燃烧技术影响因素生物质燃烧技术的效率受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:1、生物质燃料特性:生物质的种类、水分含量、热值等特性对燃烧效率有显著影响。
一般来说,水分含量低、热值高的生物质燃料燃烧效率更高。
2、燃烧设备设计:燃烧设备的结构、炉膛温度、空气供应方式等设计参数对燃烧效率也有重要影响。
合理的设备设计可以提高燃烧效率和降低污染排放。
生物质颗粒燃烧特性分析及其对环境的影响一、简介生物质是一种可再生的能源资源,其生物质颗粒燃烧技术已成为发达国家替代化石能源的主要手段之一。
本文旨在探究生物质颗粒燃烧特性以及其对环境的影响。
二、生物质颗粒燃烧特性1. 燃烧过程生物质颗粒燃烧过程主要包括三个阶段:干燥失重阶段、挥发分解阶段和燃烧灰化阶段。
干燥失重阶段发生在60℃以内,颗粒中水分逐渐蒸发,颗粒开始变得疏松。
挥发分解阶段发生在200℃~400℃之间,颗粒中的挥发性成分开始分解释放出来,此时燃烧的主要能源来源是挥发性有机物。
燃烧灰化阶段发生在400℃之上,颗粒中的无机成分开始熔化,同时燃烧的主要能源来源转为固定碳。
2. 燃烧特性生物质颗粒的燃烧特性与物种、颗粒尺寸、密度、水分、灰分、挥发分等因素有关。
研究表明,生物质颗粒的燃烧温度一般在650℃左右,其燃烧速率较慢,热值较低,产生的灰分多为活性灰。
而以木质为原料的生物质颗粒燃烧温度一般比以秸秆为原料的要高,且燃烧速率和热值也较高。
三、生物质颗粒燃烧对环境的影响1. 大气污染生物质颗粒燃烧会排放氧化物、烟雾、二氧化碳等气体,这些污染物对大气环境具有一定的影响。
其中,氧化物污染物具有致癌性和臭氧生成剂的作用,会引起人类及动物呼吸系统损害;烟雾会对环境产生视觉上的污染;二氧化碳是一种温室气体,其排放会加速全球气候变暖进程。
2. 土壤肥力生物质颗粒燃烧产生的灰分中含有丰富的钾、钙、镁、磷等植物所必需的养分元素,这些营养元素可以为土壤提供丰富的养分,有利于植物生长。
此外,灰分中的钾离子还可以起到抑菌作用,有利于土壤微生物的生长繁殖。
3. 水环境生物质颗粒燃烧后,灰分和未完全燃烧的碳质物质都会被排放到大气中,部分灰分和未燃烧的物质也会随着降雨被冲刷入水体中,对水环境产生一定的污染。
此外,生物质颗粒燃烧排放的氮氧化物、磷等溶解物质也会致使水体富营养化。
四、生物质颗粒燃烧技术发展前景随着能源需求的不断增加和化石能源资源的日益枯竭,生物质颗粒燃烧技术具有广阔的发展前景。
生物质燃料燃烧特性与应用郑陆松 2008031620关键词:生物质燃料、燃烧过程、特性、应用、锅炉摘要:生物质燃料是一种可再生能源,介绍其组成成分,燃烧的一般过程和特点。
根据多种典型生物质燃料的基本组成,着重分析介绍了生物油的燃烧过程、性能特点及在动力机械中的应用。
以锅炉为例具体分析玉米秸秆在其中的层燃燃烧过程和特性。
分析总结了生物质燃烧对锅炉的影响。
1、前言生物质燃料是一种可再生能源,是指依靠太阳光合作用而产生的各种有机物质,是太阳能以化学能的形式存在于生物之中的一种能量形式,直接或间接地来源于植物的光合作用。
被认为是第四大能源,分布广,蕴藏量大。
生物质燃料基本特性生物质的种类很多,一般可分以下5大类:①木质素:木块、木屑、树皮、树根等;②农业废弃物:秸秆、果核、玉米芯、甘蔗皮渣等;③水生植物:藻类、水葫芦等;④油料作物:棉籽、麻籽、油桐等;⑤生活废弃物:城市垃圾、人及牲畜的粪便。
生物质作为有机物燃料是由多种复杂的高分子有机化合物组成的复合体,化学组成主要有:纤维素、半纤维素、木质素和提取物等,这些高分子物质在不同种类生物质、同一种类生物质的不同区域其组成也不同,有些甚至有很大差异。
生物质的可燃成分主要是有机元素如碳、氢、氮和硫,虽然就元素的成分而言,生物质燃料的成分和常规燃料煤炭基本上没什么区别,但正是各成分在数量上的差异导致了生物制燃烧产物与煤炭的差异。
生物质的碳含量普遍在50%左右,低于普通的烟煤,而氢含量则高于烟煤,尤其是挥发份和氧含量远远高于普通烟煤,氧含量超过煤10倍左右。
由于生物质燃料的可燃组分含量相对比较低,因此生物质燃料的低位发热量比一般烟煤低。
在着火燃烧性能方面,生物质燃料的挥发份含量远远高于普通烟煤,导致着火燃烧性能明显高于普通烟煤。
在燃烧污染物生成排放方面,生物质燃料的硫含量仅为0.1 %左右,含氮量和理论氮气容积也低于烟煤,所以总的SO2和NOx生成量都远低于烟煤。
根据秸秆生物质燃料高挥发分、高氧量、低硫份和灰份的基本特性,因此相对于煤炭而言,秸秆生物质具有易燃、清洁环保的特点。
生物质燃料燃烧机理及影响其燃烧的因素分析作者:田仲富等来源:《安徽农业科学》2014年第02期摘要生物质燃料是一种资源储量大、清洁环保的可再生能源,研究其燃烧机理是一项非常有价值的工作。
主要以秸秆燃料为例对生物质燃料的燃烧机理进行详细介绍;分别从炉膛温度、空气量、生物质燃料颗粒尺寸、反应时间、水分含量、灰分含量以及气固混合比等方面对影响生物质燃料燃烧的因素进行详细分析;对生物质燃料燃烧设备的设计有针对性地提出一些建议。
关键词生物质燃料;燃烧;空气过量系数中图分类号S181.3文献标识码A文章编号0517-6611(2014)02-00541-03AbstractBiomass fuel is a kind of resource reserves, clean and renewable energy, study its combustion mechanism is a very valuable work. The combustion mechanism of biomass fuel was introduced in detail with straw fuel as example; and from the furnace temperature, air quantity,biomass fuel particle size, reaction time, moisture content, ash content and gas solid mixing ratio, the influencing factors of biomass fuel combustion were analyzed; finally, some suggestions for designing biomass fuel combustion equipment were put forward.Key wordsBiomass fuel; Combustion; Excess air coefficient随着全球经济的迅猛发展,对能源的消耗也不断地增长,作为人类生存和发展的重要资源——煤碳、天然气以及石油为主的非再生能源将最终被耗尽,在大量使用这些非再生能源的同时会导致一系列严重的环境污染问题。
所以,极大程度地努力提高现有能源的实际利用率,并通过高新科技开发出污染小、可再生的新能源,来逐渐取代那些高污染、非再生的石化能源,是解决人类能源和环境污染等危机问题的主要途径。
目前,在众多的再生能源当中,生物质能是最有开发潜力的,因为其具有资源储量大、清洁环保以及能再生等特点[1]。
生物质燃料燃烧机理是研制生物质燃料燃烧设备的基础,这是因为生物质燃料燃烧机理与煤炭或木材的燃烧机理有很大区别。
为了使生物质燃料燃烧设备能够有较高的燃烧效率和较低的环境污染,对生物质燃料燃烧机理进行详细的研究是一项非常有价值的工作[2]。
为此,笔者查阅相关文献,分析生物质燃料的燃烧机理,并概述影响其燃烧的因素。
1生物质燃料燃烧机理1.1生物质燃料特性生物质燃料的元素组成同煤炭的元素组成是有很大差别的,表1是生物质燃料与煤炭的元素组成对比表1.2生物质燃料的燃烧阶段1.2.1各阶段分析。
生物质燃料的燃烧过程是剧烈的放热/吸热的理化反应。
在燃烧过程中,由于燃料与空气会发生传质、传热过程,所以燃料燃烧所产生的热量会使环境温度升高,升高的环境温度又会加快传质过程的进行。
因此,发生燃烧的前提条件是:不仅要有足够的燃料,而且还要有适当的空气供给和足够的热量供给[4-5]。
生物质燃料的燃烧过程如图1所示。
其燃烧过程可分为:燃料预热、干燥、挥发分析出燃烧和焦炭燃烧4个阶段。
生物质燃料燃烧的各个阶段虽然大都是串行的,但也有相当一部分是重叠进行的,因而没有严格的区分线,每个阶段所需时间和燃料种类、成分和燃烧方式等因素息息相关。
为了使分析更有针对性,以下以秸秆为例,说明其燃烧过程的4个阶段。
(1)预热阶段:把秸秆送进燃烧设备后,用特定的点火方式引燃秸秆表面的可燃物,环境温度会逐渐升高。
(2)干燥阶段:水会在逐渐升高的环境温度中蒸发,使秸秆变得干燥,同时干燥的秸秆继续吸热增温。
(3)挥发分析出燃烧阶段:当温度达到106~110 ℃时,秸秆表面的挥发分会以气体的形式被析出,燃料的结构也开始变得蓬松;温度进一步升高,当达到260~370 ℃时,挥发分首先着火燃烧。
可知,要具备温度和浓度这两个前提条件的情况下,挥发分才能燃烧。
随着秸秆表面挥发分燃烧,其所放出的热能逐渐积累,通过传递和辐射向秸秆内层扩散,进一步使秸秆内层的挥发分被析出,这部分挥发分和氧混合继续燃烧,同时有大量的热量放出,这时挥发分包围了秸秆中剩余的焦炭,炉膛中的氧很难直接接触到焦炭表面,所以焦炭不易燃烧。
挥发分的燃烧为其后的焦炭燃烧准备了热能条件[6]。
(4)焦炭燃烧阶段:随着挥发分的减少,焦炭逐渐与氧接触,使焦炭开始燃烧。
在焦炭的燃烧过程中会不断地产生灰分,燃料内层的焦炭被这些灰分包裹,阻止其继续燃烧。
此时,若不时地搅动或加强炉膛中的供风,都能使剩余的焦炭继续燃烧。
总之,上述燃烧的各个过程可归纳为两大类:吸热反应(预热、干燥和挥发分析出)和放热反应。
挥发分燃烧和焦炭燃烧,前者占燃烧时间15%,但提供总热量的65%,后者占燃烧时间的85%。
2影响生物质燃料燃烧的因素2.1炉膛温度炉膛温度是影响生物质燃料燃烧最直接的因素,在充分考虑焦炭结渣问题的前提下,必须最大程度地提高炉膛的温度,才能促进生物质燃料燃烧的反应速率。
2.2空气量燃烧反应的进程决定于燃料与空气的供给。
燃烧反应会由于空气量供给太少,而使燃料燃烧不完全,进而造成燃料浪费;但空气供给太多,过量的空气将所吸收的热量白白带走,致使燃烧温度降低,燃烧也会相应地变为不稳定。
所以,空气量需有个最佳范围,故空气过量系数的稳定性是保障燃烧过程稳定的前提条件。
2.3生物质燃料颗粒尺寸因固体颗粒反应一般在其表面进行,因而生物质燃料颗粒的表面积越大,对燃烧反应的进行越有利。
颗粒尺寸与其表面积呈反比,所以,应尽量减小生物质燃料颗粒的尺寸,才能提高其燃烧反应效率。
2.4反应时间生物质燃料的燃烧也属于化学反应范畴,所以其燃烧要经过一定的时间才能结束。
充足的反应时间也是生物质燃料完成燃烧反应的重要因素之一。
2.5水分、灰分含量燃烧反应属于放热反应,而水分蒸发恰好会强烈地吸收热量,生物质燃料的燃烧过程属于自维持型燃烧,所以其水分含量不应超过70%,若超过,则需借助辅助燃料助燃。
因燃料中的灰分不可燃,因此生物质燃料灰分含量越高,其热值和燃烧温度越低。
在燃烧过程中内层未燃烧的燃料可能会被灰分包裹,进而使燃料燃烧速度降低,同时灶膛温度达到一定高度时,高灰分含量定会增加熔化量,所以应采取合理的措施,使燃料完全燃烧,同时减少对燃烧炉灶的腐蚀。
2.6气固混合比在燃烧进行时,要有一定的氧扩散到燃料颗粒表面,在燃料燃烧反应的进行过程当中,其内层的灰分会慢慢暴露出来,进而包裹没有燃烧完全的炭。
所以在燃烧过程中应不时搅动来保证合理的气固混合比,才能使灰分剥落并暴露出没有燃烧完全的炭,最终使燃料进行充分的燃烧。
3结论分析表明,温度、空气量和固混合以及反应时间和空间是其(生物质燃料)充分燃烧的三要素。
但是,因参与吸热反应的生物质燃料和参与放热反应的并不是直接接触,因而生物质燃料的吸热只能从灶膛内壁以及火焰的辐射获得。
所以,水分含量不同的生物质燃料,对燃烧设备的要求也有很大差异,水分较大的需很多的热量来保证吸热反应进行,故要尽量使灶膛内壁的温度保持一定高度;对水分含量较小的燃料要注意对灶膛内壁的冷却,以防止灰渣在灶膛内结渣。
应根据不同生物质燃料的燃烧机理,探索不同类型的燃烧技术并研发相应的燃烧设备,以便于提高生物质燃料的燃烧效率。
该研究可为生物质燃料的燃烧特性分析和生物质燃料燃烧设备的设计提供参考。
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