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生物質(zhì)顆粒的燃燒過(guò)程
直接燃燒是一種比較常用的、直接的和商業(yè)可行的從生物質(zhì)中提取能量的方式。從供能植物到農(nóng)業(yè)渣滓和廢棄材料,燃燒系統(tǒng)幾乎利用了各種形式的生物燃料。而它們的燃燒過(guò)程相當(dāng),一般分為4個(gè)過(guò)程:
1、生物質(zhì)中水的蒸發(fā)過(guò)程,即使經(jīng)過(guò)數(shù)年干燥的木材,其細(xì)胞結(jié)構(gòu)中仍含有15%~20%的水;
2、生物質(zhì)中氣/汽化成分的釋放,這不僅僅是煙囪中釋放的氣體,還包括部分可供燃燒的蒸汽混合物和蒸發(fā)的焦油;
3、釋放的氣體與空氣中的氧在高溫下燃燒,并產(chǎn)生高溫分解物的噴射;
4、木材中的剩余物(主要是碳)燃燒,在完全燃燒條件下,木材中的能量完全釋放,木材完全轉(zhuǎn)變?yōu)榛覡a。
這一過(guò)程的主要問(wèn)題是低效率。如上所述,溢出的火苗和可燃燒氣體使絕大多數(shù)的熱無(wú)法利用而白白浪費(fèi)。以木材燃燒制沸水過(guò)程而言,1立方米干木材含10GJ能量,而使1L水提高1℃需要412KJ的熱能,所以煮沸1L水需要少于400KJ的能量,數(shù)值上僅相當(dāng)于40立方厘米的木材僅是一根小樹(shù)枝而已??蓪?shí)際上在一個(gè)小的火爐上,我們大概需要至少50倍的木材,即效率不超過(guò)2%。選擇使用生物質(zhì)燃料顆粒的企業(yè)除了燃燒機(jī)自身帶來(lái)的節(jié)能環(huán)保,在用料上也是為了環(huán)境環(huán)保效益。
生物質(zhì)顆粒特點(diǎn):
1、使用燃料:木屑顆?;蚪斩掝w粒生物質(zhì)燃料。
2、沸騰式半氣化燃燒加切線旋流式配風(fēng)設(shè)計(jì),使得燃料及燃燒完全。
3、設(shè)備在微壓狀態(tài)下運(yùn)行不發(fā)生回火和脫火現(xiàn)象。
4、熱負(fù)荷 調(diào)節(jié)范圍寬:燃燒機(jī)熱負(fù)荷可在額定負(fù)荷的30%-120%范圍內(nèi)快速調(diào)節(jié),起動(dòng)塊反應(yīng)靈敏。
5、無(wú)污染環(huán)保效益明顯:以可再生生物質(zhì)能源為燃料,實(shí)現(xiàn)了能源的可持續(xù)利用。采用低溫分段燃燒技術(shù)、煙氣中氮的氧化物、2氧化硫、灰塵等排放低,是煤爐等徍的替代品。
6、無(wú)焦油、廢水等各種廢棄物排放:采用高溫燃?xì)庵苯尤紵夹g(shù),焦油等以氣態(tài)的形式直接燃燒, 解決了生物質(zhì)氣化焦油含量高的技術(shù)難題,避免了水洗焦油帶來(lái)的水質(zhì)二次污染。
7、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便:采用自動(dòng)給料,風(fēng)力除灰,操作簡(jiǎn)單,工作量小,單人值班即可。
8、投資省,運(yùn)行費(fèi)用低:生物質(zhì)燃燒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,用于各種鍋爐時(shí)改造費(fèi)用低。
生物質(zhì)顆粒燃料熱值與原料有關(guān)
1、農(nóng)業(yè)原料如:秸稈類、花生殼、等等,農(nóng)業(yè)原料的顆粒燃料熱值一般在3000-4200KCAL/KG左右。
2、林業(yè)原料如:鋸沫、竹粉、樹(shù)葉(松針熱值很高)、樹(shù)皮等等,林業(yè)原料的顆粒燃料熱值普遍較高在4200-5000KCAL/KG左右。但是林業(yè)類的顆粒燃料經(jīng)過(guò)碳化后其熱值不低于7000KCAL/KG,而標(biāo)準(zhǔn)煤的要求熱值也就是7000KCAL/KG。在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),進(jìn)行國(guó)家層面的生物質(zhì)資源評(píng)估,對(duì)生物質(zhì)能源企業(yè)加強(qiáng)環(huán)境考核,研究關(guān)鍵技術(shù),建立法律、法規(guī)和加強(qiáng)國(guó)家支持力度等有效手段,解決處理好生物質(zhì)能源發(fā)展說(shuō)面臨的各種問(wèn)題,為我國(guó)能源戰(zhàn)略與環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)力量。
3、還有的工業(yè)廢料如:污水處理廠的污泥,煙廠的煙渣,藥廠的藥渣,牲畜的糞便,醋廠的醋渣,糖廠的糖渣等等,只要是植物,均可加工成生物質(zhì)顆粒燃料。這些因?yàn)樵系牟淮_定性,熱值也會(huì)有所差異。
生物質(zhì)顆粒燃燒的四個(gè)階段
1、預(yù)熱階段:把生物質(zhì)燃燒顆粒送進(jìn)燃燒設(shè)備后,用特定的點(diǎn)火方式引燃表面的可燃物,環(huán)境溫度會(huì)逐漸升高。
2、干燥階段:水會(huì)在逐漸升高的環(huán)境溫度中蒸發(fā),使生物質(zhì)變得干燥,同時(shí)干燥的部分繼續(xù)吸熱增溫。
3、揮發(fā)分析出燃燒階段:當(dāng)溫度達(dá)到106-110℃時(shí),表面的揮發(fā)分會(huì)以氣體的形式被析出,燃料的結(jié)構(gòu)也開(kāi)始變得蓬松; 溫度進(jìn)一步升高,當(dāng)達(dá)到260-370℃時(shí),揮發(fā)分首先著火燃燒。也就是說(shuō)要具備溫度和濃度這兩個(gè)前提條件的情況下,才能燃燒。
4、焦炭燃燒階段:隨著揮發(fā)分的減少,焦炭逐漸與氧接觸,使焦炭開(kāi)始燃燒,在焦炭的燃燒過(guò)程中會(huì)不斷地產(chǎn)生灰分,燃料內(nèi)層的焦炭被這些灰分包裹,阻止其繼續(xù)燃燒。此時(shí),若不時(shí)地?cái)噭?dòng)或加強(qiáng)爐膛中的供風(fēng),都能使剩余的焦炭繼續(xù)燃燒。
以上便是生物質(zhì)燃燒顆粒的燃燒過(guò)程,這個(gè)四個(gè)過(guò)程往往被分為兩大類:吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)。吸熱反應(yīng)包括上文所講的預(yù)熱、干燥和揮發(fā)分析出這三個(gè)階段,而放熱反應(yīng)則指第四個(gè)階段——焦炭燃燒階段。了解了上面所講的四個(gè)階段,才能將其燃燒的更充分,更加節(jié)約資源。以秸稈為例,秸稈被鋸末制粒機(jī)壓成壓塊燃料之后,燃燒效率由20%提高到80%以上。