生物质燃料特性

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生物质燃料特性范文第1篇

关键字：生物质热解乳化燃料，马尔文粒度分析仪，平均直径，粘度

中图分类号：G633 文献标识码： A 文章编号：

1 前言

生物质热解乳化燃油具有很多特点，如酸性强、粘度高、制备灵活等等，它还具有柴油的一些特性，制备资源丰富，作为替代燃料，将其应用到动力装置中却存在一定的难度。目前，众多国内外内燃机界学者一直通过各种途径对其研制并进行发动机特性实验，已经取得了一定的成果。Valentin Soloiu[1]等人对制备出的生物质碳浆-柴油乳化燃料的喷雾特性和燃烧特性进行了实验研究，发现该乳化燃料属于非牛顿流体，雾化后的索特平均直径在40 μm左右，是柴油（25 μm）的1.6倍；乳化燃料产生的NOx排放比柴油的高，但烟度较柴油的低。Jay[2]在一台共轨柴油机上进行了物质热解燃油实验，发现发动机仍能稳定运转。加拿大CANMET能源中心的Ikura[3]等人利用乳化技术制备出的乳化燃料在腐蚀性、着火性能和粘度等指标上都符合使用要求，稳定时间可达42天以上。国内很多高校和学者也在开展生物质热解燃料的实验研究。黄亚继[4]等人使用司班-80（Span-80）/吐温-80（Tween-80）复合乳化剂制备出由生物质热解燃油/柴油混合而成的乳化燃料，并研究了HLB值、掺和量对乳化燃料稳定性的影响，结果表明乳化剂HLB值在7.0~8.0之间，生物质热解油不超过15%时的乳化燃料稳定性较好，NOx、CO排放也优于纯柴油。孙书生[5]等人使用中国科技大学安徽省生物质洁净能源重点实验室自制的生物质热解燃油和柴油进行乳化燃料的配制，并在一台R180型单缸柴油机上燃用，结果则显示乳化油的燃油效率比柴油高，热效率比柴油低，并且在燃用B20燃料时，柴油机HC、CO的排放增大，NOx排放减低。在燃用乳化燃料时，还存在着起动性能变差等问题。当前，众学者的对生物质热解燃料的研究偏重于它的稳定性及排放特性，很少人对它的雾化性进行实验研究，然而，乳化燃料雾化的好坏程度直接影响着它的燃烧特性以及排放特性。因此，在保证生物质热解乳化燃料各项物化指标符合要求的前提下，对其雾化特性进行深入研究是必不可少的。

1 实验设备

本文利用孔径为0.26 mm、0.315 mm、0.366 mm的三个喷嘴、马尔文粒度分析仪及附属软件测得BPO0、BPO5、BPO10、BPO100三种生物质热解乳化燃料分别在16 MPa、20 MPa、24 MPa三个启喷压力下的液滴雾化平均直径。由于生物质热解燃油的英文名称为Biomass Pyrolysis Oil, 为方便起见，用BPO-XX表示生物质热解油在乳化燃料中所占的质量比例。马尔文粒度分析仪对喷雾场的测量技术基于大量运动粒子对单色平行光的多源弗琅荷费衍射，其原理如图1所示。

图1马尔文粒度分析仪光学系统原理图2 马尔文粒度分析仪实物图

由激光发生器产生的单色激光经过相关处理使之形成平行光，再将其垂直照射喷雾场。由于粒子大小的同，光束发生弗琅荷费衍射，呈现出多散射性，从而在检测器面板上出现众多弗琅荷费衍射的同心条纹光环，每个光环的条纹间距对应某一直径下的一组粒子。检测器上安装有光敏环，可测得不同粒径下干涉条纹的能量谱分布。系统经光电信号转换后统计出粒子的尺寸分布和平均粒径，图2为马尔文粒度分析仪实物图。

2 乳化燃料雾化的平均直径

由于喷雾液滴雾场中的粒子大小不均，测量时需要取平均值才能比较出雾化的好坏。雾场中液滴平均直径有很多种，如长度平均直径D10、表面平均直径D20、体积平均直径D30等，每个平均直径的含义是不同的，则其应用领域也就不同，表1给出了平均直径所代表的不同含义及其应用领域。

表1平均直径及其应用

喷雾液滴平均直径的概念是由Mugele和Evans提出的，他们也曾推出液滴平均直径的表达通式，如（2.1）

（2.1）

式中，p + q称为平均直径的阶数，p、q根据研究的需要可以为任何值。

燃油喷雾常用索特平均直径D32评价雾化质量[6]，它是雾化特性的重要指标。D32反映的是雾场中的容面比，可表征出真实液滴的蒸发条件。对柴油机而言，索特平均直径D32可反映出每循环喷入缸内的全部油滴体积所占全部表面积数。在不考虑燃油热膨胀情况下，当每循环喷入缸内的全部油滴体积不变（即循环供油量不变）时，D32越小，意味着雾场中全部油滴的表面积越大，缸内液滴雾化质量越好，燃油蒸况越好；反之，则雾化质量越差，燃油蒸况越差。D32的表达通式为：

（2.2）

式中，Ni指的是液滴直径为Di的数目，通常D min=0。

图30.26 mm孔径下D32变化情况图416 MPa启喷压力下D32变化情况

图3和图4是三种乳化燃料在不同启喷压力和不同孔径下的索特平均直径曲线图。相同孔径下乳化燃料的索特平均直径D32随启喷压力的增加而减小；同一启喷压力下乳化燃料的索特平均直径D32随孔径的增大而增大；相同喷嘴孔径和启喷压力下三种乳化燃料的索特平均直径D32随着乳化比例的增加而增大。

由于雾场中大颗粒油滴所占比重随着乳化比例的增加而增加，从而使雾化质量变差；此外，雾化了的油滴由于多次碰撞、粘合，形成更大的油滴。索特平均直径D32也与燃料粘度有关。对于BPO0、BPO5和BPO10，其粘度随着乳化比例的增加而增大，这使得乳化燃料在雾化的过程中不易碎裂成为细小油滴。因此，粘度的增大造成了乳化燃料雾化后索特平均直径D32的增大。对于BPO100，理论上讲，其粘度在相同温度下应为BPO0的一半左右，雾化后的D32应该偏小，而图中所示其值反而更大。这种反差可能由于燃料的粘度较低使得油泵内的泄漏损失和喷油器内部损失过大，最终导致喷射压力降低。总之，燃料的粘度必须控制在一个合理的范围：一方面若粘度过大，液体不易碎裂，雾化质量会变差，而且高粘性的大颗粒油滴还可能改变喷雾形态；另一方面若粘度过小，燃油喷射泵内的泄漏损失会导致其运行性能降低。由于乳化剂的用量和乳化燃料的粘度几何呈线性关系，因此，在确定乳化油的乳化比例及乳化剂的用量时，乳化燃料的粘度可以作为一个重要的考察指标。

3 结论

利用生物质热解制备成的乳化燃料是目前众多学者研究和探索新型替代燃料的热点。本文通过实验发现, 相同孔径下乳化燃料的索特平均直径D32随启喷压力的增加而减小；同一启喷压力下乳化燃料的索特平均直径D32随孔径的增大而增大；相同喷嘴孔径和启喷压力下三种乳化燃料的索特平均直径D32随着乳化比例的增加而增大。索特平均直径D32除受大颗粒油滴比例的影响外，还受燃料粘度的影响，所以燃料粘度应该控制在一个合理范围，粘度过大，液体不易碎裂，雾化质量会变差，并且高粘性的大颗粒油滴还可能改变喷雾形态；粘度过小，燃油喷射泵内的泄漏损失会导致其启喷压力太小，雾化质量下降。

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生物质燃料特性范文第2篇

【关键词】生物质发电；创新者；领引者；可再生循环发展

一、生物质燃料的特性

锅炉燃用甘蔗叶、渣；木材边角料；按树的枝、叶、根、皮等农林废弃物：

设计燃料：50%甘蔗叶（12%水分）+20%树皮（25%水分）+30%其它（25%水分）

校核燃料1：70%甘蔗叶（12%水分）+15%树皮（25%水分）+15%其它（25%水分）

校核燃料2：70%甘蔗叶（20%水分）+15%树皮（40%水分）+15%其它（40%水分）

1、主要燃料为生物质燃料的特点是：

（1）水分含量多，燃烧需要较高的温度和较长时间，燃烧产生的烟气体积较大；（2）燃料密度小，结构松散，迎风面大，易被吹起，悬浮燃烧的比例大；（3）发热量低，组织稳定的燃烧比较困难；（4）挥发份含量高燃料着火点低，若燃料氧量不足，将会增大燃料不完全燃烧损失。

2、针对生物质燃料特点，在锅炉设计上采用成熟的技术的同时，对其特殊的燃料特点进行优化设计，具体的技术解决方案为：

（1）优化生物质给料装置：在以前生物质给料装置的基础上，增加两股播料风。一使给料更加顺畅，不易堵塞；二使物料均匀的播入炉膛，提高燃烧效率；三是高速的播料风有效的防治炉膛高温烟气的反串。

（2）三级二次风分层次布置：针对生物质的燃烧特性，对于二次风的布置采取了多级分层次布置，以适应生物质燃料的燃烧特性；同时，采取较大的二次风喷口速度（～85m/s），加强炉内物料的扰动，强化燃烧。

（3）优化的返料器：根据生物质燃料的特殊性，容易在返料器形成局部结焦，影响锅炉的安全运行，我们吸取类似工程的经验和教训，增加充气管数量、优化返料器结构、适当加大充气量的技术，同时，优化返料器返料斜管，将返料直管改J形弯管结构，以防可能出现的结焦、拉裂等情况。解决了返料器结焦，保证锅炉安全运行。

二、燃料配比

1、燃料进厂形式

燃料主要以下几类：①打包树皮或新鲜干散未破碎树皮；②成品破碎树皮；③树梢；④树头；⑤木尾。

表2 锅炉入炉燃料品质配比量资料

序号 名 称 热值 水份 配比量 占比例

1 打包树皮 1600 45% 250kg 16.7%

2 成品破碎树皮或散树皮 2200 35% 500kg 33.3%

3 树梢 1900 45% 500kg 33.3%

4 树头 2200 35% 250kg 16.7%

5 木尾 3500 18% 160kg

加权 2000 40% 1500 kg 100%

2、燃料配比方案及要求

燃料配比是根据机组的经济运营指标要求，对燃料的热值、全水量等经营数据进行配比，配比方案分为⑴方案和⑵方案。其中⑴方案为主方案，该方案主要作为当机组负荷在≥4.5万时，⑵方案为参考方案，该方案主要作为当机组负荷≤4.4万时。

2.1配比方案燃料品种如下：打包树皮、树头、树梢、晒干破碎后的干树皮、散树皮等，入炉组合：

方案⑴：陈旧树皮+成品破碎干树皮或未破碎干树皮+树头+树梢

配比量（密度 ）：1斗（0.2）+2斗或 2斗+1斗（0.17+ 0.17）+少许（0.2）

混合后物料水份加权平均为：40%，热值加权平均为：2000大卡，方案中树梢主要作为降低锅炉床压，稳定负荷作用。

方案⑵：成品破碎干树皮或未破碎干树皮+树头+木尾

配比量（密度）：1斗或 1斗（0.17或0.17）+2斗（0.16）+1斗（0.18）

混合后物料水份加权平均为：37.5%，热值加权平均为：2150大卡，方案中木尾作为快速提升锅炉床温。

应急方案：树头+木尾

配比量（密度）： 1斗（0.16）+2斗（0.14）

混合后物料水份加权平均为：29%，热值加权平均为：2850大卡。

2.2燃料配比要求：

（1）按配比方案上料过程中出现水份过高，应及时调整同时与锅炉保持密切联系，当锅炉出现负荷下降较快时应停止含水份高的料同时改上木尾及加大树头量（方案⑵）待锅炉负荷稳定后停止木尾的用料，同时按原上料方案进行但应减含水份高的料。如木尾有储备时应采用应急方案进行上料，尽快扭转锅炉运行工况，确保锅炉运行平稳提升锅炉所带负荷。

（2）所上燃料有的沙石，严禁带有石头的燃料进入锅炉，对所发现燃料中存在石块等应停止该卸料工作，当发现所卸车辆的燃料水分严重过高时应及时停止卸、上料。

（3）所上树皮相对较湿时，应主相应增加树头用量同时改用干树皮进行上料。切记上用该料时，时间间隔≥25分钟。

2.3锅炉燃烧异常应急措施：

（1）炉膛床温低情况。按以上配烧方式运作时，燃料上料应及时与锅炉值班员保持联系，当炉膛床温低于680℃时，应减少打包树皮破碎量即采用延时投料方式进行相对减少打包树皮的上料量或者采用增加树梢及成品破碎干树皮的上料量。

（2）炉膛床温低且床压高情况。按以上配烧因燃料原因导致床温低（小于600）及床压高（大于8.5）时，应停止用打包树皮采用木尾及加适度加大部分干净树头量，以降低床压并提升床温。

生物质燃料特性范文第3篇

（一）农业资源构成。农业生物质资源是指农业作物（包括能源植物），主要有以下两个部分构成：农业生产的废弃物，如农作物秸秆（玉米秸﹑高粱秸﹑麦秸﹑豆秸﹑棉秆和稻草等）；农业加工业的废弃物，如稻壳、玉米芯、甘蔗渣、花生壳等。

我国是一个农业大国，可以利用的主要有两个方面：秸秆和农业加工废弃物。其中，秸秆的产量约为每年6.5亿吨，折合约3亿吨标准煤。稻壳重量约在稻谷重量的20%以上，由此可以推算出2005年我国谷物（包括稻谷、小麦、玉米）产量为37428.7万吨，其中稻谷产量为16065.6万吨，稻壳产量为3213.2万吨。另外，稻壳的热值为12560～14650kJ/kg。所以，稻壳在每年谷物处理过程中是一种不可忽视的能源。我国玉米的主要产区（2000千公顷以上）有河北、吉林、黑龙江、山东、河南。2005年玉米的产量为11583万吨，玉米芯的平均热值为14400kJ/kg。

（二）林业资源的构成。林业生物质资源包括森林生长和林业生产加工资源中所提供的能源，主要有以下三个部分构成：碳薪林、在森林抚育和间伐过程中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑等；林业副产品的废弃物（如果壳和果核等）。

林业生物质资源在我国农村能源中具有重要地位。林业生物质资源占农村能源总消费的21.2%，在丘陵、山区和林区等区域，这个比例高达50%以上。在2005年我国农村消耗林业生物质资源约为1.66亿吨标准煤。

在林业生产过程中，碳薪林是一种产量高而生长期短的生物质能资源，它主要可以缓解农村的燃料需求，减少对自然林木的砍伐从而减少对环境的破坏。我国幅员辽阔，有许多种不同的气候，因此我国树种资源也十分丰富，适合我国的碳薪林种类比较多。

林木伐区剩余物包括经过采伐、集材后遗留在地上的枝杈、梢头、灌木、枯倒木、被砸伤的树木、不够木材标准的遗弃材等。据不完全统计，每采伐100立方米的木材，剩余物约占30%，若利用率按55%计算，将会有1000多万立方米的剩余物可供加工利用，这也将会缓解我国森林资源紧缺和木材供需矛盾。

我国目前的水平，木材综合出材率（由立木到原木）为65%，我国的木材利用率（由原木到成品）为60%左右。故我国每年可以利用的林业生物质资源是巨大的。利用好这一块能源也具有很大的潜力。

（三）我国生物质压缩成型替代煤的前景。由于生物质通过气化、液化、固化可以转化为二次能源，分别为热量或电力、固体燃料（木炭或成型燃料）、液体燃料（生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等）和气体燃料（氢气、生物质燃气和沼气等）。

生物质压缩成型替代煤是利用木质素充当黏合剂将农业和林业生产中的废弃物压缩为成型燃料，提高其能源密度，是生物质预处理的一种方式。将松散的秸秆、树枝和木屑等农林废弃物挤压成固体燃料，能源密度相当于中等烟煤，可明显改善燃烧特性。在该领域中我国已拥有世界领先技术，为大规模燃烧利用生物质打下基础。

二、国内利用秸秆发电现况

国内利用秸秆发电情况大致分为秸秆掺烧发电、纯秸秆发电、利用城市垃圾和包括秸秆在内的农林废弃物发电三种情况。目前已开始启动的厂家、项目有江苏宝应协鑫生物质环保热电工程、华电国际十里泉发电厂、江苏国信新能源开发有限公司、盐城垃圾焚烧发电项目、晋州掺烧发电厂改造工程等。据了解这些单位依傍不同优势而掺烧不同材质的生物质，由于是自己摸索，虽已经过了一段时间的实际掺烧，但各自存在一些问题，正向深层次摸索。目前，真正利用秸秆压缩发电的国内还没有。

笔者走访了香港协鑫集团下属的江苏宝应协鑫生物质发电厂和盐城阜宁协鑫环保发电厂。这两家都已进行掺烧试验，试验证明秸秆掺烧对锅炉燃烧未产生不良影响，对锅炉效率，除尘器效率、飞灰可燃物、烟气排放未造成不良影响。

三、秸秆掺烧的技术可行性

笔者在秦皇岛及附近地区采集了10种生物质燃料，其编号见表1，压缩成型燃料的秸秆来自定州，并委托清华大学煤燃烧工程研究中心，对生物质秸秆压缩成型燃料的燃烧特性、污染物控制等进行研究。（表1）

试验结果表明：秸秆的发热量为3670～3890大卡，玉米骨子的发热量为3700大卡，果木枝条的发热量为4170大卡。各种生物质无论产自何地，几乎其成分和热值基本相近，发热量相当于中等烟煤。

清华大学得出这样的技术结论：

1、从实验数据来看，单一生物质燃烧主要集中于燃烧前期；而煤燃烧主要集中于燃烧后期。生物质与煤混烧的情况下，燃烧过程明显地分成两个燃烧阶段。在煤中掺入生物质后，可以改善煤的着火性能。在煤中加入生物质后，燃烧的最大速率有前移的趋势，同时可以获得更好的燃尽特性。生物质在燃烧过程中放热比较均匀。在煤中加入生物质后，可改善燃烧放热的分布状况，对燃烧前期的放热有增进作用。煤中加入生物质后，使得煤的燃烧最大速率有所增加，生物质的燃烧特性普遍较好。

2、通过不同比例的掺混成型秸秆燃烧，对于试验范围内，燃烧温度提高到1050OC时，均未发生结焦。

3、掺混10%～20%的成型秸秆的混合燃料，SO2排放较低，在不添加石灰石情况下，SO2排放可以控制在200ppm以内。

4、掺混10%～20%的成型秸秆的混合燃料，NOx排放可以控制在200ppm以内。

总之，在目前的循环流化床锅炉设备中，无需经过过多改动，利用秸秆压缩发电掺烧比例可达到20%在技术上是完全可行的。不仅可以减少煤的使用量降低燃料成本，掺烧生物质还可以起到助燃作用，提高锅炉燃烧室的温度，从而提高锅炉的热效率（北山电厂锅炉热效率在74%～77%），同时在降低飞灰可燃物（掺烧前为27%）、减少排渣带走的热损失（掺烧前为700大卡）上都能发挥效能。

四、经济可行性预测

考虑到秸秆的采购、储运、安全等方面因素，我们准备采取将粉碎、压缩设备分散到农户手中，由农民将秸秆压缩成型后再送到厂里掺烧的办法。以河北秦皇岛北山电厂拥有的一台装机容量为2.5万千瓦、二台1.22.5万千瓦的凝汽式火力发电机组为例：

1、掺烧对底渣物理热损失、未完全燃烧损失的改善以及对飞灰未完全燃烧损失的改善，以掺烧秸秆量为Xo=20%（重量比）考虑，效率总体可提高?浊=2.49%。

2、考虑秸秆的热值Q1为3550～3800kcal/kg，煤的热值为Qo=3200kcal/kg（未考虑炉前煤损失），以及对效率的影响掺烧20%的秸秆，可以替代22.19%～25.64%的煤量。

3、秸秆压缩后到厂价格每吨可控制在150元（根据我们收集的数据按秸秆50元/吨、电费25元/吨、半径50公里的运费40元/吨、人工15元/吨、利润20元/吨计算），3200大卡原煤的到厂价格全年平均价格约为186元/吨。

生物质燃料特性范文第4篇

1材料与方法

1.1试验材料与仪器试验材料棉秆和竹材，均取自安徽格义清洁能源技术有限公司，粉碎并过筛制成40～60目的棉秆和竹材颗粒。试验仪器棉秆、竹材颗粒成型装置，自制(图1)。包括(1)电热圈尺寸直径60mm，高度50mm，功率100w;(2)温控仪温度量程0～400℃，功率2000w;(3)成型模具尺寸直径25mm，高度55mm;(4)试验用热压机，马弗炉，微机量热仪，型号为ZWH-8A。

1.2试验方案设计本项试验以棉秆和竹材为原料，以成型温度、热压压力和时间为影响因素，开展3因素3水平L9(33)正交试验，试验设计方案见表1。

1.3颗粒燃料的制备(1)含水率的调整张静等［8］通过对生物质颗粒燃料含水率对成型效果影响的研究发现，谷物类原料在加工时，最适宜的含水率应在11%～12%之间，而林木类原料的最佳含水率为8%左右。本项研究借鉴相关研究结果，将棉秆和竹材颗粒放入恒温恒湿箱中，调整其含水率至10%～12%。(2)成型前准备首先打开热压机，对压机进行预热;然后称取一定量的上述调整含水率后的棉秆和竹材颗粒，放入成型模具中，打开温控仪，设定其温度为100℃，对其进行预热，最后用成型模具中的T型压头将颗粒压实。(3)热压成型将成型模具置于垫板上，放入已预热的压机中，根据成型温度、压力和时间对原料颗粒进行热压密实成型。(4)待压制完成，取出颗粒燃料，进行后续相关性能的检测。

1.4原料化学分析及颗粒燃料燃烧特性的测定方法(1)原料化学成分分析按照生物质材料碳水化合物和木素测定方法NREL/TP-510-42618进行测定。(2)灰分样品在(550±10)℃加热后，剩余物的质量占样品总质量的百分比(生物质固体成型燃料试验方法NY/T1881.5-2010)。(3)挥发分样品在(900±10)℃隔绝空气的环境中加热7min，样品质量损失占样品质量的百分数(生物质固体成型燃料试验方法NY/T1881.4-2010)。(4)固定碳扣除灰分和挥发分后的质量。(5)热值利用微机量热器进行测定。

2结果与分析

2.1棉秆和竹材原料化学成分分析竹材的化学成分和木材相似，主要由纤维素、半纤维素和木素构成。木素具有一般无定型高聚物的玻璃化转变特性，当木素被加热达到玻璃化转变温度(Tg)时，木素会迅速软化形成胶体物质，发生自粘结作用，在颗粒燃料成型过程中起到粘接剂作用，可粘附和聚合生物质颗粒，提高生物质颗粒燃料的结合强度和耐久性［9～10］。棉秆的纤维素含量稍高于竹材，原料中纤维素含量决定了成型的难易程度，纤维素含量越高，成型越容易［11］。竹材木素是典型的草本木素，由三种苯基丙烷单元(对羟基苯丙烷、愈创木基苯丙烷和紫丁香基苯丙烷)按一定比例组成，竹类木素定性而非定量的类似于阔叶树木素。棉秆木素主要由愈创木基和紫丁香基苯丙烷结构单元组成，只含有极少的对羟基苯丙烷结构单元，这是棉秆木素区别于禾本科植物(竹材)木素的一个重要特点，棉秆的木素含量接近针叶材远远高于白桦(Betulaplatyphylla)和杨木(Populusspp.)［12］。木素含量的多少是决定颗粒燃料最终成型效果的主要内部因素，由表2可知，竹材与棉秆的木素含量相当，由于棉秆皮的存在，棉秆的灰分含量高于竹材，经文献报道［13］，禾草灰分主要是二氧化硅，一般含量在2%以上，竹子在1%左右。

2.2成型工艺的设定及分析生物质颗粒燃料的密度是衡量其燃烧特性和堆积密度的重要指标，其密度越大，燃烧持续时间越长，国际标准SS187120规定生物质颗粒燃料密度的参考值应不小于1.12g/cm3［14］。本试验采用电热圈对成型模具进行加热，适当增加成型时间可促进颗粒之间的热量传递，确保颗粒之间温度均匀，更有助于木素软化，软化的木素通过和生物质颗粒中固有的纤维素的联合作用，促使生物质颗粒逐渐成形。

2.2.1棉秆成型工艺正交试验结果分析棉秆成型工艺正交试验结果分析见表3～4。由表3、表4可知，棉秆颗粒经热压致密成型后，其密度均大于国际标准颗粒燃料密度的参考值1.12g/cm3。棉秆颗粒成型的影响因素中，成型温度和时间是主要影响因素，对棉秆颗粒成型的影响由大到小依次是时间＞温度＞压力。棉秆颗粒的最佳成型工艺为成型温度190℃，热压压力32MPa，成型时间3min。

2.2.2竹材成型工艺正交试验结果分析竹材成型工艺正交试验结果分析见表5～6。由表5～6可知，竹材颗粒经致密成型后，其密度除处理1、2、3、4及5组外，均大于国际标准颗粒燃料密度的参考值1.12g/cm3。竹材颗粒成型的影响因素中，成型温度是主要影响因素，对竹材颗粒成型影响由大到小依次是温度＞时间＞压力。竹材颗粒的最佳成型工艺为成型温度250℃，热压压力32MPa，成型时间3min。成型温度和时间对两种原料颗粒的成型工艺影响最显著，而时间作为棉秆成型工艺最主要的影响因素，可能因为棉秆的密度(0.15～0.21g/cm3)相比竹材(0.61～0.66g/cm3)小，导热系数〔0.055～0.06w/(m•k)〕小。因此，若使棉秆料坯中心达到成型工艺所需的温度，则所需的传热时间相对竹材而言更长。但成型时间过长或加热温度超过190℃，会使原料颗粒过于干燥，难以压缩;且棉秆和竹材在高温下发生热分解而使挥发分增多，部分原料颗粒表面发生炭化，对致密成型不利。成型温度的升高无形中也增加了制造成本，对制粒机中环磨装置也提出了更高的要求。

2.3成型燃料燃烧性能的测定与分析为了使得成型工艺更加经济、合理，在上述正交试验基础上，对时间进行进一步优化，选用成型温度190℃，热压压力32MPa，成型时间分别设定为30s，90s和150s进行颗粒燃料的制备见图2。对燃烧特性进行分析测定(表7)，以便确定最佳的成型工艺。对比棉秆和竹材颗粒燃料的密度不难发现，当成型时间大于90s后，在上述成型工艺下所制备的颗粒燃料的密度均可达到国际标准规定的参考值，而且棉秆颗粒燃料的密度均大于竹材颗粒燃料。棉秆木质部是棉秆的主体部分，由木纤维细胞导管木射线和轴向薄壁组织组成，占棉秆总重量的70%左右，其中导管细胞的细胞腔大，细胞之间的纹孔数量多，棉秆木质部就其植物形态和结构而言接近于阔叶木。而竹材颗粒原料的密度较大，相比棉秆较难压缩。在相同的成型压力下，棉秆颗粒更易于破裂，变成更加细小的粒子，使得粒子变形或塑性流动增大，粒子之间的空隙减少，粒子间更加紧密接触而互相啮合。竹材和棉秆颗粒燃料的灰分、挥发分、固定碳含量、热值随其密度增加变化不大，竹材颗粒燃料的灰分较棉秆低，挥发分含量较棉秆高，而且竹材颗粒燃料的热值远高于棉秆颗粒燃料。罗娟等［15］对北京地区8种典型的生物质颗粒燃料进行燃烧性能测试，得出挥发分含量越高含水率越低，生物质颗粒燃料所需的点火时间越短。挥发分的含量将影响热分解和燃烧特性，在燃烧过程中挥发分将有利于生物质燃料主要部分的蒸发，因此燃烧过程中易点火，且竹材颗粒燃料的灰分含量较棉秆低，故其热值较高。综合棉秆和竹材的热压致密成型工艺和生产设备的实际情况，结合棉秆和竹材颗粒燃料的燃烧性能分析，优选成型工艺参数为成型温度190℃，热压压力32MPa，成型时间90s。

3结论

生物质燃料特性范文第5篇

关键词：生物质电厂；多功能破碎系统；生物质燃料；发电生产；破碎设备 文献标识码：A

中图分类号：TM619 文章编号：1009-2374（2016）28-0050-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.28.025

生物质发电技术主要采用农林业生产废弃物作为发电燃料，但生物质燃料具有的品种杂、柔韧性强、形态不一等特点，给生物质电厂燃料的破碎、掺配、上料、输送等各个环节带来一定的不利因素，本文结合某厂对上述相对独立的各个环节进行整合上马的多功能破碎系统进行工艺分析，以供从事生物质发电技术的同行参考。某企业作为国内首批核准的生物发电示范项目，于2008年7月1日起正式投入商业运行，建设规模1*25MW，年发电量1.6亿度，年消耗量20多万吨燃料，其中约15万吨左右整料需要进行厂内破碎。由于不同品种之间的燃料特性差异大、品种杂、形态不一，项目投运以来，针对燃料破碎设备的选用经历了从试验到成熟再到改进的不同过程。

1 生物质电厂破碎设备的选用历程

生物质发电项目投运初期，针对生物质燃料的破碎没有成熟经验可借鉴，在破碎设备的选用过程中走过了不少弯路。

1.1 小型破碎设备作为破碎主力使用

企业发展初期，在国内针对发电企业的大型破碎设备基本没有，但针对家庭作坊式的小型切草机、木材切片机相对成熟，产能较低，一般在几百公斤左右，很多企业为了增加破碎产能同时选用很多台小型切草机、木材切片机。在当时，小型的破碎设备的应用在一定程度上缓解了企业的燃料破碎困难，但也爆发了一些问题，主要表现在以下四个方面：（1）小型破碎设备的自动化程度较低，基本靠人工操作，加之现场作业环境较差，从事该工作的人员年龄较大、安全防护意识不足，给运行的安全管理带来很大风险；（2）小型设备安全防护性能较低，设备工作过程容易发生飞刀等伤人等不安全事件；（3）多台小型设备需要占很大的安装场地及作业空间，造成储料场地减少；（4）设备的运行维护的工作量很大，增加了运营成本。

1.2 破碎设备由小改大的转变

随着生物质发电技术的发展，以破碎软质秸秆为主的大型切草机、破碎园林木材为主的大型硬质破碎设备相继研发（单台额定出力每小时15吨以上）。但目前，国内的破碎设备还无法适应所有燃料品种的破碎要求，软质破碎的设备不能进行硬质料的破碎，否则会造成刀片、刀棍大轴等部件的永久性损伤；硬质破碎的设备不能用于软质料的破碎，否则会造成设备堵转、设备损伤，所以当前的发电企业一般存在适用软质和硬质粉碎的两种设备。软质和硬质燃料粉碎成碎料后，再进行清场、转运、掺配、上料、输送至锅炉，完成燃料破碎到发电的全过程。

大型破碎设备的使用初步解决了生物质发电企业破碎难的问题，但燃料破碎、清场、转运、掺配、上料、输送等作业过程的安全防范以及对粉尘、噪音控制一直是企业经营管理工作的重点，增加了企业的运营管理成本，给企业的长期、稳定经营带来了一定的不利因素。

2 多功能破碎系统

2.1 系统介绍

多功能在线破碎系统是某企业引进威猛破碎设备的基础上，为减少上料中转成本，结合生物质电厂燃料均匀掺配的输送特点，设计安装的燃料在线破碎输送一体化系统。整个系统由破碎机、落料斗、皮带输送机、移料器以及喷雾降尘设备等部分组成（如图1所示）。

2.1.1 多功能粉碎机。某生物质发电企业针对软质破碎、硬质破碎的不同要求，将威猛TG5000E破碎机应用于破碎生产系统，实现同一台破碎设备对不同特性燃料的破碎。（1）利用变频器，将电源的频率提高到60Hz，提高破碎机研磨锤切削线速度，解决了硬质破碎机无法应用于软质秸秆破碎的难题；（2）喂料采用旋转锅体固定式上部喂料，有利于树根等异形燃料的破碎，通过对破碎设备沉降式安装，降低了设备喂料的喂料高度，移动式抓机一次性完成移料喂料作业过程，减少了装载机的协同移料作业，降低了破碎作业成本。

2.1.2 喷雾降尘设备。在破碎机的作业过程中，粉尘较大时打开设备，能有效沉降破碎机出口处的粉尘。

2.1.3 皮带输送机。皮带输送机及时将威猛出料移出破碎区，送入输送系统，减少了出料中转运输费用，提高了破碎机的运行效率。

2.1.4 犁式卸料设备。犁式卸料器具有自动拨料和轮流切换功能，通过集控室的远程设定，自动实现犁式卸料器启停和两侧入炉输送皮带的均匀给料。

2.2 系统特点

2.2.1 提高了料场作业的安全性。多功能破碎系统投入后，减少了料场作业过程中对人员、车辆的依赖，破碎机作业过程中无需将打包草解包抽绳，绳子和草可同时破碎，可以避免由于绳子进入料仓内带来的安全隐患，提高了料场作业的安全性。

2.2.2 符合环保要求，减轻环保压力。破碎系统投入后将减少料场作业过程中对人员、车辆的依赖，将现有的料场作业模式由“破碎清场转运掺配上料”简化为“破碎上料”，省去了中间环节，减少了中间环节产生的粉尘、噪音的排放等环保投诉案件。