秸稈摻燒技術(shù)是近年來興起的一種生物質(zhì)燃燒技術(shù)．秸稈摻燒就是將秸稈同固體化石燃料按一定比例混合作為鍋爐等燃燒設(shè)備的燃料直接燃燒，它既克服了單純生物質(zhì)直接燃燒時熱值低、燃燒狀況不易控制、燃燒設(shè)備易腐蝕、結(jié)渣等問題，又使煤的燃燒情況得到改善。反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)是研究燃料燃燒特性不可缺少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，本文通過熱重分析實驗得到的反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)分析了生物質(zhì)秸稈的摻混對改善煤的燃燒性質(zhì)的機(jī)理，富通新能源生產(chǎn)銷售
秸稈顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)顆粒燃料成型機(jī)械設(shè)備。
1實驗簡介
選用的生物質(zhì)為冷壓成型的麥稈顆粒，選用的煤為大同煙煤。樣品的工業(yè)分析方法參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB212-91，碳、氫、氧、氮元素采用CE440元素分析儀測量，硫元素的含量采用定硫儀來測量。將麥稈顆粒與煙煤在空氣中60℃的條件下烘干2h．干燥后的樣品由FWlOO型高速萬能粉碎機(jī)破碎成小于0.1 mm的粉末，然后按麥稈質(zhì)量摻混比分別為0、10%、30%、50%、70%、90%、l00%在研缽中均勻混合，用自封袋保存。
由于燃料的燃燒過程由揮發(fā)分的析出燃燒和剩余焦炭燃燒兩部分組成，為了更加詳盡地研究生物質(zhì)與煤混燃的燃燒特性，在實驗中分別考察了生物質(zhì)摻混比例對燃料熱解特性、焦炭燃燒特性以及燃料的燃燒特性的影響，各自的實驗條件見表2。采用的熱重分析儀為德國NETZSCH公司生產(chǎn)的STA409C型常壓高溫?zé)崽炱剑褂脺囟确秶鸀?5～1400℃，DSC測量范圍為500～5000uV。在實驗過程中加熱速率為50℃/min，氣體流量為100 mUmin。
2、實驗結(jié)果及分析
熱解實驗、焦炭燃燒實驗和燃燒實驗的TG曲線分別如圖I、圖2和圖3．由TG曲線可知，在熱解實驗、焦炭燃燒實驗和燃料燃燒實驗中，生物質(zhì)麥稈的摻混都能改善煤的燃燒狀況，在熱解實驗和燃燒實驗中，生物質(zhì)摻混比越大，燃燒性能越好，在焦炭燃燒實驗中燃燒速率隨生物質(zhì)摻混比呈非線形增大。
生物質(zhì)與煤混合燃料的燃燒屬于氣固異相反應(yīng)，按反應(yīng)溫度從低到高可劃分為：動力學(xué)控制區(qū)、動力一擴(kuò)散聯(lián)合控制區(qū)和擴(kuò)散控制區(qū)。研究表明，只有在動力學(xué)控制區(qū)求得的表觀活化能才更接近本征活化能值。因此，利用熱天平來測定固體燃料本征化學(xué)動力學(xué)參數(shù)時，必須將獲取這些參數(shù)的溫度范圍控制在化學(xué)動力區(qū)內(nèi)，消除外界的對流擴(kuò)散、升溫速率、樣品量和孔隙擴(kuò)散的影響。
從活化能角度講，本實驗中的煤比生物質(zhì)更容易著火，但由實驗TG曲線分析并非如此。在熱解實驗中生物質(zhì)的頻率因子比煤太了6個數(shù)量級，根據(jù)Arrhenius速率常數(shù)公式，生物質(zhì)的燃燒過程比煤更容易進(jìn)行。在熱解和燃燒過程中，生物質(zhì)摻混比為l0%的燃料活化能要低于煤，而其頻率因子與煤的頻率因子在一個數(shù)量級，此時生物質(zhì)對燃料熱解、燃燒特性的改善主要體現(xiàn)在降低燃料活化能上。當(dāng)生物質(zhì)摻混比高于l0%，隨著生物質(zhì)摻混比的增加，燃料活化能有增加的趨勢，頻率因子也增加了4～6個數(shù)量級，此時生物質(zhì)對燃料熱解、燃燒特性的改善主要體現(xiàn)在提高反應(yīng)的頻率因子上．當(dāng)生物質(zhì)摻混比超過90%時，摻入生物質(zhì)對提高反應(yīng)頻率因子的作用減緩。在燃料燃燒的后期即焦炭燃燒階段，在各個摻混比下，活化能E最大僅相差16.77kj/moJ，頻率因子A最多相差1個數(shù)量級。總的來看，生物質(zhì)摻混比對焦炭燃燒的活化能、頻率因子影響都不明顯．
3、結(jié)論
(1)生物質(zhì)的摻混能夠改善煤的燃燒性能，摻混比越大，混合燃料的燃燒性能越好。
(2)從反應(yīng)動力學(xué)角度分析，生物質(zhì)的摻混對混合燃料燃燒性能的改善主要體現(xiàn)在熱解（揮發(fā)分析出）階段，而在焦炭的燃燒階段沒有明顯體現(xiàn)。
(3)生物質(zhì)在不詞混合比例時對混合燃料燃燒性能的影響因素不同，在摻混比例較小時，主要是降低燃料的活化能，在摻混比例較大時，主要是增大反應(yīng)的頻率因子。
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