摘要：生物質(zhì)型煤也叫做
生物質(zhì)顆粒燃料，生物質(zhì)顆粒燃料是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型燃料，其特點(diǎn)是將不可再生能源與可再生能源相結(jié)合，在我國(guó)具有廣闊的應(yīng)用前景。介紹了生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)的現(xiàn)狀：對(duì)生物質(zhì)顆粒燃料的幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)：燃燒特性、抗壓強(qiáng)度、點(diǎn)火性能、固硫特性等進(jìn)行了深入的分析，可以看出生物質(zhì)顆粒燃料在燃燒速度、固硫率及灰渣含碳量等方面相比原煤甚至一般的型煤要具有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，對(duì)我國(guó)當(dāng)前在生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)中尚且存在的問(wèn)題以及生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，并展望了生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)的發(fā)展前景，我們河南省富通新能源科技有限公司生產(chǎn)的
秸稈顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)專(zhuān)業(yè)壓制生物質(zhì)成型顆粒燃料。
關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能；生物質(zhì)顆粒燃料；固硫特性
1、引言
我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是以煤炭占主導(dǎo)地位，原煤占能源總儲(chǔ)備的87.40%。我國(guó)目前能源消費(fèi)構(gòu)成中，煤炭占75%以上，預(yù)計(jì)到2020年，煤炭仍將占到我國(guó)能源消費(fèi)構(gòu)成的60%以上。煤炭燃燒產(chǎn)生的大量煙塵、S02：等對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年排放到大氣中的煙塵和S02總量的73%和89%直接來(lái)源于燃煤，且由于我國(guó)工業(yè)鍋爐以原煤散燒為主，不僅熱效率低、能源浪費(fèi)大，僅我國(guó)現(xiàn)在使用的50多萬(wàn)臺(tái)中小型鍋爐，年消耗煤就達(dá)3億多t，每年排放的S02和煙塵分別達(dá)600萬(wàn)t和800萬(wàn)t，
我們既不能“因噎廢食”而不用煤炭，又不能“飲鴆止渴”任其污染泛濫。唯一可供選擇的途徑是采用先進(jìn)技術(shù)，提高煤炭利用效率，減輕環(huán)境污染，使煤炭變成清潔的能源。所謂潔凈煤技術(shù)是指在煤炭開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程中減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉(zhuǎn)化和污染控制等新技術(shù)的總稱(chēng)。工業(yè)型煤比燒原煤減少煙塵排放量約60%，型煤添加固硫劑后，S02排放量減少40%以上，并能節(jié)煤15%～27%。因此工業(yè)型煤是一種清潔、高效的新型燃料，發(fā)展工業(yè)型煤是有效利用煤炭資源，減少燃煤污染的重要途徑。
根據(jù)現(xiàn)有的研究，減少環(huán)境的污染的另一有效途徑就是大力開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能。理論上，生物質(zhì)能是以生物質(zhì)為載體的能量，生物質(zhì)通過(guò)光合作用貯存化學(xué)能，因此，利用生物質(zhì)能的排碳量不會(huì)超出其生長(zhǎng)期間所吸收的碳量，不會(huì)破壞碳在自然循環(huán)的平衡。每年所固定的太陽(yáng)能即生物質(zhì)能可達(dá)世界現(xiàn)狀總能耗的十多倍。目前作為能源利用的生物質(zhì)僅為總生物量的1%，所生產(chǎn)的能量己占世界總能耗的14%。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物質(zhì)能資源豐富，預(yù)計(jì)在2000年到2010年期間，我國(guó)每年秸稈資源的可獲得量為3.5億～3.7億t，相當(dāng)于1.7億tce，我國(guó)生物質(zhì)能資源潛力折合7億tce左右，而目前年綜合實(shí)際使用量為2.2億tce左右。然而生物質(zhì)能在我國(guó)商業(yè)用能結(jié)構(gòu)所占的比例極小，其主要被作為一次能源在農(nóng)村被利用，但大部分被直接作為燃料燃燒或廢棄，利用水平低，浪費(fèi)嚴(yán)重，且污染環(huán)境。
生物質(zhì)顆粒燃料近年發(fā)展起來(lái)的新型的型煤種類(lèi)，巧妙地將不可再生的化石能源和可再生能源結(jié)合起來(lái)，十分符合我國(guó)煤炭占優(yōu)勢(shì)同時(shí)生物質(zhì)資源豐富的國(guó)情，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。生物質(zhì)顆粒燃料比一般型煤有更優(yōu)的特性，根據(jù)對(duì)單個(gè)生物質(zhì)工業(yè)型煤的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定可知：生物質(zhì)工業(yè)型煤易著火，燃燒速度；不冒煙，可固硫；型煤燃燒充分，灰渣含碳量低且不結(jié)渣。
生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)是一種新興的型煤技術(shù)，很多技術(shù)都沒(méi)有成熟，國(guó)內(nèi)外關(guān)于其的專(zhuān)著論述比較少。然而它對(duì)于中國(guó)有很好的現(xiàn)實(shí)意義及經(jīng)濟(jì)前景，我們有必要做更進(jìn)一步的研究與探討。
2、生物質(zhì)顆粒燃料發(fā)展現(xiàn)狀
日本在面臨石油危機(jī)的境況下最先開(kāi)發(fā)了生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)，將粉碎后的農(nóng)作物秸稈、原煤與固硫劑混合后經(jīng)高壓成型機(jī)壓制而成，其中生物質(zhì)占15%～30%，固硫率可達(dá)80%，燃燒效率高達(dá)gg%；日本于1985年即在北海道建成了一座年產(chǎn)6000t生物質(zhì)顆粒燃料的工廠，日本還試驗(yàn)生產(chǎn)了生物質(zhì)顆粒燃料的小型燃燒裝置和專(zhuān)用燃燒設(shè)備。
美國(guó)用水解纖維素物質(zhì)作粘結(jié)劑，把粘結(jié)劑和高硫煤、木材碎片及鋸末、石灰混和，生產(chǎn)型煤，粘結(jié)劑用量為混和物重量的2%～8%；英國(guó)用纖維素酶降解纖維素得到含糖5%-20%的液體，加熱穩(wěn)定，與含碳物質(zhì)混合干燥，形成固體燃料。德國(guó)、土耳其等國(guó)研究用糖漿作粘結(jié)劑，同時(shí)摻鋸末和造紙廠廢紙生產(chǎn)型煤。俄羅斯、烏克蘭、匈牙利等國(guó)用生物質(zhì)水解產(chǎn)物作為粘結(jié)劑生產(chǎn)型煤。瑞典等國(guó)還用脫水泥炭和磨細(xì)的生物質(zhì)混合、擠壓、切割成型生產(chǎn)型煤。
國(guó)內(nèi)唯一的一間生物質(zhì)顆粒燃料生產(chǎn)廠，設(shè)在山東臨沂礦務(wù)局湯莊煤礦內(nèi)[3]。由日本國(guó)新能源開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)的綠色援助計(jì)劃(GAN)資助。該廠的設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為3萬(wàn)t（St/h，每年以250天計(jì)，24h運(yùn)轉(zhuǎn)），實(shí)際為年產(chǎn)量1萬(wàn)t，生產(chǎn)的型煤呈枕頭型，40mm×40mm×25mm，含生物質(zhì)10～30%。型煤的崩潰強(qiáng)度大于392N，熱值為12.12-18.48MJ/kg，脫硫率大于50%。煤末經(jīng)粉碎至3mm，經(jīng)干燥，使其水分為1%左右；生物質(zhì)經(jīng)切碎至2-3mm，干燥后水分約10%；消石灰脫硫劑粉顆粒小于0.1mm，水分小于3%，以玉米秸、煙煤（肥煤）、消石灰為原料，按一定比例混合，再經(jīng)高壓壓制而成。安裝初始時(shí)有許多問(wèn)題未能解決，在鍋爐試燒中還存在燒不透的問(wèn)題，鍋爐型煤生產(chǎn)線不能正常生產(chǎn)運(yùn)行。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的大學(xué)、研究所在生物質(zhì)顆粒燃料的成型、燃燒和脫硫等各方面的做了很多研究和試驗(yàn)，取得了不錯(cuò)的成績(jī)，有的還達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
比較重要的有，哈爾濱理工大學(xué)的劉偉軍等人在機(jī)械部科學(xué)技術(shù)發(fā)展司基金（VI-017）的資助下對(duì)生物質(zhì)顆粒燃料點(diǎn)火性能、燃燒機(jī)理、燃燒速度、燃燒污染特性和固硫規(guī)律等進(jìn)行的理論分析和試驗(yàn)研究。他們提出無(wú)煙煤、高硫煤加生物質(zhì)木屑、稻殼等1的無(wú)粘結(jié)劑型煤的成型技術(shù)與優(yōu)化配方，得出了生物質(zhì)顆粒燃料的燃燒特性規(guī)律；并進(jìn)行了生物質(zhì)顆粒燃料污染特性研究，提出了有效的固硫、脫硝的方法；根據(jù)型煤的燃燒特性提出2～4噸/時(shí)工業(yè)鍋爐的設(shè)計(jì)方案。達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)： (1)型煤壓碎力達(dá)300公斤(2)生物質(zhì)顆粒燃料燃盡率達(dá)到94～970/；(3)燃燒粉塵排放濃度小于100mg/Nm3，達(dá)到了環(huán)保一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；(4)固硫率達(dá)到75～80%，排放NOX濃度小于100mg /Nm3; (5)創(chuàng)造性提出“多級(jí)立體配風(fēng)”的型煤配風(fēng)新概念。
清華大學(xué)在國(guó)家九五科技攻關(guān)專(zhuān)題“生物質(zhì)顆粒燃料及燃煤催化劑脫硫技術(shù)與裝備研究”中，在大量試驗(yàn)基礎(chǔ)上成功地開(kāi)發(fā)了國(guó)際首創(chuàng)的生物質(zhì)顆粒燃料成型技術(shù)，使生物質(zhì)高壓成型技術(shù)獲得突破性進(jìn)展。此成型技術(shù)屬生產(chǎn)率最大的工業(yè)對(duì)輥成型范疇，成型后的型煤不用烘干固結(jié)即有上千至數(shù)干N/個(gè)的抗壓強(qiáng)度。新型輪的工業(yè)成型條件要求很寬，經(jīng)通用粉煤機(jī)粉碎和風(fēng)干的末煤，以及經(jīng)國(guó)產(chǎn)飼料粉碎機(jī)（2～4mm篩孔）粉碎的風(fēng)干秸稈（包括玉米秸、稻草和雜草等），按15～100%的生物質(zhì)配比混合后均可成型；且生物質(zhì)配比越高，型煤強(qiáng)度越好，成型功耗越低，用于全生物質(zhì)成型的效果更好。與日本同類(lèi)技術(shù)相比，型煤(生物質(zhì)配比15～25%)成型壓力降至120MPa;成型電流由56～581的空載電流上升至70～751（試驗(yàn)配套電機(jī)75KW），按此成型電流計(jì)算的成型功耗<17kwh/t，此型煤成型功耗僅為生物質(zhì)螺旋擠壓成型的1/6，全生物質(zhì)成型功耗會(huì)更小。技術(shù)水平：(1)成型生產(chǎn)率2-5t/h; (2)生物質(zhì)型塊抗壓強(qiáng)度>IOOON/個(gè)；(3) -次成型率>85%；(4)生物質(zhì)碎料利用率>99%；(5)生物質(zhì)許可含濕率<12%；(6)成型加工成本<20元/t。
3、生物質(zhì)顆粒燃料的冷壓成型機(jī)理及生產(chǎn)工藝
生物質(zhì)顆粒燃料可采用熱壓成型或冷壓成型，主要從冷壓成型的角度對(duì)生物質(zhì)顆粒燃料的成型機(jī)理進(jìn)行分析。生物質(zhì)的主要成分是纖維素、半纖維和本質(zhì)素，屬于高分子化合物，從有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵合作用理論上講，這些生物質(zhì)同煤之間存在一定的化學(xué)鍵合作用，具有一定的粘結(jié)性。并且，較長(zhǎng)的生物質(zhì)纖維在型煤的成型過(guò)程中可以形成一個(gè)網(wǎng)狀骨架，在一定的粒度范圍內(nèi)，隨著纖維長(zhǎng)度的增大，生物質(zhì)之間的交聯(lián)作用增大，其成型作用力提高，型煤強(qiáng)度增大。另外，根據(jù)煤化學(xué)理論及近代化學(xué)鍵價(jià)理論，分子作用力和氫鍵作用是煤成型的主要作用力。制備型煤時(shí)．隨著成型壓力的增大，物料顆粒間距減小，分子間作用力和氫鍵作用增強(qiáng)，型煤的強(qiáng)度也隨之提高。一般地講，型煤的強(qiáng)度除了與化學(xué)鍵作用力大小有關(guān)外，更重要的是取決于型煤本身能否形成一個(gè)有序的層狀排列的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)。當(dāng)添加一定范圍百分比的生物質(zhì)時(shí)，這一網(wǎng)狀的骨架結(jié)構(gòu)隨著成型壓力的增大而更加牢固。因此，生物質(zhì)顆粒燃料冷壓成型過(guò)程只要保證足夠的壓力，在不加任何粘結(jié)劑的情況下也可以壓制出高強(qiáng)度的型煤。
生物質(zhì)顆粒燃料生產(chǎn)的一般過(guò)程：首先把原煤和準(zhǔn)備摻入的生物質(zhì)分別進(jìn)行烘干，將干燥后的原煤進(jìn)行破碎，生物質(zhì)則加以碾碎，磨成微細(xì)粉末。然后將兩者進(jìn)行充分混合，此時(shí)可根據(jù)原煤和生物質(zhì)的特性，視情況加入適量的粘結(jié)劑和固硫劑。最后將上述混合物一同送入成型機(jī)，在高壓下壓制成型。生物質(zhì)顆粒燃料也可以在壓制成型的過(guò)程中摻入各種可燃的工業(yè)廢棄物（煤泥、泥炭、粉煤灰等1和城市生活垃圾。
這種工藝的特點(diǎn)是：
(1)原煤、木質(zhì)纖維只進(jìn)行低溫處理，其中留有一定的水分，不會(huì)發(fā)生象熱壓成型后產(chǎn)品烘干時(shí)存在著火的危險(xiǎn)。
(2)不受煤種的限制，各種劣質(zhì)煤、貧煤都可以加工利用。
(3)經(jīng)加工成型后的型煤與原煤比較，灰分含量降低，揮發(fā)分增加，熱值也有所增加。
4、生物質(zhì)顆粒燃料的技術(shù)特點(diǎn)
生物質(zhì)顆粒燃料主要是利用生物質(zhì)如木屑、木片、稻草、買(mǎi)桿等作為型煤添加劑，其機(jī)理是利用其纖維素、半纖維素等成分在加熱或水解后具有的粘結(jié)作用。
根據(jù)生物質(zhì)成型處理的不同方法，生物質(zhì)顆粒燃料大體上可以分為三類(lèi)：
(1)生物質(zhì)制漿后的黑液如紙漿廢液作為成型粘結(jié)添加劑，但其防水性差，成焦組份少，容易使成型設(shè)備發(fā)生故障；
(2)生物質(zhì)水解產(chǎn)物，如水解木質(zhì)素、纖維素、半纖維素及碳?xì)浠衔锏茸鳛槌尚驼辰Y(jié)添加劑；
(3)生物質(zhì)直接和煤粉混合，利用受熱或高壓壓制成型。
大型潔凈煤廠將煙煤（肥煤）粉碎至3mm，干燥使其水分降為1%左右；生物質(zhì)（秸桿）切碎至2mm～3mm，干燥使其水分降為10%左右；消石灰固硫劑粉顆粒破碎至小于0.1mm，干燥使其水分小于3%，三種原料混合的重量比為77.28: 13.64: 9.08。成都中日合作的研究認(rèn)為生物質(zhì)顆粒燃料在成型之前，一定要控制混合成型的煤粉、生物質(zhì)和生石灰的水分小于5%，以便通過(guò)成型主機(jī)固化成型。
4 1燃燒特性
生物質(zhì)顆粒燃料燃燒特性既有著火容易、易燃盡的優(yōu)越可取一面，也存在灰殼阻礙氣體擴(kuò)散、降低燃燒速度的另一面。生物質(zhì)顆粒燃料燃燒機(jī)理的實(shí)質(zhì)是屬于靜態(tài)滲透式擴(kuò)散燃燒。
燃燒過(guò)程從著火后開(kāi)始：
第一步，型煤球表面可燃揮發(fā)物燃燒．進(jìn)行可燃?xì)怏w和氧氣的放熱化學(xué)反應(yīng)，形成橙黃色長(zhǎng)焰；
第二步，除了型煤球表面部分可燃揮發(fā)物燃燒外，型煤球表層部分焦碳處于過(guò)渡燃燒區(qū)，形成橙紅色較長(zhǎng)火焰；
第三步，型煤球表面仍有較少的揮發(fā)分燃燒，更主要的是燃燒向型煤球更深層滲透，焦碳的擴(kuò)散燃燒占主導(dǎo)，燃燒產(chǎn)物C02. CO及其它氣體向外散，行進(jìn)中CO不斷與02結(jié)合生成C02，球表層生成薄灰殼，外層包圍著淡藍(lán)色短火焰。此外，在此主燃階段，生物質(zhì)首先燃盡并不斷深入地帶動(dòng)其周?chē)固几杆偃紵⒃谌急M層里形成一定的微孔組織，使氣體的擴(kuò)散和氧氣的溜透更容易；
第四步，型煤球燃燒進(jìn)一步向球內(nèi)深層發(fā)展，其主要進(jìn)行焦碳燃燒（即C+02→CO），在球表面進(jìn)行一氧化碳的氣體燃燒(即CO+O)→C02），形成比較厚的的灰殼，由于生物質(zhì)的燃盡和熱膨脹，灰層中呈現(xiàn)微孔組織或空隙通道甚至裂縫，較少的短火焰包圍著型煤球；
第五步，燃燒灰殼不斷加厚，可燃物基本燃盡，在沒(méi)有強(qiáng)烈干擾的情況下，形成整體灰球，灰球表面幾乎看不出火焰，灰球會(huì)變成暗紅色，到此完成生物質(zhì)顆粒燃料球的燃燒過(guò)程。
4.2抗壓強(qiáng)度
抗壓強(qiáng)度是生物質(zhì)顆粒燃料各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)中最直觀、最有代表性的指標(biāo)，一般而言，隨著原煤可磨性系數(shù)(HGI)的不斷增大，型煤的抗壓強(qiáng)度逐步升高。含20%左右的生物質(zhì)顆粒燃料和普通型煤的煤料粒徑與抗壓強(qiáng)度具有不同的關(guān)系。當(dāng)煤料粒徑小于0.3mm時(shí)，生物質(zhì)顆粒燃料的抗壓強(qiáng)度隨煤料粒徑變細(xì)普通型煤和生物質(zhì)顆粒燃料的抗壓強(qiáng)度均下降，而生平物質(zhì)型煤的變化較為平緩；生物質(zhì)顆粒燃料的抗壓強(qiáng)度、均比普通型煤高出25kg/cm2以上。
在成型壓力與其他條件一定的情況下，煤料成型時(shí)的粒徑組成對(duì)生物質(zhì)顆粒燃料抗壓強(qiáng)度有顯著的影響。粒徑小于0.2mm的成型原料含量越多，生物質(zhì)顆粒燃料的抗壓強(qiáng)度越高，而粒徑在1mm～3mm之間的成型原料含量越多，生物質(zhì)顆粒燃料的抗壓強(qiáng)度會(huì)逐漸降低。所以，國(guó)內(nèi)外對(duì)煤成型粒徑一般均要求3mm以下。
4.3點(diǎn)火性能
生物質(zhì)顆粒燃料比原煤可燃基揮發(fā)分有所提高，在點(diǎn)火的過(guò)程中，易燃的生物質(zhì)率先點(diǎn)火放熱，使生物質(zhì)顆粒燃料在短時(shí)間內(nèi)升溫迅速達(dá)到著火點(diǎn)，使不易點(diǎn)火的原煤也隨之很快著火，而且隨著生物質(zhì)的迅速燃燒，在型煤中生物質(zhì)燃料原來(lái)占有的體積迅速收縮，型煤中空出了許多孔道及空隙，使一個(gè)實(shí)心的球體變成了一個(gè)“多孔形球體”，這樣就為氧氣的滲透擴(kuò)散創(chuàng)造了條件．所以點(diǎn)火能深入到球面表層下一定深度，形成穩(wěn)定的點(diǎn)火燃燒。在高壓成型的生物質(zhì)顆粒燃料中，其組織結(jié)構(gòu)決定了揮發(fā)分的析出及向型煤內(nèi)部傳遞熱量比較緩慢，所以形成揮發(fā)分點(diǎn)火逐步進(jìn)行，且點(diǎn)火所需的氧氣比原煤層狀燃燒點(diǎn)火時(shí)要少。從總體趨勢(shì)上分析，生物質(zhì)顆粒燃料的點(diǎn)火溫度更趨向于生物質(zhì)的點(diǎn)火特性，而且點(diǎn)火溫度變化范圍不大。隨著生物質(zhì)加入量的增多，生物質(zhì)顆粒燃料點(diǎn)火溫度呈降低的趨勢(shì)，且摻入生物質(zhì)種類(lèi)的不同，生物質(zhì)顆粒燃料點(diǎn)火溫度降低的程度不同生物質(zhì)顆粒燃料點(diǎn)火溫度與折算可燃基揮發(fā)分成反比，與折算可燃基灰分成正比。生物質(zhì)顆粒燃料點(diǎn)火的延遲時(shí)間與燃料種類(lèi)、燃料的性質(zhì)（揮發(fā)分、灰分、水分等）、混料配比、主燃火焰溫度、配風(fēng)形式及大小等有關(guān)。
4.4固硫特性
型煤燃燒固硫目的在于有效控制燃煤過(guò)程中的S02排放，固硫效果的好壞首先取決于所用的固硫劑與燃燒釋放的S02及時(shí)反應(yīng)的能力。
44、固硫反應(yīng)
型煤中鈣基固硫劑燃燒過(guò)程主要的固硫反應(yīng)為：
11固硫劑的熱分解
CaC03=CaO+C02 (1)
Ca(OH)2=CaO+H20 (2)
21固硫合成反應(yīng)
Ca(OH)2+S0'_CaS03+H20 (3)
CaO+S02=CaS03 (4)
31中間產(chǎn)物的氧化反應(yīng)和歧化反應(yīng)
2CaS03+02=2CaS04 (5)
4CaS03=CaS+3CaS04 (6)
41固硫產(chǎn)物的高溫分解反應(yīng)
CaS03=CaO+S02 (7)
CaS04=CaO+S02+0 (8)
以上反應(yīng)說(shuō)明，鈣基固硫劑需經(jīng)熱分解成Ca才能有效固硫，且其分解吸熱有助于控制燃燒溫度，高溫固硫性能會(huì)有一定改善。
4 4 2高效固硫原因分析
生物質(zhì)顆粒燃料對(duì)固硫具有高效性。其主要原因?yàn)椋?br />
(1)生物質(zhì)顆粒燃料的燃燒控制在850～950℃范圍內(nèi)進(jìn)行，屬于低溫燃燒，又由于高強(qiáng)度型煤球及燃燒中形成的微孔組織，使型煤球的熱傳導(dǎo)系數(shù)減小，加大型煤燃燒過(guò)程“表”、“里”的溫差，實(shí)現(xiàn)型煤球的“雙層低溫燃燒”。因此，反應(yīng)向生成CaS04方向進(jìn)行，而CaS04熱分解極少。
(2)固硫劑添加在混料過(guò)程中容易均勻分布在煤球中。
(3)生物質(zhì)顆粒燃料的高強(qiáng)度組織特性，使燃燒產(chǎn)物停留在球內(nèi)時(shí)間較長(zhǎng)，而且逐漸向外擴(kuò)散；另外，燃燒后呈現(xiàn)微孔組織，也就是增加了S02與固硫劑接觸的機(jī)會(huì)和時(shí)間。時(shí)間長(zhǎng)、S02濃度高使鈣利用率增加。
(4)氧氣向球內(nèi)擴(kuò)散的有效濃度大大降低，自然限制了一部分S02的生成。
(5)生物質(zhì)本身具有一定的木質(zhì)素和腐植酸，它們對(duì)S02有較強(qiáng)的吸附能力和具有巨大的比表面積，延緩S02的析出速度，增加反應(yīng)表面。
(6)生物質(zhì)顆粒燃料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。
(7)生物質(zhì)燃料占去一定比例的煤，而生物質(zhì)熱解時(shí)無(wú)硫化物產(chǎn)生，使S02生成減少。
生物質(zhì)顆粒燃料的燃燒過(guò)程表現(xiàn)為兩個(gè)階段：揮發(fā)分燃燒階段和煤焦燃燒階段，生物質(zhì)顆粒燃料在燃燒初期時(shí)生成的S02較少，燃燒中后期生成的S07較多。提高型煤固硫率的關(guān)鍵是固硫劑的制備，要求固硫劑有盡可能大的比表面積，反應(yīng)活性盡可能高，同時(shí)要求固硫劑能耐較高的溫度，并能使所生成的硫酸鹽在高溫下不易分解。
4 4 3 Ca/S比
大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，固硫率隨Ca/S比增大而提高，Ca/S=1.5～2范圍內(nèi)，固硫率趨于最大值；當(dāng)Ca/S比大于2后，固硫率隨Ca/S增加的趨勢(shì)顯著變緩。在同- Ca/S下，Ca(OH)2的固硫效果最好，Ca0次之，CaC03的固硫效果最差。型煤含硫3%以下，固硫率與含硫量成正比，含硫量的繼續(xù)增加，固硫增加趨勢(shì)不斷減緩，而且在氧化鈣固硫劑的基礎(chǔ)上加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┛梢愿纳乒塘蛐Ч?br />
5、生物質(zhì)顆粒燃料的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)
目前，對(duì)生物質(zhì)顆粒燃料經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)尚有不確定性，因其受成型工藝和燃燒設(shè)備等的限制，尚缺乏經(jīng)濟(jì)核算的工程基礎(chǔ)。本文僅是從固硫費(fèi)用，C02排放的減少量和加工的經(jīng)濟(jì)性等方面來(lái)進(jìn)行分析，為以后的經(jīng)濟(jì)形評(píng)價(jià)提供一定的參考。
5 1生物質(zhì)顆粒燃料固硫的效益分析
生物質(zhì)顆粒燃料固硫費(fèi)用計(jì)算，離不開(kāi)原料價(jià)格和固硫率參數(shù)，從型煤技術(shù)的開(kāi)發(fā)宗旨出發(fā)，我們將生物質(zhì)顆粒燃料在普通型煤基礎(chǔ)上增加的費(fèi)用作為固硫費(fèi)用，其計(jì)算公式為：
5.2生物質(zhì)顆粒燃料減排∞的效益分析
生物質(zhì)顆粒燃料減排C02量按熱工等效原則下減少礦物燃料燃燒排入大氣的凈增量計(jì)，包括生物質(zhì)代煤和型煤節(jié)煤所產(chǎn)生的兩部分削減量。國(guó)內(nèi)工業(yè)型煤初步應(yīng)用的實(shí)踐已表明，型煤燃燒的節(jié)煤率可達(dá)10～12%。加入生物質(zhì)后由于燃燒性能的改善，節(jié)煤效果會(huì)更好。按20%的生物質(zhì)加入量和10%的節(jié)煤率作保守估算，原煤和生物質(zhì)的熱值分別取5500和4500kj/kg，則可削減C02大于26%。
5.3生物質(zhì)顆粒燃料加工的經(jīng)濟(jì)性
利用生物質(zhì)短纖維的粘連作用，可以顯著提高生物質(zhì)顆粒燃料的強(qiáng)度，從而省去粘結(jié)劑的使用，提高型煤加工的經(jīng)濟(jì)性。日本開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)顆粒燃料無(wú)粘結(jié)劑成型工藝還省去了料煤的調(diào)和及型煤的烘干等環(huán)節(jié)，將此工藝技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化，則可進(jìn)一步提高生物質(zhì)顆粒燃料加工的經(jīng)濟(jì)性。
6、現(xiàn)今生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)的不足
6.1干燥技術(shù)不過(guò)關(guān)
目前我國(guó)的工業(yè)型煤生產(chǎn)中，煤料的成型水分一般在8%-10%，若以褐煤為成型原料，則成型水分為1 8%-20%，而國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)均表明，當(dāng)水分在2%-3%時(shí)，型煤的強(qiáng)度最高，并免去成型后再干燥的過(guò)程，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。這樣，就存在一個(gè)先加熱后成型的問(wèn)題，以減少型煤的破損率，盡快實(shí)現(xiàn)工業(yè)大生產(chǎn)。但我國(guó)目前一般多是先成型后采用煙道氣干燥的方法，干燥速度慢，熱能利用率低，干燥不徹底，而在型煤的干燥及運(yùn)輸過(guò)程中，破損率又高達(dá)25%以上。
6.2成型機(jī)壓力低，磨損快(9)
我國(guó)工業(yè)型煤生產(chǎn)中的機(jī)械設(shè)備，特別是成型壓力機(jī)一直存在較嚴(yán)重的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在成型壓力偏低，壓輥磨損快。國(guó)外先進(jìn)技術(shù)中，成型機(jī)采用液壓傳動(dòng)，成型壓力可達(dá)2-5t/cm2以上。且壓輥表面采用高壓耐磨材料，大大提高了成型機(jī)對(duì)輥的使用壽命。而我國(guó)型煤成型壓力一般僅為國(guó)外的1/5 -1/10，不僅造成工藝過(guò)程的返料率高，而且使得煤料成型時(shí)煤粒間的間隙大，密度偏低，不利于型煤強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)均一程度的提高；同時(shí)，成型機(jī)的壓輥表面未作特殊處理極易磨損。對(duì)此，我們尚需作更多的努力。
6.3粘結(jié)劑開(kāi)發(fā)沒(méi)有突破
尋求適應(yīng)性強(qiáng)的廉價(jià)粘結(jié)劑，是型煤發(fā)展中的關(guān)鍵問(wèn)題。而我國(guó)工業(yè)型煤技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究，長(zhǎng)期處于分散的低水平狀態(tài)，技術(shù)力量分散，工作缺乏連續(xù)性。因此，粘結(jié)劑的開(kāi)發(fā)沒(méi)有取得突破性進(jìn)展，與國(guó)外差距較大。
7、結(jié)語(yǔ)
(1)生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)理論上在我國(guó)有廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)的開(kāi)發(fā)與發(fā)展涉及許多學(xué)科門(mén)類(lèi)，需要有煤燃燒、煤成型、生物質(zhì)燃燒、生物質(zhì)成型、優(yōu)化配煤、機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
(2)生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)具有很好的環(huán)保和節(jié)能效果。目前國(guó)內(nèi)眾多高等院校、科技院所進(jìn)行了深入研究，在各方面都取得了很大進(jìn)展，有力地推動(dòng)了生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，同時(shí)為工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。
(3)生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)今后的研究是著手開(kāi)發(fā)低成本、高固硫率和防潮抗水型適用于工業(yè)鍋爐燃用的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)可以通過(guò)應(yīng)用人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)對(duì)多種煤配比及生物質(zhì)配比的調(diào)整和配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)，將生物質(zhì)顆粒燃料的灰分、水分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、燃料比、粒徑大小、反應(yīng)活性、焦渣特性、熱變形特性等調(diào)整到有利于燃燒的最佳值和大幅度降低生產(chǎn)成本，努力使之發(fā)展成國(guó)際上最先進(jìn)的具有一流水平的高效清潔燃料，還可以設(shè)計(jì)生物質(zhì)顆粒燃料專(zhuān)用燃燒設(shè)備。
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