煤炭是不可再生的化石能源，其過度消費和燃燒引發的環境污染已引起世界各國的關注．生物質能因其來源廣、低污染、CO2零排放量及可再生等優點而倍受世界各國的重視，它的利用方式主要有生物質氣化、液化和燃燒．生物質型煤作為生物質和煤利用的有效途徑，許多國家對其進行了大量的研究，如日本開發了成型壓力可達2t/cm2～4t/cm2的高壓力成型設備；土耳其把褐煤和糖蜜、松果、橄欖樹廢物、鋸木、造紙廢液和廢棉等混合，在50MPa～25MPa成型壓力下制取燃料型煤；尼泊爾利用廢棉和褐煤成型制取燃料型煤；美國利用生物質和原煤成型制取的燒烤型煤等；清華大學等也對其作了不同程度的研究，實驗采用熱分析儀和自行設計的實驗臺研究了小麥秸稈純生物質黏結劑和陜西神木煙煤、焦作無煙煤制成的生物質型煤的燃燒特性和影響因素，富通新能源生產銷售的秸稈顆粒機、木屑顆粒機、秸稈壓塊機專業壓制生物質成型顆粒燃料。
1、實驗部分
1.1樣品的制備原料煤為陜西神木煙煤和焦作無煙煤，粉碎至3mm以下，煤質特征見表1。黏結劑為河南理工大學開發的小麥秸稈生物質黏結劑，平頂山煙煤與生物質黏結劑按7：3的比例混合，無煙煤較難成型，與生物質黏結劑按6:4的比例混合．將配置好的煤與黏結劑混合物裝入成型磨具，在SBY-IOT萬能實驗壓力機上按實驗要求成型，成型壓力27.9MPa—75.7MPa，自然晾干，生物質型煤煤質特征見表1．
1-2設備及實驗條件
1.2.1熱重分析及實驗條件
熱重分析為美國TA公司生產的SDTQ600熱分析儀，實驗氣氛為空氣，樣品為8.5 mg±0.5 mg，氣體流量為100mL/min，實驗從室溫開始，升溫速率為20℃/min，終溫為1000℃。
1.2.2單顆粒型煤燃燒實驗及實驗條件
單顆粒型煤的燃燒實驗在自行設計的實驗臺上進行，實驗臺由控溫爐、電子天平（BSS224S型）和支架三部分組成．型煤質量為22g左右．實驗時先將爐溫升至設定溫度，再迅速將型煤放入爐膛，由電子天平記錄燃燒過程中型煤的失重情況，每組樣品重復3次，取平均值繪制失重率曲線，
2、結果與討論
2.1TG-DTG曲線分析
圖2為神木煙煤型煤和焦作無煙煤型煤的TG-DTG(失重一微分)曲線．從圖2可以看出，兩種型煤的燃燒過程基本相同，可以分為脫水、揮發分釋放及燃燒、固定碳燃燒和燃盡四個階段．DTG曲線上存在四個對應的失重速率峰：脫水失重速率、揮發分釋放及燃燒失重速率、固定碳燃燒速率和燃盡速率．型煤的特征值見表2．
由表2可以看出，陜西神木煙煤型煤四個階段的最大失重速率對應的溫度均比焦作無煙煤型煤的溫度低，固定碳燃燒階段的失重速率峰值遠大于焦作型煤，由此說明陜西神木煙煤型煤的燃燒性能優于焦作無煙煤型煤，陜西神木煙煤型煤的揮發分釋放及燃燒最大失重速率低于焦作無煙煤型煤，可能是因為焦作無煙煤型煤在加熱過程中沒有有機物熔融現象，只有生物質熱解和揮發分釋放，而煙煤型煤在加熱過程中有有機物熔融，對揮發物的釋放造成一定的阻礙．
2.2TG-DTA曲線分析
TG-DTA(失重一熱流)曲線見第47頁圖3，它反映了型煤燃燒吸放熱過程，由圖3可以看出，陜西神木型煤熱流曲線從放熱開始到峰尖出現呈上升趨勢，然后下降直至熱量釋放完畢，焦作型煤的熱流曲線出現兩個放熱峰，分別對應揮發分釋放及燃燒和固定碳燃燒，在兩個放熱峰之間有一個峰谷，此時溫度約400℃，如果在工業鍋爐中燃燒，可能因為型煤周圍溫度不高而出現斷火，焦作型煤在燃盡階段還出現了明顯的向下吸熱峰，這可能是型煤灰渣中某種物質分解造成。
2.3爐膛溫度對生物質型煤燃燒的影響
成型壓力為27.9 MPa，不同爐溫條件下單顆粒型煤燃燒的失重率變化曲線見第47頁圖4．由圖4可以看出，隨著爐膛溫度的升高，型煤燃燒失重率明顯增加，這是因為爐膛溫度升高，熱輻射增強，型煤單位時間內吸收的熱量增多，使有機物分解、揮發分及焦炭燃燒速度加快，且爐膛溫度對無煙煤型煤燃燒速度的影響比煙煤型煤更為明顯，900℃時焦作無煙煤型煤的失重速率明顯高于400℃和600℃時的失重速率，
由圖4還可以看出，在燃燒初始階段，燃燒加速度（失重速率變化率）明顯大于燃燒過程后期，且初始燃燒階段的時間在燃燒過程中較短，其隨著爐膛溫度的提高而縮短．
2.4成型壓力對生物質型煤燃燒的影響
成型壓力對生物質型煤本身的作用主要表現在，隨著成型壓力的增加，型煤內部結構中生物質與煤粒、生物質與生物質及煤粒與煤粒之間的空隙變小，整個型煤的致密度增加，型煤的機械性能越好，對燃燒而言，一方面，致密度的增加加大了生物質型煤燃燒過程中內部的傳熱，有利于燃燒；另一方面，致密度的增加減小了型煤內部的空隙率，使得氧氣及揮發物、燃燒產物在型煤內部的擴散阻力加大，不利于燃燒．
不同成型壓力生產的陜西神木型煤和焦作型煤的失重率變化曲線見圖5．從圖5可以看出，在實驗成型壓力范圍內，隨著成型壓力的增加，燃燒失重率略有降低，但成型壓力對型煤燃燒速率沒有顯著影響．
3、結 論
1)生物質型煤的燃燒可以分為脫水、揮發分釋放及燃燒、固定碳的燃燒和燃盡四個階段．
2) TG-DTG分析表明，無煙煤生物質型煤中生物質的分解釋放速度快于煙煤生物質型煤，但煙煤生物質型煤的著火和燃燒溫度較無煙煤生物質型煤低，其燃燒性能優于無煙煤生物質型煤．
3) TG-DTA分析表明，無煙煤生物質型煤出現了兩個蔽熱峰，第一個放熱峰主要是生物質及揮發分燃燒放熱，第二個放熱峰為固定碳燃燒放熱．
4)單顆粒生物質型煤燃燒實驗表明，爐膛溫度越高，型煤燃燒失重率越大，在實驗成型壓力范圍內，成型壓力對生物質型煤燃燒速度沒有明顯影響。
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