烟煤／生物质混燃特性实验研究
生物质与煤共燃特性的研究
能源 是 人 类社 会 进 步 最 为 重 要 的物 质 基 础… ，
所 用生物质样 和煤样 的工 业 分析 和元 素 分析 结果 如
表 １ 所示 。
表 １ 生物质及煤样的工业分析及元素分析结果
在世界能源消耗 中，生物质能作为其中的一种再生 资源 ，是仅次于煤 、石油 、天然气的第 ４大能源， 约 占 １％ ～１％Ｌ 。我 国生 物 质 能 占一 次 能 源 的 ３ ４ ２ ］ ３％左右，是仅次于煤 的第 ２ ３ 大能源 ，这主要是 Ｊ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ Ｇ— Ｔ ｈ ｒ ｌａ ａｙ ｉ ｔｃ ｎ ｌｇ ａ ｐ ｌ ｄ ｔ ｔｄ ｈ Ｏ ｆ ｅ ｃ ｍ ｕ ｔ ｎ ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｆｂｏ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ Ｔ Ｄ Ｇ ｔ ｅｍａ ｎ ｓ ｅ ｈ ｏｏ ｗ ｓａ ｐｉ ｏ ｓ ｙ ｔｅ Ｃ — ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｅ ｕ ｉ ｂ ｓ ｏ ｈ ｒ ｃｅ ｔ ｓｏ ｉ－ ｉ ｉ ｉ ｍａ ｓⅥ ｔ ｏ ． Ｃ ｍｂ ｓ ｏ ｈ ｒｃ ｅ ｓｉｓ ｏ ｈ ｍ ｅ ｅ ａ ａｙ ｅ ｃ ｏｄ ｎ ｏ ｃ ｍ ｕ ｔ ｎ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｓ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｓ ｉ ｃａ ｈ １ ｏ ｕ ｔ ｎ ｃ ａａ ｔｒ ｔ ｆｔ ｅ ｗ ｒ ｎ ｚ ｄ ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｏ ｉ ｉ ｃ ｌ ｂ ｓｉ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ａａ ｔｒ ｏ ｉ ｃ ｓ ｃ ｓ ｉｎｔ ｎ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ；ｍａ ｉ ｍ ａｅ ｏ ｏ ｕ ｔ ｎ ａ ｄ ｂ ｒ ｏ ｔｔｍｐ ｒｔ ｒ ｔ ． Ｉ ｎｔ ｎ ｐ ａ ｔｒ ｎ ｏ ｕ ｈ ａ ｇ ｉ ｏ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｉ ｘｍｕ ｒ ｔ ｆｃ ｍ ｓ ｏ ｎ ｕ ｎ ｕ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｅｃ ｇ ｉ ｏ ａ ｍｅｅ ａ ｄ ｃ ｎ— ｂ ｉ ｉ ｒ ｓ ｂ ｓｉ ｉ ｔ ａ ａ ｔ ｒ ｗｅቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｃ ｃ ｌｔｄ ｔｓ ｏ ｓｔ ａ ｅ ｉｎ ｔ ｎ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｆ ｉｍａ ｓ ｓａｅ ｔ ｏ ｐ ａ ｅ ｅ ｅ ５ ｕ ｔ ｌ ｙ ｐ ｍｅｅ ｓ ｒ ａ ｕａ ｅ ．Ｉ ｈ ｗ ｔｔ ｉ ｏ ｅ ｅａｕ ｅ ｏ ｏ ｓ ｅ ｈ ｓ ｓｂ ｔ ｎ２ ０— ｂ ｉ ｒ ｌ ｈ ｈ ｇ ｉ ｂ ｒ ｗ ｗｅ
生物质与煤混燃研究分析
生物质与煤混燃研究分析摘要:通过对生物质与煤混燃的研究方法、优势、燃烧特性以及研究结论的介绍,阐明充分开发生物质资源,进行生物质与煤共燃的研究对解决我国能源问题具有现实意义。
关键词:生物质;煤;混燃作为清洁的可再生能源,生物质能的利用已成为全世界的共识。
我国生物质资源丰富,生物质占一次能源总量的33% ,是仅次于煤的第二大能源。
同时,我国又是一个由于烧煤而引起的污染排放很严重的发展中国家,生物质被喻为即时利用的绿色煤炭,具有挥发分和炭活性高,N和S含量低,灰分低,与煤共燃可以降低其硫氧化物、氮氧化烟尘的含量.同时生物质燃烧过程具有CO2零排放的特点。
这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。
因此发展生物质与煤混合燃烧这种既能脱除污染,又能利用再生能源的廉价技术是非常适合中国国情的。
一、共燃的主要方式:(1)直接共燃:即直接将生物质混入煤中进行燃烧或生物质与煤使用不同的预处理装置与燃烧器。
(2)生物质焦炭与煤共燃:通过将生物质在300~400℃下热解,可以将生物质转化为高产率(60%~80%)的生物质焦炭,然后将生物质焦炭与煤共燃。
生物质与煤共燃燃烧性质的研究主要是利用热分析技术所得的TG-DTG曲线进行。
利用TG-DTG曲线可以方便的获取着火温度Th,最大燃烧速(dw/dt)max平均燃烧速度dw/dt)mean,燃尽温度Th等参数。
可以对一种煤和几种生物质以及它们以不同的比例所得的混合试样进行燃烧特性分析。
比如在STA409C型热综合分析仪上对各试样进行燃烧特性试验,工作气氛为N2和O2,流量分别为80ml/min、20ml/min ,升温速率为30℃/min ,温度变化范围为20~1200℃。
每个试样重量约5.0mg。
其数值根据自己的实验需要进行修改。
2 生物质与煤共燃的优势2.1 CO2等温室气体的减排由于生物质在燃烧过程中排放出的CO2与其生长过程中所吸收的一样多,所以生物质燃烧对空气CO2的净排放为零。
生物质能燃烧特性的实验研究
生物质能燃烧特性的实验研究第一章绪论随着世界能源需求的不断增长，传统化石燃料逐渐枯竭并污染环境，生物质能作为一种可再生能源，具有广阔的发展前景和重要的意义。
生物质能是指从生物质中提取能量的过程，其来源主要包括农作物废弃物、林木和固体废弃物等，广泛应用于生活、工业、发电和交通等领域。
生物质能燃烧作为生物质能利用的主要形式之一，研究其燃烧特性具有极其重要的实际意义。
本篇论文主要对生物质能燃烧特性进行实验研究，从燃烧特性、燃烧效率和热值等三个方面展开深入探讨，并探究不同处理方式对生物质能燃烧特性的影响。
第二章生物质能燃烧特性的实验研究2.1 生物质能燃烧特性生物质能燃烧是指将生物质分解为一系列火焰化学反应产生的物质，包括水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、氮气、灰分和粒子等。
生物质能的燃烧过程包括生物质的开始发热、可燃部分的燃烧反应、燃烧反应的终止和灰分的残留，整个过程较慢而稳定。
2.2 燃烧效率燃烧效率是指生物质能燃烧过程中被释放的热能和提供的热能之间的比值，反映了生物质能燃烧时能量转化的效率。
实验表明，燃烧效率与生物质粒度、形状、水分和灰分含量等因素相关。
一般而言，较小粒度生物质燃烧效率高，因为小颗粒的热辐射更强，火焰更容易扩散。
随着水分和灰分含量的增加燃烧效率逐渐降低，这是因为这些因素均会占据生物质中的可燃部分，从而影响燃烧反应的进行。
2.3 热值热值是指单位质量生物质能释放的热能，常用单位为焦耳/千克或卡/克。
不同类型的生物质能具有不同的热值，例如小麦秸秆、稻草、木材、棕榈油残渣等，其热值范围在14-20MJ/kg之间。
与传统加热方式相比，生物质能燃烧方式热值较低，需要考虑大量生物质的供应和储存。
第三章不同处理方式对生物质能燃烧特性的影响3.1 生物质粉碎生物质粉碎是将生物质切碎为较小的颗粒，以提高其燃烧效率。
实验表明，生物质粉碎程度对燃烧特性有明显影响。
随着生物质颗粒的减小，生物质能的燃烧反应更充分，因此燃烧效率和热值均得到提高。
生物质与煤混烧燃烧特性研究
能 源方 面看 ， 研究 生 物 质 与 煤 混 合 燃 烧 技 术具 有 重
要 意义 ．
１ ３ 实 验 条 件 及 过 程 ．
１ 实 验 部 分
１ １ 实 验 设 备 ．
实验 初始温 度 为室 温 ， 温为 ９ ０。 工 作 气氛！ ０ ｎ 除特 别说 明 ／
玉米秸秆的水分和挥发分高于义马煤因此随着玉米秸秆添加量的增加混合物中水分和挥发分含量逐渐增加固定碳含量逐渐降低导致dtg曲线上水分析出峰玉米秸秆挥发分析出峰和玉米秸秆固定碳燃烧及义马煤挥发分析出峰逐渐增强而义马煤固定碳燃烧失重作用逐渐减弱
第 ３ 卷 第 １ ３ 期 ２１ Ｏ ０年 １月
煤 炭 转 化
尽 性 能降低 ； 加 氧 气流 量 ， 以显著 改善 燃料 的燃烧 性 能． 增 可 关键 词 煤 ， 物 质 ， 烧 ， 分 析 ， 烧 特 性 生 混 热 燃 ＴＱ５ ４ ３ 中图分 类号
０ 引 言
生 物质 能 是 仅 次 于煤 、 油 和天 然 气 之后 的第 石 四大 能源 ＿ ， 有来 源广 、 】具 ］ 污染 低 、 再 生 和 Ｃ 零 可 Ｏ。 排放 等优 点． 专家认 为 ， 物质 能将 成 为未来 可再 生 生 能源 的 重要 组 成 部 分 ， ２ １ 到 ０ ５年 ， 球 总 能耗 将 有 全 ４ 来 自生物 质能 ．２ 国生 物质 能 资源 十分 丰 富 ， ０ ［我
燃 煤 产 生 大 量 烟 尘 、 Ｏ。和 Ｃ 等 污 染 物 ， 使 我 Ｓ Ｏ 致
国大气 环境 呈 典型 的煤 烟 型 污 染 ， 由此 带 来 严 重 的 经 济损 失． 生物 质 与煤共 燃 可 以降低 硫氧 化物 、 氧 氮
化 物 及 烟 尘 的 排 放 ， 此 从 减 轻 污 染 和 利 用 可 再 生 因
生物质和煤混合燃烧试验研究的开题报告
生物质和煤混合燃烧试验研究的开题报告一、选题背景和研究意义生物质作为一种可再生的能源资源，在当前全球化的能源环境下得到广泛的关注，其使用具有较高的经济和社会效益。
而煤作为传统的能源资源，在经济发展中仍然具有重要的地位。
考虑到生物质和煤各自的优缺点，通过生物质和煤的混合利用，不仅可以实现资源的高效利用，而且可以符合环保要求。
因此，对于生物质和煤混合燃烧技术的研究和应用，具有重要的现实意义和发展前景。
二、研究目的和内容本研究旨在通过生物质和煤混合燃烧试验，研究生物质和煤混合燃烧的热效率、排放特性和燃烧稳定性等参数，并评价该技术的可行性和适用性。
具体研究内容包括：1.生物质和煤混合燃烧试验设计和方案制定；2.燃烧试样制备及性质测试，包括燃烧热值、挥发分、固定碳、灰分等参数；3.试验燃烧设备的配置及试验条件的设定；4.对生物质和煤混合燃烧过程中的热效率、排放物特性和燃烧稳定性进行分析和评估。
三、研究方法和技术路线本研究将通过实验室的生物质和煤混合燃烧试验装置进行试验研究，根据试验要求和燃烧特点，制定试验方案和工艺流程，准确控制试验条件，进行试样的制备和试验室温度、氧气含量等参数的调控，从而得到正确的试验结果。
根据所得数据，对生物质和煤混合燃烧过程中的排放物特性、燃烧稳定性、熔融炉温度等参数进行分析和评价。
四、可行性分析和研究预期结果本研究的实验方案科学、合理，试验条件和试验设备满足试验要求。
通过对生物质和煤混合燃烧过程的研究，可以得到生物质和煤混合燃烧的热效率、排放特性和燃烧稳定性等性能参数，为生物质和煤混合燃烧技术的应用提供科学依据。
参考文献：1. 蔡家豪. 生物质能源的应用现状与前景分析[J]. 中国科技论文,2009(16);2. 马建成. 煤炭资源的开发利用及对环境的影响分析[J]. 硬质合金,2007(1);3. 徐月华. 生物质能在能源领域的应用研究[J]. 四川农业大学学报,2015(1).。
生物质煤混合燃烧SO2排放特性研究
生物质煤混合燃烧SO2排放特性研究摘要：在自行研制的小型循环流化床试验台上，对生物质与褐煤混合燃烧烟气中SO2排放状况进行了研究。
试验选取四种不同生物质（葵花秸秆、玉米秸秆、沙柳枝条、柳树枝条）与褐煤混合，在不同生物质种类、掺混比例和床温试验条件下测定了燃烧烟气中SO2析出状况；结果表明：掺混不同生物质，SO2析出程度存在明显差异；生物质掺混比例越高，SO2排放量越小；本文所选床温范围内，随着温度的升高，SO2排放量逐渐增大。
我国作为农业大国，生物质资源丰富。
农业生物质资源主要包括农作物秸秆和农业加工业废弃物，常见秸秆包括小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、葵花秸秆等。
由于生物质具有挥发分含量高，着火温度低，含硫量低，成灰量低等特性，是一种清洁的可再生能源。
随着能源利用技术的发展，生物质能的利用途径和方式得到了扩展，例如生物质直燃发电，生物质混煤燃烧发电。
生物质能源的利用，一方面缓解了一次能源的消耗，另一方面减少了大气污染物的排放，是一种利用价值很高的可再生清洁能源[1-2]。
生物质资源化利用中，生物质混煤燃烧具有很高的研究价值。
由于生物质本身硫含量低，并且生物质本身含有一定量的碱金属元素，可以固化一部分燃烧烟气中的SO2，一定程度上减少了污染气体的排放[3-4]。
本文主要研究生物质混煤燃烧的SO2排放特性，为生物质混煤燃烧污染物控制提供一定的理论依据。
1试验1.1试验原料试验所选煤种为褐煤，生物质选择葵花秸秆、玉米秸秆、沙柳枝条、柳树枝条4种内蒙古常见种类，所有原材料均经过研磨筛分，褐煤试验用粒径选择60~80目，4种生物质试验用粒径选择40~60目，试验用混合燃料质量为40g。
1.2试验仪器1.2.1循环流化床燃烧设备燃烧试验设备为自行研制的36kW/h小型循环流化床系统，采用电加热，如图1所示，试验设备包括送风系统、给料系统、引风系统和电加热系统。
炉膛整体高度为250cm，炉膛底部布风板直径为5cm；给料系统包括料斗及电动螺旋给料机，螺旋给料的同时辅以送料风，保证给料的连续充足。
生物质与煤掺烧时SO2排放特性的实验研究
２
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烟气中含氧量，％
基
号 嘲 翅 姑
木屑最小，麦秆最大，稻壳居中，由此可知，ＳＯ：排放量与三 种燃料含硫量密切相关。松木屑几乎不舍有硫，所以，掺烧松
木屑，ＳＯ，排放量是最小的。分析其原因可能是生物质富含
占
ｃＩ）
碱金属，碱金属元素与氧气、ＣａＯ结合，生产碱金属硫酸盐或 者碱土金属硫酸盐，从而降低ＳＯ，的排放；另外，随着含氧量 的增加，产生的ＳＯ：与氧元素结合生产ＳＯ。，这也可能导致
Ｈ．ｒ ４．９ ４．３ ６．８１ ２ ３６
Ｏ。 ３０．１ ３１．５ ３７．１１ ３．５７
Ｎ－ ０．４９ ０．５５ ０ ０５ ０．５３
Ｓ， ０．０８ ０．１１ ０．２５ ０．９５
麦秆
松木屑 阳泉煤
由于大量化石燃料的消耗，能源短缺问题日益严重，如何尽快
解决环境污染和能源资源匮乏问题成为当务之急。在我国， 生物质资源可作为能源利用约为７亿吨标准煤，且生物质的 灰分和氨硫含量都比煤的低，燃烧时对环境污染小。生物质 和煤的混燃是可再生能源和化石能源的综合利用，一些欧美 等发达国家近年来采取了将部分生物质和煤掺烧发电或气化 的新措施，该措旌既可以缓解能源短缺，降低ＣＯ：等温室气 体及ＮＯ×、ＳＯ×、Ｎ２０的排放。国内某些燃煤电厂已开始在 原有的燃煤机组上掺烧生物质，然而，目前对燃煤电站直接掺 烧生物质污染物排放规律的研究还不充分，尤其是结合燃烧
根据图８～图１０可知，对纯煤，随烟气含氧量的增加， ＳＯ：排放量逐渐降低，加入一定量的生物质后，随掺混比 的增加，燃烧生成的ＳＯ：体积浓度呈下降趋势。由于ＳＯ，
的排放量主要决定于燃料中Ｓ的输入量，煤在燃烧过程中
８０％一１００％的燃料Ｓ会转变成Ｓ０：，而大部分的生物质 含硫量极少或不含硫，因而，将生物质与煤共燃能够有效降低 ＳＯ：的生成量。同时，生物质灰分中含有大量碱金属或碱土 金属的氧化物，它们能够与Ｓ０２反应生成硫酸盐，起到固硫 剂的作用。与煤粉单独燃烧生成ＳＯ，的浓度相比，生物质与 煤共燃过程中掺混比的变化对ＳＯ：浓度的影响不显著。 ３．３同一含氧量，不同生物质，不同掺混比对ＳＯ。排放规律 的影响 为了研究生物质与煤的质量比对ＳＯ：减排效果的影响，
生物质掺混无烟煤燃烧对NO排放影响的研究
摘要 ： 本文通过热分析技术对动力用煤和常见生物质及其混合物的燃烧特性进行研 究分析，对影响样品燃烧特性 的生物质种 类、 升温速率和混合比例等参数进行深入的探讨， 在一定程度上得到各样品燃烧的动力学特性； 对于生物质和煤单独燃烧及混合燃烧 的污染物排放特性应用静态燃烧试验 系 统进行研究， 对影响污染物排放特性的炉温、 混合比例等条件进行分析。
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ห้องสมุดไป่ตู้
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煤粉大比例掺混不同生物质的混燃特性研究
煤粉大比例掺混不同生物质的混燃特性研究摘要：可再生能源生物质清洁低碳、易于获取、利于着火，含硫、氮量少且属于碳中性物质，但其能量密度低。
在煤粉中大比例掺混生物质（生物质/煤粉质量比大于5∶5）可有效改善煤粉着火特性，碳排放水平接近燃烧天然气，且污染物排放显著降低，进而达到节能减排目的。
目前研究主要集中在低掺混比例（小于5∶5）下生物质与煤粉的混燃特性，针对北方常见的玉米秸秆、稻杆和玉米芯等生物质与煤粉在大掺混比例下的燃烧特性，尚有待深入。
笔者利用热重分析技术分别研究了煤粉与不同生物质种类（玉米秸秆、稻杆及玉米芯）在不同掺混比例下（5∶5、6∶4、7∶3和8∶2）的混燃特性，分析生物质种类和掺混比例对混合燃料的着火温度、燃尽温度、交互反应以及燃烧特性指数等的影响，确定了不同生物质的最佳掺混比例。
结果表明：掺混比例对混合样品失重曲线的影响从大到小依次为玉米秸秆、玉米芯和稻杆。
随掺混比例增加，第1阶段最大质量变化速率逐渐增大且燃烧进程前移，第2阶段则逐渐减小，这是由于挥发分相对增加且焦炭相对减少的原因。
混合样品的着火温度和燃尽温度比纯煤粉分别下降约100和60℃。
随掺混比例的增加，玉米芯着火温度逐渐减小，玉米秸秆和稻杆则先减小后增大，且均在7∶3时达到最小；燃尽温度均呈现下降趋势，下降幅度由大到小分别为玉米芯、稻杆和玉米秸秆。
玉米秸秆和稻杆在8∶2时燃尽性能较差。
混合样品发生不同程度的交互作用，该交互作用正是生物质的促进和抑制的协同作用，使3种生物质均在5∶5时对煤粉燃烧抑制作用大；玉米秸秆和稻杆在7∶3时、玉米芯在6∶4、8∶2时促进作用大。
同时，3种生物质的燃烧特性指数远大于煤粉，随掺混比例的增大，玉米芯的燃烧特性指数变化最大并在8∶2时达到最大值，6∶4和7∶3时几乎相同；稻杆的变化最小且在7∶3时达到最大值；玉米秸秆在7∶3和8∶2时几乎相同并达到最大值。
小范围改变掺混比例时，燃烧特性指数变化不大。
生物质与煤混合燃烧成灰特性研究进展
当生物质与煤混合燃烧时， 灰的成分对燃料 的结渣积灰特性有一定影响， 且不同燃料灰之间 还可能发生反应。生物质与煤混合燃烧时，灰中碱 金属及氯、 硫的反应行为会显著影响灰的沉积与 污染物的形成。 Wei Xiaolin 分析了混合燃料中矿 物质对碱金属滞留和释放的影响[17]，结果表明 Si， Al，Ca，Mg 和 S 会显著影响 Cl，K 和 Na 的沉积行 为。当煤与秸秆混合比例大于 1 时，燃料内大部分 K 被 Si，Al 结合生成 KAlSi2O6，这种物质能够抑制 锅炉表面的积 灰 ；在 温 度 为 1 200～1 400 K，秸 秆 含量低于 50%时，K 主要生成液态 K2SO4；当秸秆 单 独 燃 烧 时 ，K 主 要 生 成 气 态 KCl 和 液 态 K2Si4O9。 在空气冷却过程中，KCl 和 KOH 可能会 与 SO2 和 H2O 反应生成 K2SO4 后形成大量的气溶 胶。 Heije Miettinen Westberg 对木屑和煤在循环 流化床锅炉燃烧过程中一些无机元素在固相和气 相 中 的 分 布 进 行 了 研 究[18]，阐 述 了 生 物 质 燃 烧 时 K，Cl 和 S 的释放和变化规律，推断出燃烧室在低 温下可能发生如下反应：
生物质与煤的燃烧特性有很大区别，当燃烧 特性不同的燃料混合燃烧时，不能通过单一燃料 的 燃 烧 特 性 来 预 测 混 合 物 的 燃 烧 特 性 [4]，因 此 了 解煤与生物质混合后在燃烧状态下的行为特性 是很有必要的。 混合燃料的结渣积灰性可能高于 单一燃料燃烧时的结渣积灰性，也可能具有较低 的结渣积灰性，即混合燃料中的不同组分会以多 种方式影响其结渣积灰性。 灰分中碱金属的含量 以及和其它元素的含量比是影响灰熔点的最重 要 因 素 [5]。 1.1 混合比例的影响
生物质与煤混烧灰的熔融性实验研究
文章编号:CN23-1249(2011)01-0048-03生物质与煤混烧灰的熔融性实验研究李洪涛1,徐有宁1,黄景立2,纪桂英3(1.沈阳工程学院沈阳市循环流化床燃烧技术重点试验室,辽宁沈阳110136;2.山西电力科学研究院,山西太原071003;3.华电白音华金山发电有限公司发电部,内蒙古锡林郭勒盟026200)摘 要:为解决生物质与煤混燃存在的结渣积灰问题。
以稻秸秆、白杨木屑、稻壳和煤在不同配比下混合燃烧的灰分作为研究对象,利用HR -3C 灰熔融性测定仪研究了生物质与煤混合燃烧的熔融特性。
研究表明:生物质燃料中碱金属含量比煤中的含量要高,提高生物质的掺入比总体上会使灰熔融温度降低;此外,对于二氧化硅含量不同的生物质燃料其灰熔融性有所差别,因此锅炉改生物质混烧过程中,为避免结渣积灰问题应考虑灰的成分和掺入比。
关键词:生物质;煤;混烧;灰;熔融性中图分类号:TK6 文献标识码:AExperi m ent Study on Ash Fusi ng Character Duri ng Co -firi ng of Coal and Bio m assL iH ongtao 1,X u Youning 1,H uang J inli 2,JI G ui y ing2(1.Shenyang Key Laborato r y on C ircu lati n g F l u i d ized Bed Co mbusti o n Techno l o gy ,Shenyang institute of engineeri n g ,Shenyang 110136,China ;2.Shanx iE lectric Pow er Research I nstitute ,Ta i y uan 030001,Chi n a ;3.Pow er Generation Depart m en,t H uadian Ba i y i n hua JinshanPo w er P l a nt Co .Ltd .,X ilinguo l e ,026200China)Abst ract :To solve the pr oble m s o f slagg ing and fou li n g duri n g co-firi n g of coal and bio m ass .The ash character of coal and 3sorts of b i o m ass (rice ste m,poplar sa w dus,t rice husk)b le nds i n different m i x ing proporti o ns w ere stud i e d by theHR -3C detector of ash fusion .The results sho w tha:t the alkalim etal content i n bio m ass fuels is h i g her than the coal conten;t the bio m asses fraction is raised ,the ash f u si n g te m perature of b lends decreases generally ;i n addition ,it is d ifferences to the silica con tent of different b i o m ass ash,w hen the fuel o f coal fired bo iler change to bio m ass ,i n order to avo i d the proble m s of slagging and fou li n g ,it shou l d consi d er to the co m positi o n and m i x ing ratio o f ash .K ey w ords :b i o m ass ;coa;l co-firing ;ash ;ash characteristic te m perature收稿日期:2010-11-24作者简介:李洪涛(1975-),男,讲师,河北定州人,主要从事生物质能热化学转化技术以及两相流传热传质研究。
生物质与煤复合燃烧技术及其理论研究
生物质与煤复合燃烧技术及其理论研究本文旨在探讨生物质与煤复合燃烧技术及其理论研究。
近年来，随着煤炭能源储量减少，化石能源环境污染严重，生物质取代化石能源的运动和研究日益增多。
在这种背景下，将生物质联合煤炭发电成为能源替代中的一种重要技术。
生物质与煤复合燃烧技术通过将生物质燃料与煤炭燃料混合燃烧，将双燃料的互补性和更佳的热效率联系起来，使燃烧更加全面，同时降低污染物排放量，提高经济效益。
首先，本文将从燃料混合和燃烧机理入手，分析生物质与煤复合燃烧技术的可行性和优点。
双燃料加速燃烧，煤炭本身的低温燃烧反应使燃烧室的温度上升，改善了燃烧的完善性，对污染物的排放标准也有显著的改善。
此外，煤炭与生物质燃料相混合使煤炭燃料更加完整，提高了热效率。
其次，本文将结合试验研究和技术研究，介绍生物质与煤复合燃烧技术的操作条件。
操作条件对生物质与煤炭复合燃烧燃烧性能起着重要作用，对技术的成功开展具有实质性影响。
首先，放热量、着火温度、燃烧反应速率、煤炭比例、细度比例等燃烧参数的选择是操作条件的重要要素，根据不同燃料的特性，综合考虑燃烧参数，以最大化热效率、最小化烟气排放量。
此外，本文还将探讨传统燃烧与复合燃烧燃烧温度套利原理，其中生物质燃料与煤炭燃料在不同温度下的反应速率有着较大的差异，低温燃烧可以提高煤炭燃烧的温度，减缓高温燃烧过程中的燃烧反应速率，从而改善燃料的燃烧性能，同时降低污染物的排放量。
最后，本文将就发电厂燃烧反应器的燃烧室设计和燃烧方式的选择提出研究建议。
内燃机结构和燃烧方式选择对生物质与煤复合燃烧燃烧性能具有重要影响，可以考虑设计一种多口燃烧室，分别采用火焰栅和空气助燃燃烧的方式，改进空气传输方式，提高燃烧效率，改善燃烧性能，减少环境污染。
总之，生物质与煤复合燃烧技术和理论研究是目前能源替代中一个重要技术，其燃烧室设计、燃烧方式选择、操作条件等均有关系，应当加强研究，针对不同燃料结构和特性，减少污染物排放，最大化热效率，进一步推动绿色能源发展。
生物质与煤粉混合试验研究方法
生物质与煤粉混合试验研究方法近年来，随着环境保护意识的提高，可再生能源已经成为新型可持续发展经济体系的主要支柱之一。
其中，生物质能作为一种可再生资源，具有较高的热值、可生物降解性和可再生性，因此被越来越多的人所重视。
然而，生物质能在实际应用中具有较低的发电效率，因此，在加强研究和探索方面，生物质和煤粉混合燃料的发电性能成为研究热点之一。
为此，作者提出了一种生物质与煤粉的混合试验研究方法，旨在改善生物质发电效率。
该研究方法的主要内容如下：首先，根据实际用途确定混合比例，并采集生物质粉末及煤粉样品；其次，对采集的研究样品进行配料，并在恒温下进行少量水分结合试验，以确定最佳混合比例；第三，确定最终混合物后，将混合物放入发电机中进行可靠性试验；最后，通过与原始生物质发电机的对比，确定混合比例对发电效率的影响。
研究发现，适当的混合比例可以显著提高生物质发电效率。
实验中，当生物质和煤粉混合比例为1:1时，可以提高发电效率，且随着混合比例的增加，发电效率可以达到预期的最高水平。
此外，实验中混合物中的煤粉能够形成一定的保护层，抑制外来空气对生物质燃料的燃烧，从而进一步提高发电效率。
此外，研究还发现，混合比例不仅可以影响发电效率，还可以影响燃料的温度、发电量、煤粉排放及气体排放量等综合性能。
综上所述，生物质与煤粉混合燃料的试验研究方法可以有效提高生物质发电效率，同时也有助于改善燃料温度、发电量、煤粉排放及气体排放等综合性能。
因此，本研究方法可作为一种高效可行的再生能源利用技术，为可再生能源的开发及应用提供了一定的借鉴和参考。
总之，本文介绍了一种生物质与煤粉混合试验研究方法，旨在优化生物质发电效率，改善燃料温度、发电量、煤粉排放及气体排放等综合性能。
此外，本研究方法可作为可再生能源开发及应用的参考，为未来可再生能源发展和利用提供借鉴。
生物质与煤混合燃烧发电技术研究进展
第4卷㊀第1期2023年8月新能源科技New Energy TechnologyVol.4,No.1August,2023㊀作者简介:闫亚龙(1977 ),男,陕西神木人,经济师,硕士;研究方向:可再生能源开发与利用㊂生物质与煤混合燃烧发电技术研究进展闫亚龙,刘欣玮(国能锦界能源有限责任公司,陕西神木719319)摘要:在碳达峰㊁碳中和的大背景下,生物质作为一种可再生清洁能源,具有巨大的减排潜力㊂文章简单总结了生物质的燃烧特性与处理方式,通过对生物质进行预处理可以提高其储运的可靠性,减少生物质混烧中出现的结渣腐蚀等问题㊂文章重点介绍了生物质混烧技术路线及发展现状,发现直接混合燃烧技术相较于间接混合燃烧和并联混合燃烧具有低成本㊁简单㊁高效的特点㊂关键词:生物质;预处理;直接混燃;间接混燃;并联混燃中图分类号:TQ534;TK6㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀全球变暖是人类面临的巨大威胁,如果全球气温上升2ħ,将导致一亿人死亡以及数百万种动植物物种灭绝[1]㊂为了减少CO 2的排放,向绿色和清洁可再生能源转型对于社会的可持续发展至关重要㊂在可再生能源中,风能㊁水能和太阳能等新能源具有随机性和间歇性的特点,这对电网的调峰能力提出了挑战[2]㊂而生物质能源具有储量丰富㊁来源全面㊁排放低的特点,是一种具有较高应用潜力的可再生资源㊂生物质的发电技术包括直燃发电㊁混燃发电和气化发电㊂与直燃发电和气化发电相比,混燃发电具有成本较低㊁建设周期短,受原料性质影响较小的优点㊂燃煤机组混燃生物质作为一种经济㊁高效㊁清洁的利用方式,在碳减排方面具有很大的潜力,仅需对现有燃煤机组进行适当改造,不仅可以降低CO 2的排放量,还可以提高锅炉侧燃料的灵活性㊂本文针对生物质的分类㊁燃烧特性㊁预处理方式㊁混合燃烧方式㊁发展现状及遇到的问题等进行了简单的总结㊂1㊀生物质分类及资源现状㊀㊀根据国际能源机构(IEA)的定义,生物质是指通过光合作用形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物以及这些生命体排泄的有机物质㊂生物质能来源于太阳能,是继煤炭㊁石油和天然气之后的第四大能源㊂生物质的种类繁多,包括农业废弃物㊁林业废弃物㊁畜禽粪便㊁生活垃圾㊁污水污泥㊁废弃油脂等㊂目前,我国生物质资源年产生量约为34.94亿t,但利用率不高㊂从图1中可以看出,在各类生物质中,禽畜粪便的资源量最高,其次是秸秆,但能源化利用率除生活垃圾外均不超过20%㊂图1㊀各类生物质2020年产量及利用率2㊀生物质和煤的燃烧特性㊀㊀燃料特性可由工业分析㊁元素分析㊁灰分分析和低位热值表示[3]㊂表1给出了几种典型的生物质及煤的燃烧特性,从表1中可以看出,生物质的挥发分普遍更高一点,当与煤混烧时,有助于提高燃料的反应活性和点火特性[4]㊂与煤相比,生物质的水分较多,灰分和固定碳较少㊂水分含量是影响燃料燃烧的另一个重要因素,当燃料水分过多时,会使得着火困难㊂从表2中可以看出,生物质的C 含量较低,而H㊁O 含量较多,导致其热值较低,这是因为与C =C 键断开时释放的能量相比,生物质中的C-H 键和C-O 键断开时释放的能量较小㊂此外,生物质中的O 含量较多,使其氧化的活化能较低,从而拥有更高的反应活性[5]㊂生物质中的S和N较少,使其燃烧后释放出来的污染物与燃煤相比较少,与煤混烧时,可以减少污染物的排放㊂燃料的烧结性越强,则越容易在锅炉中形成烧结性积灰,而燃料的烧结性主要与燃料中所含的碱性物质有关㊂从表3中可以看出,生物质的碱性物质较煤更多,这使其通常表现出更强的结渣和结垢的倾向㊂表1㊀某些生物质和煤的工业分析表2㊀某些生物质和煤的元素分析表3㊀某些生物质和煤的灰分分析3㊀生物质预处理3.1㊀浸出㊀㊀生物质中碱金属含量较高,容易导致结渣㊁腐蚀等问题,使得混烧生物质时降低电厂可靠性㊁增加维护成本和运营成本㊂硫和氯的存在会加速锅炉的腐蚀,同时增加污染物的排放㊂因此可以通过浸出来减少生物质燃料中这些成分的存在,以减轻燃烧过程中遇到的问题㊂3.2㊀烘焙㊀㊀生物质和煤在化学性质和物理性质上都存在差异,生物质的水分较高,能量密度较低,再加上混合特性差,使得生物质和煤的混烧存在问题㊂而烘焙可以通过热处理使得生物质拥有与煤较为接近的物理性质㊂(1)烘焙可以去除生物质中的水分,提高了生物质的热值并能够使其形成外观类似煤的产物;(2)烘焙可以使生物质具有良好的疏水特性,提高其抗生物降解的能力[7],大大优化了燃料的储存特性,使其能够长时间稳定储存;(3)烘焙可以破坏生物质的木质纤维素结构,改善了生物质的可磨性和流动性,提高燃烧效率,同时有利于煤和生物质的均匀混合㊂3.3㊀生物质成型燃料㊀㊀生物质作为燃料与传统化石燃料相比最大的问题是能量密度低,给生物质的收集㊁运输㊁储存㊁预处理和给送等带来困难,限制了生物质的大规模应用㊂而生物质成型可以很好地解决这一问题,生物质成型工艺包括干燥㊁研磨和压缩㊂经过生物质成型后可以大大提高燃料的能量密度㊂单位能量所需体积减小可以大大降低运输和存储的成本,且成型后的生物质含水量下降,具有较高的低位发热量㊂4 生物质混燃发电4.1㊀混合燃烧方式4.1.1㊀直接混合燃烧生物质与煤直接混合燃烧是最常用的技术,就是把预处理过的生物质和煤直接混合送入锅炉进行燃烧,与其他燃烧方式相比,直接混合的投资成本最低㊂直接混合燃烧根据耦合位置可以分为4种类型,如图2所示㊂(1)制粉处混合:生物质和煤混合后送入磨煤机,磨制完成后分配到燃烧器㊂(2)给料混合:生物质由单独的磨机粉碎,通过输送管道与煤粉混合后送入燃烧器㊂(3)燃烧器内混合:生物质燃料也是由单独的磨机粉碎,但与煤粉在燃烧器中混合㊂(4)炉内混合:生物质由单独的磨机粉碎后送入专门的燃烧器燃烧,生物质的磨制与燃烧是独立的㊂图2㊀直接混合燃烧4.1.2㊀间接混合燃烧间接混合燃烧是先将生物质气化,再将产生的生物质燃气输送到锅炉[8],把燃气作为一种再燃燃料,可以减少氮氧化物的排放[9]㊂气化产物主要包括CO㊁CO2㊁CH4㊁H2O㊁H2㊁N2和一些轻烃㊂气化产物的热值与燃料的含水量有关,水分较高时会降低气化产物中可燃气的比例㊂4.1.3㊀并联混合燃烧并联混合燃烧采用了完全分离的生物质燃烧系统,生物质和碳分别在独立的锅炉中燃烧,再将产生的蒸汽输送到发电机组耦合发电㊂并联混合燃烧设计了一个独立燃烧生物质的锅炉,优化了燃烧过程,使结渣和腐蚀等问题大大减轻,为大比例掺烧生物质提供了更多的可能性,降低了操作风险,可靠性更高,但资金投入也大大增加㊂4.2㊀混合燃烧技术㊀㊀大多数生物质混燃项目都是利用现有的燃煤电厂改造以适应生物质燃料与煤的混合燃烧㊂由图3可知,燃烧技术一般分为固定床㊁流化床和悬浮燃烧㊂不同燃烧技术的特点如表4所示㊂煤粉锅炉采用悬浮燃烧技术,对燃料的要求较高㊂因为颗粒尺寸小,燃料气化和固定碳燃烧同时发图3㊀燃烧技术分类生,因此,可以实现负载快速变化和高效控制㊂通过适当的分阶段配风可以实现低过量空气系数和低NO X排放量㊂同时,与流化床或炉排炉相比,煤粉锅炉受结渣㊁结垢和腐蚀的影响较小㊂流化床燃烧技术可分为鼓泡流化床和循环流化床㊂由于混合良好,流化床能灵活处理不同的混合燃料,实现了燃料多样化,增加了现有发电厂的燃料范围,但对燃料颗粒尺寸有一定要求㊂炉排炉属于固定床的一种,适用于含水量高㊁灰分含量高和燃料尺寸变化大的生物质㊂由于过量空气系数高,炉排炉的热效率较低,限制了该燃烧技术的广泛应用㊂目前,炉排炉较多地应用于间接混合燃烧和并联混合燃烧中㊂表4㊀炉排炉、流化床和煤粉锅炉燃烧特点5㊀生物质混合燃烧发展现状㊀㊀目前,商用的生物质混合燃烧技术以直接混合燃烧和间接混合燃烧为主㊂生物质混合燃烧发电在欧美国家应用较广,约2/3的大型生物质混烧电厂坐落于欧洲,尤其是北欧和西欧㊂在欧洲,英国大部分燃煤电厂均采用了生物质混合燃烧,总装机容量达到25366MW㊂英国燃煤电厂中采用了多种生物质原料,包括农业剩余物㊁能源作物和林业剩余物㊂英国部分燃煤电厂如表5所示,其中部分已停产㊂最典型的是英国最大的燃煤电厂Drax,该电厂装有6台660MW 燃煤机组㊂表5㊀英国生物质混烧电厂㊀㊀德国最常用的燃料是污水污泥,50%的混燃电厂都使用污水污泥,以3%混燃比混烧,可以不对电厂做出大的改造㊂相较于其他生物质资源,污水污泥全年可得且通常为负成本,同时,秸秆和废木屑也是主要的生物质燃料㊂表6列举了德国一些混燃污水污泥的电厂㊂从表6中可以看出,德国生物质混烧电厂以煤粉炉为主,少数使用流化床㊂表6㊀德国生物质混烧电厂㊀㊀在北美,美国和加拿大是生物质混烧发电的主要应用国家㊂对于美国和加拿大而言,大规模进行生物质混合燃烧的问题在于充足的生物质来源㊁生物质的运输和储存㊂截至2010年,美国560家燃煤电厂中有40家正在使用生物质混烧技术,并在持续增加中[10]㊂所有的生物质混烧电厂都采用直接混合燃烧的方式,大多数为煤粉锅炉㊂美国近50%的生物质混烧工厂采用的原料是木制品,如木屑和木材废料㊂表7列举了美国部分生物质混烧电厂㊂表7㊀美国生物质混烧电厂㊀㊀在亚洲,中国㊁日本和韩国等国家也开始采用生物质混燃技术㊂在这些地方,生物质混烧的主要原料是木质颗粒㊂2013年,日本有24台燃煤机组开始混烧生物质试验或已投入运行,到2017年,约有29个大型燃煤煤机组混烧生物质㊂国内的生物质混合燃烧发电技术起步较晚,也是以间接混燃和直接混燃为主㊂国内生物质混烧电厂,如表8所示㊂2005年,国内首个生物质混烧电厂华电十里泉发电厂建成,引进丹麦BWE公司的秸秆发电技术,生物质发电容量26.0MW[12]㊂2010年国电宝鸡第二发电有限责任公司在300MW燃煤机组上进行生物质预处理成型与煤小比例混燃的试验,但由于运行期间亏损严重,目前已停运[13]㊂2012年,国电长源荆门电厂采用生物质间接混烧技术将640MW煤电机组改造为燃煤耦合生物质发电项目,是间接混燃技术在我国大型燃煤电厂的首次成功应用[12]㊂大唐长山热电厂是目前国内投运的容量最大的生物质混燃发电机组,采用CFB微正压空气气化后送入660 MW超临界锅炉燃烧[14]㊂华电襄阳发电厂6号机组是国内首个以秸秆为主要原料的生物质间接混燃发电机组,于2018年投产㊂表8㊀国内生物质混烧电厂[11]6㊀生物质混合燃烧存在的问题及解决方法6.1㊀结渣、腐蚀和积灰㊀㊀生物质中灰分的形成过程与煤粉燃烧相似[15],在生物质颗粒燃烧和焦炭颗粒形成过程中,挥发性有机金属化合物首先析出,再进行脱挥发分,最后部分碱金属和碱土金属以及挥发性微量元素扩散出来㊂随着气体温度的降低,挥发性组分成核并冷凝形成亚微米颗粒㊂高浓度K和Na通过成核㊁冷凝和反应会导致各种严重的灰相关问题,如碱诱导结渣㊁硅酸盐熔体诱导结渣和团聚㊂KCl被认为是整个燃烧过程中最稳定的气相含碱金属物质,也是影响生物质结渣的主要物质[16]㊂在燃烧过程中,烟气中的Cl2㊁HCl㊁NaCl㊁KCl等物质在高温下会破坏金属的氧化层加速金属的氧化而导致直接腐蚀,或者形成熔融状碱盐对过热器造成腐蚀,而在低温下当受热面的壁温低于酸露点时,会凝结成酸液对金属发生腐蚀作用㊂可以采用优质合金或者抗腐蚀涂层来减少腐蚀㊂对于生物质混烧过程中的结渣㊁腐蚀和积灰等问题,存在多种对策,包括使用添加剂和浸出等方法㊂浸出直接从来源中去除K,使用添加剂旨在改变灰分成分,并进一步减少挥发性碱物质的存在㊂石灰㊁方解石㊁高岭土和长石等矿物被用作添加剂,有望改善生物质燃烧过程中与灰有关的问题㊂当与燃料混合或添加到燃烧系统中时,这些添加剂可以:(1)通过改变或稀释灰中的耐火元素来提高灰的熔化温度;(2)与低熔点化合物结合并将其转化为高熔点化合物;(3)通过物理吸附降低燃烧系统中有问题的灰种浓度[17]㊂浸出是一种有效的预处理手段,可以去除生物质中的无机物质,特别是碱金属㊁硫和氯减少结渣积灰等问题㊂浸出可分为水浸出㊁醋酸浸出和酸浸出㊂约100%的Cl和90%的碱金属可溶于水,因此,人们对水浸出的研究非常关注㊂6.2㊀污染物排放6.2.1㊀SO X排放混燃生物质可以降低SO X排放量主要是因为生物质中的S含量较低,如农林废弃物的平均含硫量仅为0.38%,低于煤的平均含硫量1%[20]㊂此外,生物质中碱金属含量较高,与烟气中SO2反应生成硫酸盐起到固硫作用,也会减少SO X的排放量㊂目前,电厂中应用最广泛的脱硫技术是石灰石/石膏湿法脱硫(FGD),但当生物质中的氯含量较高时,产生的HCl 可能会影响FGD的脱硫效率㊂6.2.2㊀NO X排放生物质混烧可以降低电厂中NO X的排放量㊂首先,生物质中N含量较低,使得燃料型NO X减少㊂其次,生物质的热值较煤炭低,混烧生物质时炉膛温度降低,可以减少热力型NO X的生成量㊂最后,生物质燃烧的中间产物是NH3,其向NO X的转化率较低[18]㊂通过燃料分级㊁烟气再循环和炉内空气分级等可以有效控制NO X的排放㊂在此基础上,使用选择性催化还原脱硝技术(SCR)可以进一步降低排放量,实现超低排放㊂但在使用SCR时,过低的烟温以及生物质灰中的无机挥发物可能会导致催化剂失活[19]㊂使用碱金属含量较低的生物质以及选择合适的共燃比可减少这一问题㊂6.2.3㊀烟尘排放烟尘排放主要来源于燃料中的灰分,生物质中的灰分含量较低,所以混烧生物质时通常会降低烟尘的排放,但生物质高挥发分和碱金属含量的特点使烟气中存在大量亚微米级悬浮颗粒㊂采用静电除尘器难以将其完全去除,需加装袋式除尘器,但要防止微细气溶胶堵塞布袋㊂同时,由于生物质热值较低,混烧后产生的烟气量较大,选择除尘技术时要考虑到这一点㊂7 结语㊀㊀在 双碳 压力下我国面临着能源转型,燃煤电厂混烧生物质发电技术可有效减少CO2排放量,是实现低碳发展最为经济有效的方法,在世界各地得到了广泛应用㊂(1)通过对生物质和煤燃烧特性的分析可发现,生物质的挥发分较高,C㊁N㊁S含量较少,燃煤电厂混烧生物质可以提高燃料的反应活性,不仅实现大幅度CO2减排,还减少了SO X㊁NO X和烟尘等污染物的排放㊂(2)通过浸出㊁烘焙㊁生物质成型燃料等与处理方式可以提高生物质燃料的能量密度,解决生物质燃料在储存㊁运输方面存在的问题㊂(3)通过对国内外生物质混烧发展现状的总结可以发现,直接混合燃烧仅需对目前的火电厂进行改造,投资成本较低,是目前的主流技术路线,且生物质混烧电厂向大容量机组发展㊂我国的生物质混烧技术与欧美国家存在差距,电厂发电机组容量较小,生物质混烧项目的建设和运营还需要国家政策补贴㊂(4)对于生物质混烧中出现的结渣㊁腐蚀和积灰等问题可以通过生物质预处理及使用添加剂来解决㊂[参考文献][1]RICHARDSON Y,BLIN J,JULBE A.A short overview on purification and conditioning of syngas produced by 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生物质与煤复合燃烧技术及其理论研究
生物质与煤复合燃烧技术及其理论研究近年来，全球能源需求的快速增长和巨大的污染负担，促使能源开发研究专家们将目光聚焦在可再生能源和低碳技术上。
生物质与煤复合燃烧技术是具有低碳、可再生优势的技术之一，它是一种将生物质与传统煤炭同时燃烧，以减少二氧化碳排放量、节约能源消耗、改善污染影响和提高能源利用效率而发展起来的新型燃料组合燃烧技术。
二、原理及应用生物质与煤复合燃烧技术是通过对碳源的有效搭配、结合以及有序的混合燃烧，在一个燃烧系统中将生物质和煤炭同时燃烧，从而实现生物质最大利用率，有效改善环境。
生物质的燃烧形式有空气燃烧、湿法燃烧和固态燃烧等，在燃烧过程中，通常运用混合燃烧的方法，将生物质和煤炭深层次搭配，以满足系统燃烧过程中的稳定性要求，提高生物质燃烧的技术水平。
应用方面，由于生物质燃烧效率高，且碳排放较低，生物质与煤复合燃烧技术已经在电力行业得到广泛应用，其中，最主要的是电站热电联产领域，它在一定程度上可以减少运行成本，提高发电效率；另外，此项技术也不仅广泛应用于汽车行业、工业炉灶行业以及家用燃料设备行业。
三、理论研究生物质与煤复合燃烧技术目前处于量子跃进期，已经开展出涵盖一系列范畴的理论研究，目前文献报道中，对生物质与煤复合燃烧的理论研究总结主要有混合燃烧系统设计、燃烧规律研究、烟气污染特性研究、经济性分析及技术经济性研究、模拟计算机模型研究和实验研究等几个方面。
（1）燃烧规律研究燃烧规律研究是理解生物质与煤复合燃烧系统特性的基础，其主要涉及到生物质、煤燃烧过程中氧化反应机理及排出物污染特性研究，同时也还要考虑燃烧技术参数对产生物质及气态污染物的影响，如：混合比例、空气系数、火焰温度以及燃烧设备设计参数等。
（2）烟气污染特性研究烟气污染特性研究是理解生物质与煤复合燃烧系统产生污染物特性和影响因素的关键，通过量化和定量分析污染物特性，可以为烟气净化处理提供参考，其中，包括PM2.5、NOx、SO2、Hg等污染物排放特性数据和影响因素。
生物质混煤在流化床锅炉中的燃烧特性
智
赵瑞娥,
武 汉市 4 300 4 2 )
430 024 ; 2 . 中南 电力设 计 院 , 湖 北省
摘
要 : 本文通过 实验分析 了混合燃烧对 系统运行和排放 的影响
结果表明, 生物质 ( 谷 壳 ) 和 同时污染
谋相 比具有较低 的燃烧特征温度和较快的燃烧速率; 烟煤加入生物质 ( 谷壳 ) 后 , 燃烧特征 温度 降低 , 着火提前, 燃烧速率增 大, 可获得更好 的燃尽特性 , 提 高了 生物质 的利用价值 气体 的排放量相 比纯煤也有所下降 关键 词: 生物质 混合燃烧 燃烧特性 排放
第 1 卷 9
第2 期
电力技术
E l ee t c P o i r w e r T hn olog e y
b l . 19 N o . 2 Ja f . 20 10 i
2010 年 1 月
生 物 质 混 煤 在 流 化 床 锅 炉 中 的 燃 烧 特 性
王
( 1 . 湖 北省 电力勘 测设 计 院, 湖 北省 武 汉市
Hale Waihona Puke 等 不 可再 生 能源 , 是解决 能源 危机 和 环境 问题 的主 要 途径 [ 1 l 在 众 多的 可再 生 能源 中 , 生物 质 能 以其 清 洁方 便和 可再 生 的特 点, 具 有极 资源储 量 丰 富
大 的 开发 潜力 在 我 国,发 展 生物质 燃 烧技术 既能缓 解 温 室效 应,又 能充 分利 用废 弃 生物质 资源 , 具 有显 著 的社 会 意义 与经 济 意义
E le c ie P o e D e sig r t w r n
i d s e u s es t e e f s h e
et o f e o 一 r n g o i f i n
生物质与煤混合燃烧特性研究pdf
由图 7 可知，随着生物质含量的增加，烟气 成分中 SO2 含量逐渐减少，主要是因为生物质中 S 元 素 很 少 ，而 且 生 物 质 燃 料 含 有 相 对 较 多 的
K、Ca、Na 的活性成分，这些碱金属也可降低 SO2 的排放，由此可见生物质燃料是一种清洁的 燃料，燃烧产物对环境污染较小； 烟气中 CO 含 量降低较为明显，当掺混比增加至 40% 时，CO 含量仅为 19. 4mg / m3 ，较原煤含量 1419. 9mg / m3 可忽略，由此说明加入的生物质燃料使煤粉的燃 烧更彻底。主要是由于生物质中挥发分的含量远 远高于煤粉，燃烧过程中，大量的挥发分促进了 煤粉的燃烧。
生物质与煤混合燃烧特性研究*
杨艳华1 汤庆飞2 朱光俊1
（ 1. 重庆科技学院冶金与材料工程学院，2. 东北大学冶金学院）
摘 要 通过综合热重实验、发热量实验、燃烧实验，对生物质与煤混合燃烧特性及 SO2 和 CO 排放特性进行了实验研究。研究结果表明，生物质与煤混合燃烧可以改善煤粉的着火温 度、燃尽温度等燃烧特性； 混合燃烧对发热量有较大影响，故生物质不能单独使用； 混合燃 烧烟气中的 SO2 和 CO 都相应减少，降低污染排放物，提高燃烧效率。 关键词 生物质 煤 燃烧特性 发热量 气态污染物
3 结论
（ 1） 生物质与煤混合燃烧可以改善煤粉的 着火温 度、 燃 尽 温 度、 综 合 燃 烧 指 数 等 燃 烧 特 性，最佳掺混比应控制在 20% ～ 30% 为宜；
（ 2） 生物质的发热量相比煤粉要小很多，M = 50% 时，发热量仅为煤粉的 76% ，因此单一 生物质不宜作为锅炉燃料；
（ 3） 生物质燃料含硫量较低与煤混合燃烧 可以减少 SO2 排放量； 生物质燃料含有相对较多 的 K、Ca、Na 的活性成分，对燃煤固硫也起着
生物质与煤直接耦合燃烧试验研究
ＮＩ Ｇａｎｇ １，２ ，ＹＡＮＧ Ｚｈａｎｇｎｉｎｇ １，２ ，ＲＡＮ Ｓｈｅｎｍｉｎｇ １，２ ，ＬＩ Ｗｅｉｃｈｅｎｇ １，２ ，ＭＯ Ｃｈｕｎｈｏｎｇ １，２ ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉｕｃｈａｎｇ １，２
（１．Ｃｌｅａｎ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１１７３１，Ｃｈｉｎａ；
引用格式：倪刚，杨章宁，冉燊铭，等．生物质与煤直接耦合燃烧试验研究［ Ｊ］ ．洁净煤技术，２０２１，２７（３） ：１９８－２０３．
ＮＩ Ｇａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｚｈａｎｇｎｉｎｇ，ＲＡＮ Ｓｈｅｎｍｉｎｇ，ｅｔ ａｌ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｕｐｌｅｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ ｃｏａｌ
业废弃物） 、畜禽粪便、城市垃圾和废水等方面，其
中，秸秆及农业加工剩余物、畜禽粪便、薪柴和林木
生物质能共占生物质理论可获得量的 ９７％ （ 秸秆及
农业加工剩余物占 ３８．９％，畜禽粪便占 ２２．１％，薪柴
和林木生物质能占 ３６．０％）
［１５］
，畜禽粪便等收集运
输不便，所以本文以木头、水稻、小麦秸秆、花生秸秆
以及飞灰可燃物的影响，以寻求生物质最佳掺烧位
置和掺烧比例，为工程设计提供设计依据。
１ 试验系统
１ １ 试验设备
生物质耦合试验在一维下行炉上进行，试验台
功率 ５０ ｋＷ，炉膛内径 ０．２５ ｍ，炉膛高度 ６．５ ｍ，停留
时间 ３．２ ｓ，炉膛容积 ０．３２ ｍ ３ ，试验台系统示意如图
１ 所示。 燃烧系统主要流程如下：主燃料从炉顶上
生物质与煤复合燃烧技术及其理论研究
生物质与煤复合燃烧技术及其理论研究自20世纪70年代以来，生物质及其复合燃烧技术在发电厂和热电厂中的应用已发展成一种主流热能技术。
生物质与煤复合燃烧作为一种特定的燃烧方式，可以解决传统燃烧过程中发生的问题，其优点在于能够有效控制污染物的排放，减少温室气体的排放，并且能够降低煤炭的利用成本。
本文主要讨论生物质与煤复合燃烧技术的研究及其理论。
生物质与煤复合燃烧技术可以有效提高燃烧效率。
在燃烧过程中，生物质可以补充煤炭在燃烧反应中消耗的氧，从而改善燃烧效率。
同时，由于生物质燃烧排放的碳氧碳比较低，可以降低煤炭排放的二次污染物。
此外，使用生物质燃料可以改善煤炭的利用成本，因为生物质的燃烧产生的热量更高。
生物质与煤复合燃烧技术的研究有许多不同的方面。
一方面，需要对生物质燃料的性质进行分析，以确定生物质燃料消耗和排放物形成机制。
另一方面，需要研究生物质与煤混合燃烧下煤炭裂解物、气体物质和污染物的形成机制，以及控制排放的措施。
此外，还需要研究复合燃烧过程中之间存在的物理化学反应，以及复合燃烧对燃烧效率的影响机制。
基于以上因素，有效的控制生物质与煤复合燃烧过程中的污染物排放，以及提高燃烧效率必须把握好复合燃烧过程中燃烧条件和各种物理化学反应的协同作用。
因此，建立一套有效的模型，了解复合燃烧过程中物理化学反应协同作用的机理，以及污染物的排放和形成机制，则是研究生物质与煤复合燃烧技术的关键理论基础。
现有研究表明，建立复合燃烧模型，以便准确预测燃烧条件下各种物质的排放与形成机制，从而有效地控制污染物排放，是当前研究的重点任务。
综上所述，生物质与煤复合燃烧技术有着广阔的发展前景，由于其可以提高燃烧效率，降低污染物排放，以及改善煤炭的利用成本，受到国内外的广泛关注。
但是，由于复合燃烧过程涉及的物理化学反应复杂，有效控制污染物排放仍有许多挑战需要解决。
因此，研究生物质与煤复合燃烧技术及其理论，有助于更好地了解复合燃烧过程，以及提高复合燃烧技术的效率和环境友好性。
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Ｅ ｗ ｒ ｅｔｒ ｄ ａｄＬ ｓ 等 利 用 一 些 燃 烧 特 性 参 数 对 生 物 ｅ 质 与 煤 混 燃 进 行 了 判 定 ，得 出 了 生 物 质 掺 混 比对 燃料 的 着 火 温 度 和 燃 烬 温 度 的 影 响 结 论。 Ｍ． ． ｉ等 利 用 逐 渐 升 温 的 方 法 进 行 了煤 粉 与 Ｖ Ｇｌ
为燃烬时刻。 为 了探 讨 温 度 对 煤 粉／ 物 质 混 燃 特 性 的 影 生
２ １ 掺混 比的影 响 ．
响 ，选 取 ７ ０℃ ，８ ０℃ ，９ ０ｏ ０ ０ ０ Ｃ，对 掺 混 １ ％ 玉 ０
王金星 ，李 超 ，刘 慧敏 ，黄江城 ，王春 波
（ 北 电 力 大 学 能 源 动 力 与 机 械 工 程 学 院 ，河 北 保 定 ０ １０ ） 华 ７ ０ ３
摘要 ：利用热重分析 法 ，对烟 生物质混燃动力学进行 了实验研 究。进行 了不 同掺混 比、不同温度 、不 同生物质等 因素的探 讨。结果表 明 ，在 恒温条件 下煤粉 与生物质混 燃不存在阶段 性。生物质 对煤粉 有促 进燃烧和燃烬的作用 ，随着掺 混比的加 大 ，燃烧越剧 烈 ，越 易燃 烬；温度 的增 加有利 于燃烧 的进行 ，温
度 越 高 ，燃 烧 强 度越 大 ；不 同 生物 质 对煤 粉 的促 进 作 用 不 同 ，挥 发 分 含 量 高 且 灰 分 含 量 低 的 生 物 质 促 进
煤粉燃烧作用更明显。
关键词 ：生物质 ；煤 ；热重分析 ；混燃
中 图分 类 号 ：Ｔ １ Ｋ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ
越 性 ，但 在 实 际 锅 炉 中 ，煤 与 生 物 质 却 是 在 恒 温
第 ２期
王金星 ，等 烟煤／ 生物质混燃 特性 实验研究
５ ７
芯 的 工业 分 析 ，推 测 失 去 的 ８ ％ 可 失 重 额 主 要 为 ０
２ 实验 结 果与 讨 论
水 分 的蒸 发 和挥 发 分 的析 出 与 燃 烧 。第 ４ 呈 现 ０Ｓ 的 拐 点 可能 是 因 为 玉 米 芯 的水 分 蒸 发 和 挥 发 分 的
５ ６
Байду номын сангаас
第２ ８卷第 ２期
２１ ０ ２年 ２ 月
电
力
科
学
与
工
程
Ｖ １２ Ｎ ． ｏ ． ８． ｏ ２
Ｆｅ ．２ ２ ｂ ， ０１
Ｅ ｅ ｔ ｉ ｗｅ ｃ ｅ ｃ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｌ ｃｒ ｃＰｏ ｒ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｎ
烟 煤 ／ 物 质 混 燃 特 性 实 验 研 究 生
除灰 分 外 的成 分 ，在 燃 烧 过 程 剩 余 的 质 量 与 析 出与燃 烧 非 常 迅 速 ，致 使 在 挥 发 分 燃 烬 时 的 失 燃 烧 前 的所 含 有 的 质 量 百 分 比 ，定 义 为 可 失 重 额 重 速 度 有 了 明 显 的减 弱 造 成 的 。 ． 余 量 。可失 重 额 余 量 为 ２ 时 所 对 应 的 时 刻 定 义 ２ ２ 温 度 的影响 ％
表 １ 。
表 １ 试 样 的 工 业 分 析
Ｔａ ｂ．１ Ｐｒ ｉ ａ ｅ ａ ｌ ｓｓ ｏ ｅ ｔｓ ｍ ｐｌｓ ｏｘｍ ｔ ｎａ ｙ ｉ ｆｔ ｓ ａ ｅ
生 物 质 混 燃 实 验 研 究 ，得 到 了挥 发 分 析 出 的 温 度 区 间及 固 定 碳 开 始 燃 烧 的 温 度 区 间 。Ｃ ｕ ｘａｇ ｈ ｎｉ ｎ Ｃｅ ｈ ｎ等 在 Ｎ ／ ， 氛 下 对 小 球 藻 进 行 了热 重 实 ，Ｏ 气
本 实 验 所 用 的设 备 为 ：恒 温 热 重 分 析 仪 、真
空干 燥 箱 、马 弗 炉 、 电 子 分 析 天 平 。 实 验 煤 种 ：
了大 量研 究 。王 玉 召 等 利 用 热 重 分 析 仪 进 行 了
冷 压 成 型 生 物 质 麦 秆 与 煤 混 燃 实 验 ，研 究 表 明 ，
０ 引 言
条 件 下燃 烧 的 。 显 然 恒 温 条 件 下 研 究 煤 与 生 物 质 混 燃 特 性对 实 际生 产 更 具 有 指 导 意 义 。 为 了 丰 富
生物 质 能 是 太 阳 能 以化 学 能 形 式 存 储 在 生 物 恒 温 条 件 下对 煤 粉 与 生 物 质 混 燃 动 力 学 特 性 的 实
之 中 的能 量 形 式 。据 专 家 测 算 ，我 国 生 物 质 能 理 验 研究 ，本 文 采 用 恒 温 热 重 分 析 法 ，研 究 了生 物 论 资 源量 相 当 于 ５ ０亿 ｔ 准 煤 。 随着 化 石 能 源 的 质 掺 混 比 、温度 、生 物 质 对 混 燃 特性 的影 响 。 标
验 ，分 析 出 小 球 藻 燃 烧 的 最 佳 氧 浓 度 。 在 逐 渐 升
温 条 件 下 对 煤 与 生 物 质 混 燃 的 研 究 有 着 一 定 的 优
收 稿 日期 ：２ １ ０ １—１ ２—１ 。 ３
作者简介 ：王金星 （９ ５一 ，男 ，硕 士研究生 ，研究方 向为洁净煤燃烧 ，Ｅｍａ ：ｗ ｎ ｒｏｕｎ８０ ２ ＠ １６ ｃｒ。 １８ ） － ｉ ａｇ ｇａｇ６ ９ ８ ２ ．ｏ ｌ ｕ ｎ
塔 山烟 煤 ，粒 度 ８ 目到 １０ 目。 生 物 质 ：玉 米 ０ ２ 掺 人 生 物质 有 助 于 改 善 煤 的 燃 烧 特 性 ，随 掺 混 比 芯 、玉 米秸 秆 ，粒 度 ８ 目到 １ ０ 目。工 业 分 析 如 ０ ２ 的 增 加 ，燃 料 的 着 火 温 度 和 燃 烬 温 度 均 降 低 。