生物質(zhì)燃燒特性分析

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1、生物質(zhì)燃燒特性分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告華中科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室年月20目錄1.前言12.主要試驗(yàn)內(nèi)容與試驗(yàn)方法13.試驗(yàn)結(jié)果與分析33.1生物質(zhì)樣品工業(yè)分析33.2生物質(zhì)樣品元素分析43.3生物質(zhì)樣品堆密度43.4生物質(zhì)灰成分分析43.5生物質(zhì)樣品灰熔融特性53.6生物質(zhì)樣品燃燒特性分析63.7生物質(zhì)樣品著火、燃盡特性評(píng)價(jià)63.8生物質(zhì)樣品的結(jié)渣特性評(píng)價(jià)7附錄Ⅰ生物質(zhì)灰熔點(diǎn)分析9附錄Ⅱ生物質(zhì)燃燒特性分析14201.前言為滿足秸稈生物質(zhì)發(fā)電廠的設(shè)計(jì)需求，華中科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室受項(xiàng)目的委托，對(duì)收集

2、的稻桿和油菜桿、棉稈3種生物質(zhì)樣品以及它們的混合樣品的物化特性與燃燒特性進(jìn)行測(cè)試分析，進(jìn)而以生物質(zhì)的燃燒試驗(yàn)為基礎(chǔ)，輔以各單項(xiàng)的常規(guī)與非常規(guī)數(shù)據(jù)和指標(biāo)，對(duì)生物質(zhì)的著火、穩(wěn)燃、燃燼、結(jié)渣、沾污等動(dòng)力用燃料的主要特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。其工藝思路如下：生物質(zhì)燃燒試驗(yàn)制樣燃燼特性物性分析著火特性結(jié)渣、粘污污染物排放2.主要試驗(yàn)內(nèi)容與試驗(yàn)方法(1)制樣根據(jù)儀器分析的需要對(duì)來(lái)樣進(jìn)行加工制備，采用切片機(jī)和粉碎機(jī)把生物質(zhì)樣品粉碎成1mm左右的粉末為分析所用，并根據(jù)安陸當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)樣品的分布情況，進(jìn)行混合樣的制備，均勻混合、研

3、磨，以供后續(xù)儀器分析。(2)堆積密度堆密度分為松散堆積密度和振實(shí)堆積密度。松散堆積密度是指自然堆積狀態(tài)的未經(jīng)振實(shí)的顆粒物料的總質(zhì)量除以堆積物料的總體積求得，而振實(shí)堆積密度為包括顆粒內(nèi)外孔及顆粒間空隙的經(jīng)振實(shí)的顆粒堆積體的平均密度。生物質(zhì)的堆密度是在具有一定容積的容器中裝滿生物質(zhì)樣品，然后稱出樣品的質(zhì)量，再換算成單位體積的質(zhì)量（kg/m3）。(3)生物質(zhì)樣的工業(yè)分析20鑒于生物質(zhì)樣品的物化特性與煤有很大的差別，不能直接采用煤的工業(yè)分析的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行分析測(cè)量。我們根據(jù)在生物質(zhì)研究方面積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，摸索

4、出針對(duì)生物質(zhì)特點(diǎn)的工業(yè)分析方法。在本研究中利用本實(shí)驗(yàn)室的工業(yè)分析儀（西班牙LasNavas公司，型號(hào)：SDTGA-2000），根據(jù)熱失重原理在不同溫度及氣氛環(huán)境下對(duì)生物質(zhì)樣品中所含的水分、揮發(fā)分、固定碳與無(wú)機(jī)礦物質(zhì)的量進(jìn)行準(zhǔn)確分析。(4)生物質(zhì)樣的元素分析采用本實(shí)驗(yàn)室的元素分析儀（德國(guó)Vario公司，型號(hào)：EL-2）確定生物質(zhì)樣品內(nèi)的主要元素(C,H,O,N,S)的含量。元素分析儀采用燃燒法自動(dòng)測(cè)定固體或液體有機(jī)物中的碳、氫、氮、硫、氧，精確度達(dá)到0.1%。(5)生物質(zhì)樣的發(fā)熱量分析生物質(zhì)作為能源燃

5、料，低位發(fā)熱量是其作為能源的主要品質(zhì)保證。采用本實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)量熱儀（美國(guó)Parr公司，型號(hào)：Parr6300）對(duì)生物質(zhì)的氧彈發(fā)熱量進(jìn)行測(cè)定。其主要測(cè)量原理是采用封閉體系，假定熱量不損失的情況下，放出的熱量等于吸收的熱量，通過(guò)測(cè)量體系水的溫度變化，得到樣品發(fā)熱量。最后，根據(jù)生物質(zhì)的工業(yè)分析與元素分析進(jìn)一步確定生物質(zhì)樣品的低位發(fā)熱量。(6)生物質(zhì)的灰成分分析生物質(zhì)灰中含有豐富的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)成分，如：硅酸鹽，碳酸鹽、硫酸鹽與磷酸鹽等，灰的組成對(duì)生物質(zhì)的熱解特性有著重要的影響，且硅酸鹽、堿金屬及堿土金屬的存在

6、易引起管路系統(tǒng)的結(jié)渣、堵塞。為了安全、高效運(yùn)行，需對(duì)生物質(zhì)灰的主要礦物質(zhì)及微量元素的組成進(jìn)行全面的分析。首先制備足夠的生物質(zhì)灰樣，接著采用本實(shí)驗(yàn)室的微波化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)生物質(zhì)灰進(jìn)行完全消解，并采用等離子體發(fā)射光譜儀(美國(guó)熱電佳爾—阿許公司，型號(hào)：TraceScanAdvantageTM)與X射線熒光光譜儀(XRF，美國(guó)伊達(dá)克公司，型號(hào)：EagleⅢ)對(duì)生物質(zhì)灰的主要礦物質(zhì)成份(二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀、三氧化二鋁、三氧化二鐵、五氧化二磷、二氧化鈦及三氧化硫等氧化物)以及微量元素（氯、氟

7、、鎘、砷、硒、鉻、銅、鉛、汞、鉬、硼、鋅、鎳等）進(jìn)行量化分析。(7)結(jié)渣性能評(píng)價(jià)20生物質(zhì)灰中硅、堿金屬和堿土金屬的含量較高，生物質(zhì)灰的熔點(diǎn)相對(duì)煤灰來(lái)說(shuō)較低，高溫燃燒系統(tǒng)易于出現(xiàn)結(jié)渣，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，預(yù)先了解生物質(zhì)的灰的熔融特性對(duì)運(yùn)行控制進(jìn)行正確的調(diào)控和指導(dǎo)有著重要的意義。結(jié)渣性能評(píng)價(jià)是生物質(zhì)特性中較復(fù)雜的一部分，在這里，我們采用以生物質(zhì)灰熔融的三個(gè)特征溫度DT、ST和FT判別生物質(zhì)是否有嚴(yán)重結(jié)渣趨向。根據(jù)灰成分測(cè)試結(jié)果，結(jié)合三個(gè)特征溫度，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出最終結(jié)渣性能判別結(jié)論。本項(xiàng)目中采

8、用本實(shí)驗(yàn)室的英國(guó)CARBOLITE公司生產(chǎn)的CAFdigitalimaging灰熔點(diǎn)分析儀對(duì)生物質(zhì)灰的熔融特性(變形溫度、熔融溫度、流動(dòng)溫度)進(jìn)行分析。儀器最高分析溫度可達(dá)1500℃。(8)生物質(zhì)燃燒性能分析用熱天平實(shí)驗(yàn)測(cè)出生物質(zhì)的燃燒特性參數(shù)，如著火特征溫度Ti、燃燒最大失重率(dw/dt)max及其對(duì)應(yīng)的溫度Tmax和可燃性指數(shù)Cb=(dw/dt)max/Ti2等。3.試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1生物質(zhì)樣品工業(yè)分析采用SDTGA-2000工業(yè)分析儀對(duì)生物質(zhì)樣品進(jìn)行分析。具