煤炭是不可再生的化石能源，其過度消費(fèi)和燃燒引發(fā)的環(huán)境污染已引起世界各國的關(guān)注。生物質(zhì)能因其來源廣、低污染、C02零排放量、可再生而倍受世界各國的重視。生物質(zhì)型煤作為生物質(zhì)和煤利用的有效途徑，許多國家對(duì)其進(jìn)行了大量的研究。如日本開發(fā)了成型壓力可達(dá)2～4t/cm2的高壓力成型設(shè)備。土耳其把褐煤和糖蜜、松果、橄欖樹廢物、鋸木、造紙廢液、廢棉等混合，在50～25MPa成型壓力下（通過
顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)壓制）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(zhì)和原煤成型制取的燒烤型煤等。國內(nèi)清華大學(xué)、浙江大學(xué)、貴州工業(yè)大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)、河南理工大學(xué)等也對(duì)其作了不同程度的研究。
筆者采用自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究了小麥秸稈和陜西神木煙煤、焦作無煙煤制成的單顆粒生物質(zhì)型煤的燃燒特性和影響因素。
1、實(shí)驗(yàn)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(zhì)特征見表１。粘結(jié)劑為河南理工大學(xué)開發(fā)的小麥秸稈生物質(zhì)粘結(jié)劑。平頂山煙煤與生物質(zhì)粘結(jié)劑按7:3的比例混合，無煙煤較難成型，與生物質(zhì)粘結(jié)劑按6:4的比例混合，將配置好的煤與粘結(jié)劑混合物裝入成型磨具，在SBY - 10T萬能試驗(yàn)壓力機(jī)上按試驗(yàn)要求成型，成型壓力27.9～75, 7MPa．自然晾干，生物質(zhì)型煤煤質(zhì)特征見表1。
1.2單顆粒型煤燃燒實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)條件
單顆粒型煤的燃燒實(shí)驗(yàn)在自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，如圖1所示。由控溫爐、電子天平( BSS224S型)、支架3個(gè)部分組成。型煤質(zhì)量為22g左右。試驗(yàn)時(shí)先將爐溫升至設(shè)定溫度，之后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(fù)3次，取平均值繪制失重率曲線。
2、單顆粒生物質(zhì)型煤燃燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
2.1單顆粒生物質(zhì)型煤燃燒過程分析
圖2為單顆粒生物質(zhì)型煤燃燒失重過程曲線。開始階段，由于生物質(zhì)分解及煤中揮發(fā)分釋放，失重率隨時(shí)間變化很快，呈指數(shù)規(guī)律。隨著燃燒的進(jìn)行，揮發(fā)分釋放減少，焦炭開始燃燒，但燃燒速度較慢，使失重率增加趨勢(shì)越來越小，直至最后幾乎達(dá)到一個(gè)定值，完成整個(gè)燃燒反應(yīng)。
由圖2還可以看出，單顆粒生物質(zhì)型煤燃燒失重過程可以明顯分為2個(gè)階段，第一階段主要為揮發(fā)分釋放和燃燒；第二階段主要為焦炭燃燒。
2.2爐膛溫度對(duì)生物質(zhì)型煤燃燒的影響
圖3、圖4為不同爐溫條件下單顆粒型煤燃燒的失重率變化曲線。由圖3和圖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?yàn)闋t膛溫度升高，熱輻射增強(qiáng)，型煤單位時(shí)間內(nèi)吸收的熱量增多，使有機(jī)物分解、揮發(fā)分及焦炭燃燒速度加快，且爐膛溫度對(duì)無煙煤型煤燃燒速度的影響比煙煤型煤更為明顯，900℃時(shí)焦作無煙煤型煤的失重速率明顯高于400℃和600℃時(shí)的失重速率。
圖3、圖4還表明，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(shí)間在燃燒過程中較短，隨著爐膛溫度的提高，這一階段的時(shí)間縮短。
2.3成型壓力對(duì)生物質(zhì)型煤燃燒的影響
成型壓力對(duì)生物質(zhì)型煤本身的作用主要表現(xiàn)在，隨著成型壓力的增加，型煤內(nèi)部結(jié)構(gòu)中生物質(zhì)與煤粒、生物質(zhì)與生物質(zhì)及煤粒與媒粒之間的空隙變小，整個(gè)型煤的致密度增加，型煤的機(jī)械性能越好。對(duì)燃燒而言，一方面，致密度的增加加大了生物質(zhì)型煤燃燒過程中內(nèi)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(nèi)部的空隙率，使得氧氣及揮發(fā)物、燃燒產(chǎn)物在型煤內(nèi)部的擴(kuò)散阻力加大，不利于燃燒。
圖5、圖6為不同成型壓力生產(chǎn)的陜西神木型煤和焦作型煤的失重率變化曲線。從圖可以看出，在試驗(yàn)成型壓力范圍內(nèi)，隨著成型壓力的增加，燃燒失重率略有降低，但成型壓力對(duì)型煤燃燒速率沒有顯著影響。
3、結(jié)論
單顆粒生物質(zhì)型煤的燃燒過程可以分為揮發(fā)分燃燒和固定碳的燃燒2個(gè)階段。不同實(shí)驗(yàn)條件下單顆粒生物質(zhì)型煤燃燒實(shí)驗(yàn)表明，爐膛溫度越高，型煤燃燒失重率越大。在實(shí)驗(yàn)成型壓力范圍內(nèi)，成型壓力對(duì)生物質(zhì)型煤燃燒速度沒有明顯影響。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售壓制生物質(zhì)顆粒燃料飼料的顆粒機(jī)、飼料顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)。
