秸秆类生物质层燃燃烧特性的试验研究

随着能源短缺和环境恶化,我国面临着一系列的经济和环境问题,生物质的能源化利用正受到越来越多的重视。层燃是我国一种主要的燃烧方式,根据我国国情,小型电站锅炉和工业链条炉需要进行改造,生物质层燃燃烧可以广泛应用于电站锅炉及工业锅炉中,生物质燃料层燃燃烧特性的研究具有重要的工业意义。 本文从微观和宏观角度研究分析了不同种类生物质燃料的燃烧特性,采用热分析方法进行生物质燃料燃烧动力学分析,并通过单元体试验台研究不同生物质燃料的层燃燃烧特性,分析影响层燃炉燃烧的主要因素(燃料特性、形状尺寸、配风)。 在对生物质燃料进行热分析试验中,采用对数法将燃料的燃烧失重曲线进行温度区间的划分,并分析失重原因。采用着火温度、燃烧稳定性判别指数、挥发分析出特性指数及燃烧特性指数来判定燃料的燃烧性能,并分析升温速率、载气气氛及本身化学组分对燃料燃烧失重过程的影响。实验中,加入了气相产物及焦油产物的在线检测,与失重曲线进行对照分析,可以验证前面的燃烧失重原因的假设。对燃烧过程进行动力学分析,得到了反应活化能和频率因子,对燃烧失重过程进行了数学模拟。 本文对生物质燃料层燃燃烧过程进行了研究分析,概括了影响生物质燃料层燃燃烧特性的主要因素,建立了生物质层燃燃烧的单元体模型。设计并搭建了多功能试验台,可以进行层燃燃烧、室燃燃烧及配风等试验的模拟,本文用于研究层燃炉燃烧的小型层燃炉燃烧实验系统,为研究生物质层燃炉燃烧特性提供了重要的研究条件。 实验中,采用着火锋面传播速率、着火锋面温度以及床层上方的烟气成分分析来判定不同形状、尺寸及种类的生物质燃料在不同给风量条件下的层燃燃烧特性。可以看到:⑴尺寸较小燃料颗粒,完全燃尽需要的时间较长,燃烧过程中床层温度较高,且燃烧的稳定性较好;⑵经过压缩的成型生物质燃料,能量密度高,燃料颗粒比较均匀,燃烧稳定性好,适合层燃燃烧。粉碎的生物质燃料容易发生吹熄现象,适合室燃燃烧;⑶不同种类的生物质,层燃燃烧的燃尽时间不同,挥发分含量高,着火锋面传播速率越大,燃尽时间越短;灰分含量越高,其着火锋面速率在床层上的分布越不均匀,燃烧稳定性越差。生物质燃料挥发分含量较高,燃烧强烈区域靠前,应根据其燃料的特性来设定各个风仓的配风量;⑷层燃炉中风量的大小将影响到燃料的燃尽时间和炉膛的温度,由于生物质挥发分含量高,容易着火和燃尽,并且能量密度低,过量空气系数不易过大。