非惰性氣氛烘焙稻殼與煤的混燃特性研究.pdf

1、對于富煤貧油少氣的中國而言，煤炭將長期占據(jù)能源的主導(dǎo)地位，但其帶來的環(huán)境污染問題和節(jié)能減排壓力亟待緩解。生物質(zhì)能源因其碳中和性、低污染性和豐富的資源量而引起廣泛關(guān)注，將農(nóng)林廢棄生物質(zhì)與煤炭在現(xiàn)有的燃煤電廠中進(jìn)行混燃發(fā)電是一種可同時帶來環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的能源利用方式。但生物質(zhì)的天然低品質(zhì)特性阻礙了其混燃應(yīng)用，非惰性氣氛下的烘焙則是一種較低成本的生物質(zhì)預(yù)處理提質(zhì)方式，將非惰性烘焙生物質(zhì)與煤進(jìn)行混燃利用具有較好的前景。非惰性氣氛與傳統(tǒng)惰性氣

2、氛烘焙所得生物質(zhì)的燃料特性可能存在差異，其與煤的混燃特性也有待進(jìn)一步研究。
　　本文以稻殼為主要研究對象，首先在固定床臺架上探究了不同氣氛（N2；CO2；模擬煙氣；空氣）和溫度（220/260/300℃）條件下所得烘焙稻殼的質(zhì)量能量產(chǎn)率和燃料特性，并進(jìn)行烘焙條件的優(yōu)選；之后在熱重臺架上開展了原稻殼/烘焙稻殼與煤的混燃實驗，運用TGA方法和動力學(xué)分析法探究了其混燃特性，并與原稻殼和煤的混燃進(jìn)行對比；程序升溫速率為20℃/min，混燃

3、煤種為一種煙煤和一種無煙煤，混燃?xì)夥諡榭諝鈿夥蘸透谎鯕夥眨旌蠘又械練さ馁|(zhì)量比例為20/50/70％。
　　烘焙實驗結(jié)果表明，220℃時不同氣氛的烘焙固體產(chǎn)物特性差異較小，且與原樣相比無顯著提質(zhì)作用；隨著烘焙溫度升高，氣氛的影響差異逐漸顯現(xiàn)。260℃和300℃下CO2氣氛烘焙稻殼的質(zhì)量能量產(chǎn)率和燃燒特性等均與N2氣氛烘焙效果最為相近；模擬煙氣烘焙稻殼的質(zhì)量和能量產(chǎn)率有所降低，但仍在75%以上，且燃燒活性無顯著降低；而空氣氣氛烘焙稻

4、殼在中高溫時質(zhì)量和能量損失最高達(dá)50%左右，著火和燃盡特性也較差。因此，選取260℃下CO2和模擬煙氣氣氛烘焙稻殼與煤進(jìn)行混燃實驗。結(jié)果表明，在空氣氣氛下與煙煤進(jìn)行混燃時，原稻殼有利于改善原煤的著火特性、主要影響前期燃燒過程；而烘焙稻殼主要使焦炭燃燒階段的表觀反應(yīng)活化能降低，且在生物質(zhì)摻混比例較高時更有優(yōu)勢。在富氧氣氛下與煙煤進(jìn)行混燃時，混合樣的DTG曲線均更加均勻平穩(wěn)，且原稻殼與烘焙稻殼均在較高摻混比例下顯著改善了原煤的著火特性，但原

5、稻殼更有利于降低整體的反應(yīng)活化能。而在與無煙煤進(jìn)行混燃時，原稻殼和烘焙稻殼對燃燒特性的影響規(guī)律一致，均極大改善了單煤的著火特性和反應(yīng)活性。但因其燃燒失重曲線分布與單煤差異較大，可能不適于在現(xiàn)有燃煤電廠鍋爐設(shè)備中的直接混燃。
　　因此，根據(jù)本文實驗結(jié)果，非惰性氣氛在替代傳統(tǒng)惰性氣氛烘焙上具有較大潛力，但不適用于過高的烘焙溫度；同時，與原稻殼相比，非惰性氣氛下的烘焙稻殼主要影響混燃后期的焦炭燃燒，且其整體燃燒失重曲線分布與單煤較為相近