目前對于稻殼顆粒產(chǎn)品的使用性能的研究還處于探索階段，隨著新技術(shù)、新儀器的出現(xiàn)而不斷的發(fā)展。生物質(zhì)能源顆粒作為一種替代能源，其使用性能就成為了能否廣泛應(yīng)用的重要前提。本文采用高頻機(jī)械振動(dòng)篩和錐形量熱儀對稻殼生物質(zhì)顆粒使用性能進(jìn)行檢測，以期為稻殼生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供依據(jù)。
1、檢測材料和方法
1.1檢測材料及儀器試材：稻殼生物質(zhì)顆粒，圓柱狀，規(guī)格為：長80 mm、直徑8mm。
儀器：高頻機(jī)械振動(dòng)篩，錐形量熱儀（英國FTT公司）。
1.2檢測方法
試件制作：以稻殼作為原料成分，制造出稻殼生物質(zhì)顆粒的成型產(chǎn)品，從中選取成型質(zhì)量好的用于使用性能試驗(yàn)。
使用性能檢測：
①運(yùn)輸性能檢測：將高頻機(jī)械振動(dòng)篩作為測定顆粒產(chǎn)品機(jī)械碎料率的檢測設(shè)備，該振動(dòng)篩的篩孔直徑為5 mm。取稻殼生物質(zhì)顆粒產(chǎn)品5kg，依次放于振動(dòng)篩中進(jìn)行高頻振動(dòng)處理，振動(dòng)處理時(shí)間為2h。振動(dòng)處理結(jié)束后，測量振動(dòng)篩中剩余顆粒產(chǎn)品的質(zhì)量，從而計(jì)算得出該顆粒產(chǎn)品的機(jī)械碎料率。
②貯存、熱效和環(huán)保性能檢測：按照IS05660-1進(jìn)行檢測。首先，將稻殼生物質(zhì)顆粒產(chǎn)品均勻排列，放置于燃燒試件盒中，并將該盒鋪滿，試件盒的規(guī)格為100 mmx100 mm。然后，將燃燒試件盒放置于錐形量熱儀的燃燒臺(tái)上，點(diǎn)火燃燒，當(dāng)燃燒過程結(jié)束后，停止測量，記錄檢測數(shù)據(jù)。
2、檢測結(jié)果與分析
2.1運(yùn)輸性能
稻殼生物質(zhì)能源顆粒作為一種商品，免不了要對其進(jìn)行運(yùn)輸。而在運(yùn)輸過程中稻殼生物質(zhì)顆粒產(chǎn)品都會(huì)受到不同程度顛簸和振動(dòng)，有些結(jié)合強(qiáng)度不高的顆粒就會(huì)破碎成粉料，從而嚴(yán)重影響生物質(zhì)顆粒產(chǎn)品的使用性能。顆粒產(chǎn)品的機(jī)械碎料率主要就是由其原料結(jié)合強(qiáng)度決定的，因此可以作為表征稻殼生物質(zhì)顆粒運(yùn)輸性能的指標(biāo)。通過檢測數(shù)據(jù)可知，稻殼生物質(zhì)顆粒的機(jī)械碎料率為2.5%，完全滿足顆粒產(chǎn)品運(yùn)輸性能的要求。
2.2貯存性能
本研究的顆粒貯存性能主要是指稻殼生物質(zhì)顆粒在貯存過程中是否容易引發(fā)火災(zāi)，威脅安全生產(chǎn)。其具體的性能指標(biāo)包括點(diǎn)燃時(shí)間和熱釋放速率。
點(diǎn)燃時(shí)間又被稱為著火感應(yīng)時(shí)間，是檢測產(chǎn)品從開始點(diǎn)火到被點(diǎn)燃為止所需要的時(shí)間，這項(xiàng)指標(biāo)可以衡量產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。檢測發(fā)現(xiàn)稻殼生物質(zhì)顆粒的點(diǎn)燃時(shí)間在85 s以上，與絕大多數(shù)木材差不多，熱穩(wěn)定性處于安全范圍。
熱釋放速率是指在設(shè)定的外加熱輻射強(qiáng)度下，燃料引燃后單位表面積上釋放熱量的速率。該項(xiàng)指標(biāo)可以用來評定材料的火災(zāi)安全性能，它的峰值越大，在火災(zāi)中，該種材料越容易加速火焰的傳播。采用錐形量熱儀對稻殼生物質(zhì)顆粒的熱釋放速率進(jìn)行測量可知，稻殼生物質(zhì)顆粒在被點(diǎn)燃后，其熱釋放速率迅速提高，在305 s時(shí)達(dá)到峰值，而且能夠在100 kW/m2以上較高的熱釋放速率下維持較長的時(shí)間。經(jīng)過檢測，稻殼生物質(zhì)顆粒的熱釋放速率的有效值為138.9 kW/m2，與絕大多數(shù)木材相近，處于安全范圍。
2.3 熱效性能
由表1檢測數(shù)據(jù)可知，稻殼生物質(zhì)顆粒的熱值在18 003.2 kj/kg以上，而原煤的熱值一般在20 934 kj/kg左右。這表明稻殼生物質(zhì)顆粒燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱值接近原煤，完全滿足替代能源的熱效要求。此外，稻殼生物質(zhì)顆粒完全燃燒后產(chǎn)生的灰分含量比率(<13%)遠(yuǎn)小于原煤燃燒后所產(chǎn)生的灰分含量比率(>25%)。而燃燒時(shí)釋放一氧化碳(CO)量的有效值為0.02 kg/kg，比原煤燃燒時(shí)釋放一氧化碳(CO)量的有效值(0.06 kg/kg)小。這表明在相同燃燒條件下，稻殼生物質(zhì)顆粒要比原煤燃燒完全，熱能損失小，釋放的灰分物質(zhì)少。
2.4環(huán)保性能
2.4.1煙塵排放性能
本研究主要采用排煙黑度（林格曼級）來評價(jià)燃料燃燒過程中排放煙塵的濃度。該指標(biāo)分0（全白）至5六個(gè)等級。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，林格曼1度（級）的煙塵濃度相當(dāng)于0.25 g/m3，4度（級）相當(dāng)于2.3 g/m3，5度（級）相當(dāng)于4 -5 g/m3。我國《工業(yè)爐窯煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB9078-88)規(guī)定城市生活地區(qū)燃煤爐窯排煙黑度不得超過林格曼1級，其他地區(qū)不超過2級，燃油爐窯一律不得超過1級。由表1可知，稻殼生物質(zhì)顆粒燃燒時(shí)的排煙黑度確定小于1級。完全符合我國關(guān)于煙塵排放量的各項(xiàng)規(guī)定。
表一稻殼生物質(zhì)顆粒燃料使用性能指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果
| 指標(biāo) | 機(jī)械碎料率（%） | 點(diǎn)燃時(shí)間（s） | 熱值（kg/kg） | 熱釋放速率（kw/m2） | 灰分（%） | 排煙黑度 | CO排放量（kg/kg） | CO2排放量（kg/kg） |
| 檢測結(jié)果 | 2.5 | 85 | 18003.2 | 138.9 | ＜13 | ＜1 | 0.02 | 1.42 |
稻殼生物質(zhì)顆粒燃料的碳排放性能主要是指二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)兩種氣體的釋放量。其中，一氧化碳釋放量的有效值為0.02 kg/kg．而二氧化碳屬于溫室氣體的一種，它的大量排放造成了全世界最為擔(dān)憂的“溫室效應(yīng)”。但是作為有機(jī)燃料，燃燒過程中二氧化碳的釋放是不可避免的，作為替代能源的稻殼生物質(zhì)顆粒也不能幸免。由表1可知，稻殼生物質(zhì)顆粒燃燒時(shí)釋放的二氧化碳(CO2)量的有效值為1.42 kg/kg。而原煤燃燒時(shí)釋放的二氧化碳(CO2)量的有效值為2.6 kg/kg，幾乎是混合物生物質(zhì)顆粒的二倍，此外原煤在燃燒過程中還產(chǎn)生二氧化硫(SO2)、氮氧化物等污染氣體，而生物質(zhì)顆粒完全不存在這些污染排放問題。
3、結(jié)論
本試驗(yàn)通過對稻殼生物質(zhì)顆粒使用性能進(jìn)行檢測性試驗(yàn)，得出了它的使用性能的重要表征指標(biāo)。稻殼生物質(zhì)顆粒產(chǎn)品的使用性能優(yōu)良，部分指標(biāo)優(yōu)于原煤，尤其是環(huán)保性能指標(biāo)。一氧化碳(CO)排放量只有0.02 kg/kg，二氧化碳(CO2)排放量只有1.42 kg/kg，遠(yuǎn)低于原煤。其使用性能和污染排放指標(biāo)完全能夠滿足作為替代能源的各項(xiàng)要求，從而表明稻殼生物質(zhì)能源顆粒產(chǎn)品具有巨大的利用前景。
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