1、生物質(zhì)成型顆粒燃料點火性能1)點火過程
生物質(zhì)成型顆粒燃料的點火過程是指生物質(zhì)成型顆粒燃料與點燃火種接觸,局部溫度升高,揮發(fā)分逐步析出,直至激烈的燃燒反應產(chǎn)生的過程。生物質(zhì)成型顆粒燃料的點火要依次經(jīng)過如下過程:在熱源的作用下,局部水分逐漸被蒸發(fā)逸出生物質(zhì)成型顆粒燃料表面→部分揮發(fā)性可燃氣析出→溫度升高到可燃氣著火點,燃料表面局部著火燃燒→局部燃燒向周圍和燃料內(nèi)部擴展,使揮發(fā)分析出量迅速增加→激烈燃燒開始,點火階段結(jié)束。
研究表明,點火過程與燃燒過程在機理上沒有明顯區(qū)別,僅是溫度供給來源不同,點火開始的溫度升高是外來熱源,人為提供,空氣也是控制供給。而維持燃燒是燃料自身供給的熱量。
2)點火特性
影響點火的因素與影響正常燃燒的因素基本相同,有如下幾項基本要素:溫度;生物質(zhì)燃料;空氣供給;生物質(zhì)成型密度;含水率;幾何尺寸等。爐膛原溫度越高,成型顆粒燃料的密度越小,燃料的揮發(fā)分釋放越快,含水率越低,越容易點火。
生物質(zhì)成型顆粒燃料的點火時間與揮發(fā)分大致呈線性關(guān)系,揮發(fā)分中含有大量H:、CH。、不飽和烴(CmHn)、CO等可燃氣體,揮發(fā)分越高,點火時間越短。不同原料在不同的燃爐中燃燒,揮發(fā)分的含量比例不同。
生物質(zhì)成型顆粒燃料的點火時間與含水率大致呈指數(shù)關(guān)系,含水率越高,點火時間越長。這是因為燃料中較高的含水率,會延長燃料干燥時間,減緩揮發(fā)分析出速度,從而使燃料所需的點火時間延長。當含水率超過一定數(shù)值,則無法點燃。
在生物質(zhì)成型顆粒燃料中,其組織結(jié)構(gòu)限定了揮發(fā)分由內(nèi)向外的析出速度及熱量由外向內(nèi)的傳遞速度,同等質(zhì)量的生物質(zhì)成型顆粒燃料點火所需的氧氣比原生物質(zhì)有所減少。因此,生物質(zhì)成型顆粒燃料的點火性能比原生物質(zhì)有所降低,但仍然遠遠優(yōu)于型煤的點火性能。從總體趨勢來看,生物質(zhì)成型顆粒燃料的點火特性更趨于生物質(zhì)原料點火特性。
2、生物質(zhì)成型顆粒燃料燃燒機理
生物質(zhì)成型顆粒燃料燃燒機理的實質(zhì)屬于靜態(tài)滲透式擴散燃燒。燃燒過程從著火后開始。其過程同前節(jié)所述,不再重復。
生物質(zhì)燃燒型燃料與普通散放生物質(zhì)燃燒的不同點是生物質(zhì)燃料的密度更大,燃燒過程有了明顯的內(nèi)外層之分,揮發(fā)分析出與燃燒、焦炭燃燒在時間層次上有所差別。
生物質(zhì)成型顆粒燃料燃燒首先從表面可燃揮發(fā)物析出開始,接著氣體、焦炭相繼著火燃燒;燃燒過程很快進入過渡區(qū);表面溫度向燃料的內(nèi)部逐層傳導,使點火區(qū)的周圍及內(nèi)部接近層同樣放出可燃揮發(fā)性氣體,焦炭的燃燒產(chǎn)物C02、CO、CH4等大量的揮發(fā)分由內(nèi)部向外擴散,同時由于秸稈成型顆粒燃料內(nèi)部受熱膨脹,灰層中出現(xiàn)了微小的空隙或裂紋,使氣體更易析出,氧氣也更易進入,焦炭骨架更易形成,燃燒進入激烈氧化階段。這一階段溫度較高、熱量放出較多,是生物質(zhì)燃燒設備最重要的階段。
我們對成型顆粒燃料燃燒過程形成一種規(guī)律性認識:在成型顆粒燃料內(nèi)層主要是隨溫度由表及里的傳遞,釋放出可燃揮發(fā)性氣體。在成型顆粒燃料表面主要進行CO、CH4等氣體的燃燒,內(nèi)外層都會因焦炭燃燒產(chǎn)生少量氧化性氣體,并形成殘余物團骨架。
燃料內(nèi)層物質(zhì)基本燃盡,灰渣和不到1%的殘?zhí)急慌懦鰻t外,至此完成了秸稈成型顆粒燃料的整個燃燒過程。
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