生物燃料颗粒

生物质颗粒燃料能源的物质基础

生物质颗粒燃料能源的物质基础

生物质颗粒燃料能源的物质基础

发布日期:2019-06-01 作者: 点击:

      一、生物质颗粒燃料原料的类型

  按原料的化学性质分,生物质颗粒燃料能资源主要为糖类、淀粉和木质纤维素物质。

按原料来源分,则主要包括以下几类:

  ①农业生产废弃物,主要为作物秸秆;

  ②薪柴、枝权柴和柴草;

  ③农林加工废弃物、木屑、谷壳和果壳;

  ④人畜粪便和生活有机垃圾等;

  ⑤工业有机废弃物、有机废水和废渣等;

  ⑥能源植物,包括所有可作为能源用的农作物、林木和水生植物资源等。

  能源植物包括糖类、淀粉和纤维素类原料,是未来建立生物质颗粒燃料能工业的主要资源基础,是今后贵阳生物燃料能资源发展的主要方向。

  二、生物质颗粒燃料能资源的特点

  与矿物能源相比,生物质颗粒燃料在燃用过程中对环境污染小。

  生物质颗粒燃料能蕴藏量巨大,而且是可再生的能源。只要有阳光照射,绿色植物的光合作用就不会停止,生物质颗粒燃料能也就永远不会枯竭。

  生物质颗粒燃料能源具有普遍性、易取性,几乎不分国家、地区,它到处存在,而且廉价、易取,生产过程极为简单。

  可再生能源中,生物质颗粒燃料是唯一可以储存与运输的能源,这给其加工转换与连续使用带来一定的方便。

  生物质颗粒燃料挥发组分高,碳活性高,易燃。在400℃左右的温度下,大部分挥发组分可释出,而煤在800"C时才释放出30%左右的挥发组分。将生物质颗粒燃料转换成气体燃料比较容易实现。生物质颗粒燃料燃烧后灰分少,并且不易黏结,可简化除灰设备。

  提倡生物质颗粒燃料能开发利用,有助于改善生态环境。大力开发生物质颗粒燃料能,就要积极植树、种菜,绿化大地,美化环境,净化空气,保持水土,减少风沙。在用科学方法利用生物质颗粒燃料的热能后,剩余部分还可还田,改良土壤,提高肥力。

  生物质颗粒燃料能源也有弱点,从质量密度的角度来看,’作为燃料与矿物能源相比不具优势,是能量密度较低的低品位能源。它质量轻,体积大,给运输带来一定难度,并且风、雨、雪、火等外界因素为它的保存带来不利影响。

贵阳生物燃料

  三、生物质颗粒燃料的化学组成

  糖类和淀粉类原料的化学组成相对简单,主要由葡萄糖单糖或多糖组成。

  广泛利用的生物质颗粒燃料主要属于纤维素类,不同来源的生物燃料颗粒其化学组成也不尽相同。

  农作物秸秆主要化学元素组成:碳40%~46%、氢5%~6%、氧43%~50%、氮O.6%~1.1%、硫O.1%~0.2%;经完全燃烧,灰分3%~5%、磷1.5%~2.5%、钾11%~20%。

  薪柴化学元素组成:碳49.5%、氢6.5%、氧43%、氮1%;经完全燃烧,灰分少于1%,还有少量钾和其他微量元素。

  纤维素类生物质颗粒燃料在燃烧过程中,各元素发挥了不同的作用,形成相应的氧化产物。

  1)碳(c)是燃料中的主要元素,其含量多少决定着燃料发热值的高低,含碳量越高,发热量越多。燃烧后变为C02或CO。lkg纯碳完全燃烧约释放33 913kJ的热量。纯碳不易燃烧,含碳越高,燃点越高,点火越难。碳以两种形式存在:一种是它与氢和氮组成化合物,燃烧时以挥发物形式析出燃烧;另一种是固定碳,挥发物析出后在更高的温度下才能燃烧。柴草中固定碳的含量比煤炭少得多,前者为12%~20%,后者为80%~90%,因此柴草易点燃和燃尽。

  2)氢(H)常以碳氢化合物形式存在。lkg纯氢燃烧可放出142 300kJ的热量。氢的燃烧产物是水蒸气,汽化潜热要带走一部分热量(22 600kJ),实际放热为119 700kJ。氢禽量越多,越容易燃烧。

  3)硫(S)作为燃料是一种有害物质。1kg纯硫燃烧放出9210kJ热,生成SO,或S03。箕在烟气中若与水蒸气发生化学反应生成亚硫酸(H2s03)或硫酸(H2s04),腐蚀金属,污染大气,危害人体,影响植物生长。

  4)磷(P)可燃,燃烧后生成五氧化二磷(P205),是草木灰中的磷肥。

  5)钾(K)可燃,燃烧后生成氧化钾(K20),是草木灰中的钾肥。

  6)氮(N)和氧(o)。氯不能燃烧,氧可助燃。它们不产热,会降低燃料的发热量(吸热)。农作物秸秆和薪柴还含有一定量的水分和少量的其他矿物质。水分在燃烧过程中产生水蒸气,吸收热量(称为汽化潜热),随烟气跑掉,带走一部分热量;其他矿物质有Si02、A1203、CaO、Fe203等,它们是灰分。在纤维素生物质颗粒燃料中,稻草与稻壳含灰量较大,超过10%;其他纤维素生物质颗粒燃料含灰量通常小于3%。

  四、生物质颗粒燃料燃料的热值

  生物质颗粒燃料燃料主要有农作物秸秆、薪柴、野草、畜粪和木炭等,通常它们都含有不同比例的水分。lkg生物质颗粒燃料完全燃烧所放出的热量称为它的高位热值。水分在燃烧过程中变为蒸气(燃料中氢燃烧时也生成水蒸气),吸收一部分热量,称为汽化潜热。高位热值减去汽化潜热值得到的热量,即为lkg生物质颗粒燃料的低位热值。国内在燃用生物质颗粒燃料过程中计算它的发热量时,常常取(如果不特别注明)低位热值这个数据(表)。

      注:同一种燃料随产出情况的不同,其所含可燃成分也不尽一致,其热值在一定范围内变化;表中所列数值多为近似平均数,是参考值;热量单位国际上用焦耳(J),国内有的文献中还有用卡(cal)的,它们的换算关系是leal=4.1868J;热量计算中还常出现“标准煤”(煤当量)的字样,我国定义的标准煤量值(世界各国尚未统一)是热值2930010为lkg标准煤;目前我国将原煤换算成标准煤,按平均热值20 900kJ/kg计算,换算系数为O.714,原油按41868kJ/kg计算,换算系数为1.429,天然气按38 979kJ/m3计算,换算系数为1.33,水力发电的热功当量计算,lkW·h水电等于3600kJ,换算系数为0.123;标准煤的符号为lkg标准煤——lkgce;It标准煤——1tce

     由于水分在转变成蒸气时吸收热量,因此每种贵州生物燃料都含水量不同导致其低位热值不一样,含水量越大,其低位热值越小。


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