秸秆致密成型过程中，机械力要克服秸秆与成型机械间的摩擦阻力，并对秸秆原料压缩做功，将秸秆原料压缩成具有一定压缩密度的致密成型块，秸秆致密成型块的压缩密度与成型机械的电耗密切相关，也与其层燃反应性密切相关，在工业链条锅炉上研究不同压缩密度的致密成型块的层燃反应性，可为寻求最佳的秸秆致密成型块压缩密度提供指导。
1、原料与设备
1.1燃料
作为原料的玉米秸秆收集于辽宁省阜新市阜蒙县，燃料的工业分析结果为M盯=7.11，Aar=5.97，V盯=70. 69，FC盯=16. 23.燃料的元素分析结果为Car =43.17 Har=5.12, Oar= 36. 93, N =1.33, Sar=0. 08，clar=0.29.燃料的收到基低位发热量Qar=17. 746 MJ/kg.秸秆致密成型时，将秸秆用铡草机铡切成20—30mm的段，而后用致密成型机压制成20mmx20 mm x150 mm的燃料块，燃料块的压缩密度在800～1 300 kg/m3左右，松散堆积密度在500—700 kg/rr13左右。
1.2设备
实验用工业链条供暖锅炉型号为DZL2 -0.8/160 - AII，额定状态下每小时可以向一次供热管道提供的温度为160℃，压力为0.8 MPa的热水2 t，锅炉设计煤种为二类烟煤。
排烟和炉膛内各处烟气组分用Test0 350烟气分析仪测量；炉排上各处烟气温度用Tm902c便携式温度仪测量；排渣样品按照DUL567.6 - 2000，即《火力发电厂燃料试验方法一飞灰和炉渣可燃物测定方法》中规定的用于火力发电厂性能测试的灰渣可燃物含量测定方法B测量可燃碳含量。
30码期期必中销售秸秆压块机、秸秆颗粒机等生物质燃料成型机械设备，同时我们也大量销售杨木木屑颗粒燃料。
实验用秸秆致密成型机由800型玉米秸秆致密成型机改造而成，通过测量驱动压缩机械运转的三相电机的电流与电压，可以计算致密成型过程的电耗．通过更换压缩机械的成型模套，可以得到不同压缩密度秸秆致密成型块。
2、秸杆致密成型块对层燃反应性的影响
2.1不同压缩密度的燃料的反应性
秸秆致密成型过程中，由于机械力做功和摩擦热耗散，温度升高，会导致部分水分散失，并释放低分子可燃气体，如醛类等，此外温度升高也可导致秸秆原料内部纤维素、半纤维素和木质素等的组分和物性发生改变，这些都会导致不同压缩密度的秸秆致密成型块的反应性会有所不同。
将秸秆( SB -O)与不同压缩密度的秸秆致密成型块( SB -l)压缩密度679 kg/m3，呈松散块状，用手轻轻揉搓即散开；SB -2压缩密度798 kg/m3，呈半松散块状，用手揉搓会有秸秆碎末掉落；SB -3压缩密度952 kg/m’，呈半致密块状，表面分布深度裂纹，无裂纹处呈现浅褐色；SB -4压缩密度l 103 kg/m3，呈致密块状，表面光滑无裂痕，具有焦色硬壳，粉碎成150，250um的粉状，在梅特勒一托利多（中国）有限公司生产的型号为SMP/PF7548/MET的热重分析仪上进行热重分析．保护气为纯度99. 9%的氮气，反应气组分为79% N2、10% 02和II% C02．升温速率25℃／min，至终温900℃，维持至恒重，热重分析结果如图1所示。
从图1中可以看出，秸秆与不同压缩密度的秸秆致密成型块的燃烧反应性区别不大，从DTG曲线上可以看出，无论在脱水干燥过程、在挥发分脱出与燃烬过程，还是在焦炭燃烬过程，秸秆与不同压缩密度的秸秆致密成型块所表现出来的差异性都十分有限，而且其有限的差异性与压缩密度没有确定的相关性，也就是说，秸秆与不同压缩密度的秸秆致密成型块在链条锅炉上如果表现出反应差异性，那么这个差异性也不是由于秸秆与不同压缩密度的秸秆致密成型块本身的燃烧反应性造成的，而是由于其以压缩密度为代表的物理形态的不同造成的。
2.2不同燃料层燃反应性的比较
燃料在链条锅炉内的燃烧过程包括3个阶段：燃烧准备阶段、燃烧阶段和燃烬阶段．当炉排转速一定时，3个阶段所占据的炉排长度，尤其是燃烧准备阶段和燃烧阶段的长度反映了该燃料层燃反应性．炉排行进速度为0. 05 m/min时，不同燃料燃烧准备阶段、燃烧阶段和燃烬阶段的长度如表1所示。
从表1可以看出，随着燃料压缩密度的增加，燃烧准备阶段越来越长，说明点燃越来越困难，其中秸秆和压缩密度为679 kg/m3的秸秆致密成型块的燃烧准备阶段很短，因而在负荷增加、炉膛温度升高后，很容易使热烟气甚至火焰进入料斗，造成火灾隐患；压缩密度为1103 kg/m3的秸秆致密成型块的燃烧准备阶段长达450 mm，因而在实验链条锅炉内着火困难，燃烧不稳定，不容易自持。
从表1也可以看出，秸秆和压缩密度为679 kg/m3的秸秆致密成型块的燃烧段都很短，在炉排总长度不变的情况下，燃烬段相应变长，而压缩密度为1103kg/ m3的秸秆致密成型块的燃烧段很长，相应地燃烬段就很短。
链条锅炉燃烬段过短，排渣可燃物含量和排渣温度都高，会造成机械不完全燃烧损失和排渣物理热损失增加；燃烬段过长，虽然可以降低机械不完全燃烧损失和排渣物理热损失，但是会显著增加炉膛过量空气系数，从而增加排烟物理热损失．燃煤链条锅炉的运行经验是，距离挡渣铁或者炉排后轴中心线500 mm炉排上没有火苗，排渣掉落时没有跑火，实际运行过程中还需要根据排渣可燃物含量、排渣物理热损失和排烟物理热损失综合考虑，才能确定。
2.3燃烧不同燃料锅炉热损失比较
锅炉的热损失主要包括化学不完全燃烧损失、机械不完全燃烧损失、散热损失、排渣物理热损失和排烟物理热损失．由于化学不完全燃烧损失基本可以忽略，散热损失决定于锅炉容量、锅炉负荷和炉墙形式，与燃烧状况关系不大．因此这里着重研究燃烧不同燃料时锅炉排烟物理热损失、排渣物理热损失和机械不完全燃烧损失的变化。
2.3.1排烟物理热损失
锅炉排烟物理热损失决定于锅炉排烟量和排烟温度．锅炉排烟量主要由燃料元素分析组成和过量空气系数决定，而过量空气系数是最重要的运行控制参数之一．因而这里着重研究燃烧不同燃料时锅炉排烟温度和过量空气系数的变化，
为了研究燃料燃烧性能对炉膛过量空气系数的影响，在后拱底部均匀布置5个烟气含氧量测点，在炉膛喉口上部布置1个烟气含氧量测点，在锅炉烟气出口布置1个烟气含氧量测点，通过烟气含氧量a计算各处过量空气系数a，因为燃料特性系数
从表2中可以看出，在后拱与渣池的连接处，无论秸秆SB -0还是秸秆致密成型块SB -1和SB -2，其过量空气系数都很大，并且数值接近，这是由于此处燃料可燃碳燃烧反应基本终止，从渣池漏进来的空气和从炉排下部补充进来的空气只有很小部分氧气与可燃碳发生了氧化反应，这些空气的更重要的作用是冷却排渣，回收排渣物理热，随着气体从渣池向喉口流动，不停有空气穿过炉排补充进来，然而补充进来的空气不足以弥补可燃碳氧化反应消耗的部分，因而过量空气系数越来越小。
从表2中也可以看出，在后拱与渣池的连接处，秸秆致密成型块SB -4的过量空气系数小于其他燃料，说明此处存在较强的燃烧反应，排渣不能得到充分而适当的冷却，因而机械不完全燃烧损失和排渣物理热损失必然很大。
2.3.2排渣物理热损失
锅炉排渣物理热损失决定于燃料收到基灰分、灰渣比和灰渣排出温度．收到基灰分由燃料自身性质决定，在此次研究中为5. 97%，基本不随燃料发生改变；灰渣比由燃烧方式决定，对于层燃锅炉而言，基本维持1:4左右．因而这里通过测量灰渣排出温度，来研究燃烧不同燃料时排渣物理热损失的变化，链条锅炉排渣温度．般以600℃为宜，温度太高，排渣物理热损失过大，排渣还没有被适当冷却；温度太低，排渣物理热损失固然减小，但是用过多的冷空气冷却排渣，会造成炉膛过量空气系数增加，从而增加了排烟物理热损失。
在后拱下部烟气含氧量测点，用Tm902c便携式温度仪测量炉排上相应位置排渣的温度，每个位置沿着炉排宽度方向均布5个测点，该位置排渣的温度为5点温度平均值，测量结果如表3所示。
从表3可以看出，由于秸秆、秸秆致密成型块SB-1和SB -2，燃料与空气接触面积大，挥发分析出量大而迅速，进入后拱以后，由于所剩可燃碳份额低，燃烧温度不容易保持；同时含可燃碳灰渣堆积密度小，容易被吹穿，灰渣温度下降很快．而秸秆致密成型块SB-3和SB -4结构致密，氧气不容易进入燃料块内部，所以进入后拱后，仍然剩余相当部分可燃碳，能够维持后拱下部温度在较高水平，也不容易被吹穿。
2.3.3机械不完全燃烧损失
燃煤链条锅炉机械不完全燃烧损失，主要包括漏煤损失、灰渣含可燃碳造成的损失和飞灰含可燃碳造成的损失，由于秸秆与秸秆致密成型块尺寸很大，通过炉膛前部炉排落入灰渣池的可能性不存在，同时正常燃烧的链条炉排灰渣比很小，为1:5左右，因而这里只研究排渣可燃碳含量，以比较燃料不同时，机械不完全燃烧损失的区别。
截取落向渣池的排渣，封装于陶瓷密闭容器中，待冷却到室温后，根据DL/L567.6 - 2000，即《火力发电厂燃料试验方法一飞灰和炉渣可燃物测定方法》中规定的用于火力发电厂性能测试的灰渣可燃物含量测定方法B测量可燃碳含量，结果表明，SB -0、SB -1、SB-2、SB -3和SB -4排渣可燃碳含量分别为17.4%、15.2%、8.7%、5.1%和23.9%。
根据排烟物理热损失和排渣物理热损失的分析结果，可以看出SB -0和SB -1排渣可燃碳含量高的原因是由于秸秆直燃时，燃料松散堆积，失去大部分水分、挥发分和部分可燃碳后，剩余物不能有效覆盖炉排面，容易造成吹穿；并且由于剩余可燃碳质量少，因而燃烧反应释放热量也少，造成后拱下部温度下降迅速，致使虽然有充足的氧气，但可燃碳仍然由于温度较低没有燃烬。
SB-4排渣可燃碳含量高的原因在于燃料块结构致密，燃料点燃困难，燃烧准备段和燃烧段都很长，在炉排总长度不变的情况下，因燃烬段不够，造成排渣可燃碳含量急剧升高。
2.4燃烧不同燃料时锅炉气体排放量比较
燃烧生物质燃料的锅炉常规排放的污染物有NOx、S02和CO，此外这里与co一样，对作为评价燃烧状况指标的H2也进行了测量，结果如表4所示，
从表4中可以看出，任何燃料，NOx和S02排放浓度都很低.NOx排放浓度低是由于燃烧温度低导致热力型NOx生成量少和大量集中释放的挥发分对已经生成的NOx的还原反应．S02排放浓度低是由于生物质燃料自身S元素含量低，此外还有生物质燃料K和Na元素较高的含量导致的较高的自脱硫率的因素。
从表4中也可以看出，燃料SB—4的co和H2排放浓度远远超过了其他，这与燃料SB -4的排渣可燃碳含量高一样，是不完全燃烧导致的。
2.5成型电机的功耗
实验用致密成型机有3个电机，分别为原料输送皮带拖动电机、压缩成型电机和致密成型块输送皮带拖动电机，其中压缩成型电机的功耗与压缩密度的关系如表5所示。
从表5中可以看出，随着压缩密度的增加，秸秆致密成型机的产量逐渐提高，压缩成型电机的功率也随之增大，计算表明，单位产量的电耗也逐渐提高，当然，由于不同致密成型机的单位产量电耗随着压缩密度的变化规律可能不尽相同，但是，其基本趋势，即随着压缩密度的增大，单位产量电耗逐渐增加的趋势是不变的。
3、结论
1)链条锅炉燃烧秸秆致密成型块的排烟物理热
损失随着压缩密度的增加而减小，这是由于高密度的
秸秆致密成型块在燃烬区对床面的覆盖能力强。
2)链条锅炉燃烧秸秆致密成型块的排渣物理热损失随着压缩密度的增加而增加，这是由于高密度的秸秆致密成型块的挥发分析出和固定碳燃烬过程都受到抑制，造成的着火推迟和燃烧段长度增加所致。
3)链条锅炉燃烧秸秆致密成型块的以排渣可燃碳为主的机械不完全燃烧损失随着压缩密度的提高而降低，这是由于高压缩密度的秸秆致密成型块在燃烬区有利于维持较高的温度，固定碳燃烬效果比较好．但是如果压缩密度超过某一数值，在此次研究所知范围内，这个限值应该大于950 kg/m3，此时排渣可燃碳含量迅速增加，以排烟中CO和H2为主的化学不完全燃烧损失也随之迅速增加。
综上所述，燃煤链条锅炉燃烧秸秆致密成型块，应该控制秸秆致密成型块的压缩密度，在研究所知范围内，这个限值应该大于950 kg/m3，以求降低排烟物理热损失、机械不完全燃烧损失和化学不完全燃烧损失，并控制排渣物理热损失，同时尽可能降低成型电耗。秸秆压块机、秸秆颗粒机专业压制的块状、圆柱状的生物质颗粒燃料。
