1、实验
1.1燃料
作为燃料的玉米秸秆收集于辽宁省阜新市阜蒙县。秸秆的工业分析结果：收到基水分7.11%，收到基灰分5. 97%，收到基挥发分70. 69%，收到基可燃炭16, 23%。秸秆的元素分析结果：收到基炭43.17%，收到基氢5.12%，收到基氧36.93%，收到基氮1，33%，收到基硫0.08%，收到基氯0. 29%。秸秆的收到基低位发热量Qnet=17, 746MJ/kg。直燃秸秆时，将秸秆用铡草机，铡切成120～50 mm的段，而后用打包机制成500 mm×250 mm×80 mm的燃料包。燃料包的表观密度在150 kg/m3左右。燃烧秸秆致密成型块时，将秸秆用铡草机铡切成20一30 mm的段，而后用压块机压制成20mm x 20mm×150mm的燃料块，燃料块的表观密度在800—1300 kg/m3左右，堆积密度在500~700kg/m3左右。
1.2设备
实验用工业链条供暖锅炉型号为D212-0. 8/160—AII，额定状态下每小时可以向一次供热管道提供温度为1600C，压力为0.8 MPa的热水2t。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；炉排上和炉膛内各处烟气温度用Tm902c便携式温度仪测量；排渣和飞灰样品按照DL/L 567.6 - 2000．即《火力发电厂燃料试验方法——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测量可燃炭含量。
2、结果与讨论
2.1不同燃料的燃烧性能
秸秆致密成型过程中，由于机械挤压力和摩擦力做功，使其温度升高，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。这些都导致秸秆致密成型块与秸秆的燃烧性能会有所不同。
将秸秆与秸秆致密成型燃料粉碎成1.5~2.5 mm的粉状，在梅特勒一托利多（中国）有限公司出产的型号为SMP/PF7548/MET的热重分析仪上进行分析。保护气为纯度99.9%的氮气，反应气组分：79%～2、10%02和11%C02。升温速率25℃/min，终温900℃，维持至质量恒定。
从图1中可以看出，秸秆与秸秆致密成型块的反应动力学特性区别不大。秸秆致密成型块脱水过程稍为明显，可燃炭燃烧反应速率稍小，持续时间稍长；秸秆脱水过程不甚明显，可燃炭燃烧反应速率稍大，持续时间稍短。然而秸秆致密成型块和秸秆的燃料形态和表观密度的区别却影响了它们在链条锅炉上的燃烧反应特性。这在热重分析中是不能体现出来的，30码期期必中销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
2.2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。因此本研究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. 2.1排烟物理热损失锅炉排烟物理热损失取决于锅炉排烟量和排烟温度。锅炉排烟量主要由燃料元素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。因而本文作者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。
链条锅炉过量空气系数是炉膛过量空气系数和烟道漏风系数之和，显然烟道漏风系数是有烟道密封性能决定的，因而链条锅炉过量空气系数变化主要由炉膛过量空气系数变化引起。链条锅炉特殊的供风方式决定了炉排前后段空气过剩，炉排中段供氧不足，因而需要后拱与前拱配合，将炉排前后部多余的的氧量输送到炉排中部，参与燃烧。
如果前后拱的设计与燃料的燃烧性能不匹配，就会造成炉膛过量空气系数增加，最终造成排烟物理热损失增加。
从表l中可以看出，在后拱与渣池的连接处无论燃烧秸秆还是秸秆致密成型块，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炭燃烧反应基本终止，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炭发生了氧化反应，这些空气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炭氧化反应消耗的部分，因而过量空气系数越来越小。如果链条炉排配风不合理，亦可造成过量空气系数越来越大，最后锅炉处于大过量空气系数燃烧状态，炉膛温度很低，很难带负荷。
对比表中秸秆与秸秆致密成型块燃烧时，相同位置的过量空气系数可以看出，由于秸秆致密成型块颗粒密度大，氧气需要扩散进入颗粒内部才能与颗粒内部秸秆发生反应，所以在后拱下面，仍然存在较强烈的燃烧反应；同时由于秸秆挥发分大，直接燃烧秸秆时挥发分脱出后，所剩灰分与可燃炭残余物堆积密度小，结构松散，容易造成炉排局部吹穿。以上两种原因造成秸秆直接燃烧时，过量空气系数大于秸秆致密成型块，也就是说秸秆直接燃烧时，排烟物理热损失较大。
2.2.2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，在本研究中为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。因而本研究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。
链条锅炉排渣温度一般以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，造成炉膛过量空气系数增加，从而增加了排烟物理热损失。实际运行经验以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为参考。
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5个位置排渣的温度，每个位置沿着炉排宽度方向均布5个测点，该5个位置排渣的温度为5个测点温度的平均值。测点位置如图2所示，测量结果如表2所示。
从表2可以看出，由于秸秆直燃时，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，由于所剩可燃炭份额低，燃烧温度不容易保持；同时含可燃炭灰渣堆积密度小，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炭，能够很好维持后拱下部温度水平，也不容易被吹穿。
2. 2.3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、灰渣含可燃炭造成的损失和飞灰含可燃炭造成的损失。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，因此只研究排渣可燃炭含量，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DUL 567.6 -2000，即《火力发电厂燃料试验方法——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测量可燃炭含量。结果表明秸秆直接燃烧时，排渣可燃炭含量为17.4%，燃烧秸秆致密成型块时，排渣可燃炭含量为8.7%。
根据排烟物理热损失和排渣物理热损失的分析结果，可以看出秸秆直燃排渣可燃炭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、挥发分和部分可燃炭后，剩余物不能有效覆盖炉排面，容易造成吹穿；并且由于剩余可燃炭质量少，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，可燃炭仍然由于温度较低没有燃尽。
2.3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，此外与CO -样，作为评价燃烧状况指标的H2也进行了测量，结果如表3所示。
从表3可以看出，无论秸秆直燃，还是秸秆致密成型块燃烧，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。SO2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较高的自脱硫率的因素。
从表3也可以看出，秸秆直燃排放的CO和H2浓度远远超过了秸秆致密成型块燃烧，这是由于秸秆直燃挥发分释放更迅速，当挥发分没有与足够的氧气完全混合时，造成了可燃气体CO和H2排放浓度的增加。
3、结论
3.1燃煤链条锅炉直接燃烧秸秆，由于燃料挥发分含量高和灰分含量低，导致燃尽区燃料不能有效覆盖床面，排烟过量空气系数较大为1.92，导致排烟物理热损失增加。而生物质致密成型块在燃尽区对床面的覆盖能力好于秸秆直燃，排烟过量空气系数为1.58，因而其排烟物理热损失要小些。
3.2燃煤链条锅炉直接燃烧秸秆，应该设立挡渣铁和改进后拱结构，以利于提高后拱下炉排温度，降低机械不完全燃烧损失和化学不完全燃烧损失；调节后拱下风室的配风并提高后拱下风室之间的密封能力，以利于降低过量空气系数，从而降低排烟物理热损失。
3.3燃煤链条锅炉直接燃烧秸秆，由于燃料挥发分含量高，可燃炭含量低，后拱下炉排温度很难保持，低温与可燃物少的共同作用下，造成后拱下风室过来的空气不是助燃，而是冷却排渣，因而排渣温度远远低于600℃的链条锅炉运行规范，这对锅炉经济运行是不利的。燃烧秸秆致密成型块的情况稍好于直接燃烧秸秆。秸秆直接燃烧时，排渣可燃炭含量为17.4%；燃烧秸秆致密成型块时，排渣可燃炭含量为8.7%。
3.4燃煤链条锅炉直接燃烧秸秆，由于后拱下部炉排温度低，导致可燃炭燃尽程度不高；同时由于挥发分释放迅速而数量巨大，前后拱配合不良，二次风配置不好的时候，会造成一定浓度的可燃气体的排放，燃烧秸秆致密成型块的时候，情况稍好一些。
