笔者采用自行设计的实验台研究了小麦秸秆和陕西神木烟煤、焦作无烟煤制成的单颗粒生物质型煤的燃烧特性和影响因素。
1、实验部分
1.1样品的制备
原料煤为陕西神木烟煤和焦作无烟煤，粉碎至3mm以下，煤质特征见表１。粘结剂为河南理工大学开发的小麦秸秆生物质粘结剂。平顶山烟煤与生物质粘结剂按7:3的比例混合，无烟煤较难成型，与生物质粘结剂按6:4的比例混合，将配置好的煤与粘结剂混合物装入成型磨具，在SBY - 10T万能试验压力机上按试验要求成型，成型压力27.9～75, 7MPa．自然晾干，生物质型煤煤质特征见表1。
1.2单颗粒型煤燃烧实验设备及实验条件
单颗粒型煤的燃烧实验在自行设计的实验台上进行，如图1所示。由控温炉、电子天平( BSS224S型)、支架3个部分组成。型煤质量为22g左右。试验时先将炉温升至设定温度，之后迅速将型煤放入炉膛，由电子天平记录燃烧过程中型煤的失重情况。每组样品重复3次，取平均值绘制失重率曲线。
2、单颗粒生物质型煤燃烧实验结果及分析
2.1单颗粒生物质型煤燃烧过程分析
图2为单颗粒生物质型煤燃烧失重过程曲线。开始阶段，由于生物质分解及煤中挥发分释放，失重率随时间变化很快，呈指数规律。随着燃烧的进行，挥发分释放减少，焦炭开始燃烧，但燃烧速度较慢，使失重率增加趋势越来越小，直至最后几乎达到一个定值，完成整个燃烧反应。
由图2还可以看出，单颗粒生物质型煤燃烧失重过程可以明显分为2个阶段，第一阶段主要为挥发分释放和燃烧；第二阶段主要为焦炭燃烧。
2.2炉膛温度对生物质型煤燃烧的影响
图3、图4为不同炉温条件下单颗粒型煤燃烧的失重率变化曲线。由图3和图4可以看出，随着炉膛温度的升高，型煤燃烧失重率明显增加。这是因为炉膛温度升高，热辐射增强，型煤单位时间内吸收的热量增多，使有机物分解、挥发分及焦炭燃烧速度加快，且炉膛温度对无烟煤型煤燃烧速度的影响比烟煤型煤更为明显，900℃时焦作无烟煤型煤的失重速率明显高于400℃和600℃时的失重速率。
图3、图4还表明，在燃烧初始阶段，燃烧加速度（失重速率变化率）明显大于燃烧过程后期，且初始燃烧阶段的时间在燃烧过程中较短，随着炉膛温度的提高，这一阶段的时间缩短。
2.3成型压力对生物质型煤燃烧的影响
成型压力对生物质型煤本身的作用主要表现在，随着成型压力的增加，型煤内部结构中生物质与煤粒、生物质与生物质及煤粒与媒粒之间的空隙变小，整个型煤的致密度增加，型煤的机械性能越好。对燃烧而言，一方面，致密度的增加加大了生物质型煤燃烧过程中内部的传热，有利于燃烧；另一方面，致密度的增加减小了型煤内部的空隙率，使得氧气及挥发物、燃烧产物在型煤内部的扩散阻力加大，不利于燃烧。
图5、图6为不同成型压力生产的陕西神木型煤和焦作型煤的失重率变化曲线。从图可以看出，在试验成型压力范围内，随着成型压力的增加，燃烧失重率略有降低，但成型压力对型煤燃烧速率没有显著影响。
3、结论
单颗粒生物质型煤的燃烧过程可以分为挥发分燃烧和固定碳的燃烧2个阶段。不同实验条件下单颗粒生物质型煤燃烧实验表明，炉膛温度越高，型煤燃烧失重率越大。在实验成型压力范围内，成型压力对生物质型煤燃烧速度没有明显影响。
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