煤炭是不可再生的化石能源，其过度消费和燃烧引发的环境污染已引起世界各国的关注．生物质能因其来源广、低污染、CO2零排放量及可再生等优点而倍受世界各国的重视，它的利用方式主要有生物质气化、液化和燃烧．生物质型煤作为生物质和煤利用的有效途径，许多国家对其进行了大量的研究，如日本开发了成型压力可达2t/cm2～4t/cm2的高压力成型设备；土耳其把褐煤和糖蜜、松果、橄榄树废物、锯木、造纸废液和废棉等混合，在50MPa～25MPa成型压力下制取燃料型煤；尼泊尔利用废棉和褐煤成型制取燃料型煤；美国利用生物质和原煤成型制取的烧烤型煤等；清华大学等也对其作了不同程度的研究，实验采用热分析仪和自行设计的实验台研究了小麦秸秆纯生物质黏结剂和陕西神木烟煤、焦作无烟煤制成的生物质型煤的燃烧特性和影响因素，30码期期必中生产销售的秸秆颗粒机、木屑颗粒机、秸秆压块机专业压制生物质成型颗粒燃料。
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。黏结剂为河南理工大学开发的小麦秸秆生物质黏结剂，平顶山烟煤与生物质黏结剂按7：3的比例混合，无烟煤较难成型，与生物质黏结剂按6:4的比例混合．将配置好的煤与黏结剂混合物装入成型磨具，在SBY-IOT万能实验压力机上按实验要求成型，成型压力27.9MPa—75.7MPa，自然晾干，生物质型煤煤质特征见表1．
1-2设备及实验条件
1.2.1热重分析及实验条件
热重分析为美国TA公司生产的SDTQ600热分析仪，实验气氛为空气，样品为8.5 mg±0.5 mg，气体流量为100mL/min，实验从室温开始，升温速率为20℃/min，终温为1000℃。
1.2.2单颗粒型煤燃烧实验及实验条件
单颗粒型煤的燃烧实验在自行设计的实验台上进行，实验台由控温炉、电子天平（BSS224S型）和支架三部分组成．型煤质量为22g左右．实验时先将炉温升至设定温度，再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、结果与讨论
2.1TG-DTG曲线分析
图2为神木烟煤型煤和焦作无烟煤型煤的TG-DTG(失重一微分)曲线．从图2可以看出，两种型煤的燃烧过程基本相同，可以分为脱水、挥发分释放及燃烧、固定碳燃烧和燃尽四个阶段．DTG曲线上存在四个对应的失重速率峰：脱水失重速率、挥发分释放及燃烧失重速率、固定碳燃烧速率和燃尽速率．型煤的特征值见表2．
由表2可以看出，陕西神木烟煤型煤四个阶段的最大失重速率对应的温度均比焦作无烟煤型煤的温度低，固定碳燃烧阶段的失重速率峰值远大于焦作型煤，由此说明陕西神木烟煤型煤的燃烧性能优于焦作无烟煤型煤，陕西神木烟煤型煤的挥发分释放及燃烧最大失重速率低于焦作无烟煤型煤，可能是因为焦作无烟煤型煤在加热过程中没有有机物熔融现象，只有生物质热解和挥发分释放，而烟煤型煤在加热过程中有有机物熔融，对挥发物的释放造成一定的阻碍．
2.2TG-DTA曲线分析
TG-DTA(失重一热流)曲线见第47页图3，它反映了型煤燃烧吸放热过程，由图3可以看出，陕西神木型煤热流曲线从放热开始到峰尖出现呈上升趋势，然后下降直至热量释放完毕，焦作型煤的热流曲线出现两个放热峰，分别对应挥发分释放及燃烧和固定碳燃烧，在两个放热峰之间有一个峰谷，此时温度约400℃，如果在工业锅炉中燃烧，可能因为型煤周围温度不高而出现断火，焦作型煤在燃尽阶段还出现了明显的向下吸热峰，这可能是型煤灰渣中某种物质分解造成。
2.3炉膛温度对生物质型煤燃烧的影响
成型压力为27.9 MPa，不同炉温条件下单颗粒型煤燃烧的失重率变化曲线见第47页图4．由图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，
由图4还可以看出，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，其随着炉膛温度的提高而缩短．
2.4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煤粒之间的空隙变小，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．
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见图5．从图5可以看出，在实验成型压力范围内，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
1)生物质型煤的燃烧可以分为脱水、挥发分释放及燃烧、固定碳的燃烧和燃尽四个阶段．
2) TG-DTG分析表明，无烟煤生物质型煤中生物质的分解释放速度快于烟煤生物质型煤，但烟煤生物质型煤的着火和燃烧温度较无烟煤生物质型煤低，其燃烧性能优于无烟煤生物质型煤．
3) TG-DTA分析表明，无烟煤生物质型煤出现了两个蔽热峰，第一个放热峰主要是生物质及挥发分燃烧放热，第二个放热峰为固定碳燃烧放热．
4)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。
（转载请注明：30码期期必中颗粒机）
