生物质颗粒度对燃烧特性影响

摘要：以稻壳为例考察了不同稻壳粒径对热解及燃烧特性、传热系数、焦炭燃烧的影响，利用TG/DTG6200热重差热分析仪对不同颗粒度稻壳粉做了热解实验，得到了不同的TG、DTG、DTA曲线。结果表明，稻壳颗粒度越小，其挥发分析出温度越低，析出时间越短，传热系数增大，升温速率增大，有利于燃烧，但过小的颗粒度同时增大了散热损失，当粒径低于临界尺度时，易出现熄火现象。焦炭燃烧过程受粒径大小的影响，粒径减小，燃烧反应速率加快，燃烧时间缩短，有利于燃烧。

生物质是一种理想的可再生能源，由于它的广泛性、可再生性、清洁性而受到人们的关注[1-8]。生物质种类繁多，我国是农业大国，每年生物质秸秆的产量在6亿t左右，主要集中在玉米秸(28.7%)、麦秸(25.4%)和水稻秆(14.3%)[9-10]，因此下面对生物质的研究也是针对农作物废弃物而言的。

目前对于生物质热解的研究很多，而对于生物质燃烧特性研究的报道不多。生物质的形状复杂，密度偏小，热值偏低，这使其应用变得困难。煤和生物质掺烧技术、生物质造粒燃烧技术等已经有了一些报道，而直接燃烧生物质的装置还少有报道。生物质直接燃烧主要是炉灶燃烧和锅炉燃烧。炉灶燃烧利用效率低，造成能源浪费；锅炉燃烧技术大大提高了燃烧效率，主要锅炉燃烧方式有流化床锅炉和层燃炉等，而流化床对于生物质燃料的适应性较好。

流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于原料颗粒燃烧时的状态，流化床颗粒是处于流态化的燃烧反应和热交换的过程。这种燃烧方式对生物质直接燃烧非常适合。本实验以稻壳为研究对象，通过研究总结出了生物质颗粒度对燃烧的影响，为流化床的设计提供依据，同时这对生物质能源的利用提供了有利的参考。

1稻壳特性

1.1物理特性

稻壳是一种表面粗糙、有细小毛刺的梭形状空心原料，长度一般在10mm左右，最大直径处有2～3mm。其主要的物理特性及其工业元素分析见表1和表2(工业分析所取稻壳产地为济南市郊区)。稻壳与其他秸秆的特性很类似，主要不同之处在于稻壳灰分中的成分基本上都是SiO2，所以稻壳也是提取SiO2的最佳生物质原料之一。