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影响生物质燃烧速率的因素 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|富通新能源 / 14-12-06

    生物质燃烧是一种复杂的物理化学现象,燃烧速率由化学反应和气流扩散所决定,受燃料的种类、生物质颗粒燃料大小、含水量、燃烧温度、燃烧时供风量及发热量等因素的影响。
A、燃料种类对生物质燃烧速率的影响
    根据马某将玉米秸秆、小麦秸秆和稻秆三种秸秆在直径、密度、质量相同或相近的成型燃料放入900℃的马弗炉中进行试验的结果,不同秸秆的成型颗粒燃料具有不同的燃烧速率,但呈现相同的变化规律。即燃烧初期(0~5min)燃烧速率快,中期(5~10min)逐渐变慢,后期(10~20min)燃烧速率最慢且趋于平稳。这是因为燃烧初期主要是挥发分的燃烧,这时挥发分浓度最大且基本上没有灰壳的阻碍作用。燃烧中期是挥发分和炭的混合燃烧。该阶段挥发分浓度较低,灰壳的逐渐加厚也阻碍挥发分向外溢出的速度。燃烧后期主要是炭和少量残余挥发分的燃烧,不断加厚的灰层使氧气向内渗透和燃烧产物的向外扩散明显受阻,降低了燃烧速率。在整个燃烧过程中,挥发分含量高的小麦秸秆和玉米秸秆燃烧速度衰减较快。又由于小麦秸秆的灰分小于玉米秸秆的灰分,其燃烧过程中灰层的阻碍小于玉米秸秆,因此小麦秸秆燃烧速率的衰减速率略大于玉米秸秆;而挥发分含量较低、灰分含量较高的稻秆燃烧速率衰减较慢。另外三种秸秆均在燃烧到15 min时速率趋于平稳且基本燃尽,秸秆颗粒机压制的玉米秸秆颗粒燃料如下图所示:秸秆颗粒机压制的玉米秸秆生物质颗粒燃料B、温度对生物质燃烧速率的影响
    反应速率一般随温度的升高而增大,实验表明,温度每增加100℃,反应速率可增加1~2倍。温度对化学反应速率的影响表现在反应常数忌上,可用阿仑尼乌斯经验公式表示:
K=k0e-E/RT
    式中,K为化学反应常数;k0为频率因子;R为普适气体常数,取8. 31kj/(kmol·K);E为活化能;T为热力学温度,K。
    对于生物质颗粒燃料,炉膛温度对燃烧速率的影响在第一个5 min内,这是因为在燃烧初期秸秆成型燃料内部的挥发分浓度相同,温度起着主要作用,随后,燃料内部的挥发分浓度发生了变化,燃烧同时受温度和挥发分浓度的影响,并使挥发分浓度成了控制燃烧速率的主要因素。随着可燃物的基本燃尽,二者燃烧速率趋于一致且平稳。
C、空气供给对生物质燃烧速率的影响
    生物质的高位发热量及过量空气系数是影响燃烧温度的重要因素。适当的空气量和空气供给方式是保证生物质充分燃烧的条件之一。过多的空气供给,会吸取燃烧产生的热量,降低燃烧温度,淡化可燃气体的浓度,使化学反应减慢;过少的空气供给或空气受阻,分配不良,会使可燃气体未经燃烧而逸出。
    在生物质燃烧初期(0~5 min),供风量越小,燃烧初期相对燃烧速率越大,在中期(5~10 min),供风量大的相对燃烧速率较大。这是因为由于燃烧初期秸秆成型燃料内部挥发分浓度相同,由于进风量的不同使炉温降低的程度不同造成的。
D、气流扩散速率对燃烧速率的影响
    气流扩散速率主要是指到达燃料表面的氧的浓度。
M= Ck (Cgl - cjt)
    式中,M为单位时间内氧扩散到固体表面上的量;Ck为质量交换系数;Cgl、cjt为气流和生物质表面上的氧浓度。
   氧气到达生物质表面的速率受生物质颗粒的大小、气流中氧气的浓度及压力等因素的影响。燃烧过程中,气流扩散越快,氧气越能及时到达生物质表面,燃烧速率越快;但是较大的气流速率将降低燃烧室的温度,同时高速烟气还带走了较多的热量,不利于燃烧。
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