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生物質燃燒技術 4.1 生物質燃料與燃燒 4.2 生物質預處理技術 4.3 省柴灶 4.4 生物質現代化燃燒技術 4.5 生物質燃燒發電／熱電聯產 4.6　生物質與煤的混合燃燒技術 4.7 主要污染物與控制技術 4.1 生物質燃料與燃燒 燃料一般是指可以與氧發生激烈的氧化反應，釋放出大量熱量，而且具有經濟合理性的一種物質。按照形態可分為氣體燃料、液體燃料和固體燃料；按照取得的方法可為天然燃料和人造燃料。本章主要討論生物質固體燃料，包括農作物秸秆、稻殼、鋸末、果殼、果核、木屑、薪柴和木炭等。 4.1 生物質燃料與燃燒 4.1.1　生物質成分與特性 1. 元素分析成分 (1)碳。 (2)氫。 (3)氧和氮。 (4)硫。 (5)灰分。 (6)水分。 4.1 生物質燃料與燃燒 2. 工業分析成分 在隔絕空氣條件下對燃料進行加熱，首先是水分蒸發逸出，然後燃料中的有機物開始熱分解並逐漸析出各種氣態產物，稱為揮發分（V），主要含有H2、CH4等可燃氣體和少量的O2、N2、CO2等不可燃氣體。 4.1 生物質燃料與燃燒 生物質揮發分含量一般在76%～86%之間，遠遠高於煤，因此揮發分的熱解與燃燒是生物質燃燒的主要過程。餘下的固體殘餘物為木炭，主要由非揮發性碳（固定碳）與灰分組成。所謂固定碳，並非純碳，其中殘留少量的H、O、N和S等成分。 4.1 生物質燃料與燃燒 4.1 生物質燃料與燃燒 用揮發分、固定碳、灰分和水分表示燃料的成分稱為燃料的工業分析成分，幾種生物質工業分析見表4.2。 4.1 生物質燃料與燃燒 3. 生物質的熱值 熱值（又稱發熱量）是指在一定温度下，單位質量（氣體燃料為單位容積）的燃料完全燃燒後，在冷却至原有温度時所釋放的熱量，是衡量燃料品質的重要指標。生物質的熱值一般在18～21MJ/kg之間，固體燃料的熱值通常採用氧彈測熱器直接測定。 4.1 生物質燃料與燃燒 考慮到在實際燃燒狀況下，燃燒產物具有相當高的温度（一般都超過100℃），而水蒸氣在燃燒產物中分壓力遠低於大氣壓，不能凝結為水，以燃料中水蒸氣是否釋放汽化潛熱，將熱值分為高位熱值和低位熱值。在實際應用中一般採用低位熱值，幾種生物質低位熱值見表4.2。 4.1 生物質燃料與燃燒 兩者之間差別在於水蒸氣（水分蒸發和氫燃燒生成）的汽化潛熱是否釋放出來，換算關係為 Qdw＝Qgw－25(9H＋W) 式中 Qgw----燃料的高位熱值，kJ/kg； Qdw----燃料的低位熱值，kJ/kg； H、W----氫、水的元素分析，%。 4.1 生物質燃料與燃燒 4. 生物質的物理特性 生物質的物理特性也是十分重要的。生物質的分佈、自然形狀、尺寸、堆積密度及灰熔點等物理特性影響生物質的收集、運輸、儲存、預處理和相應的燃燒技術。 (1)堆積密度。是指包括固體燃料顆粒間空間在內的密度。 4.1 生物質燃料與燃燒 (2)灰分熔點。在高温狀態下，灰分將變成熔融狀態，形成含有多種組分的灰（具有氣體、液體或固體形態），在冷表面或爐牆會形成沉積物，即積灰或結渣。灰分開始融化的温度稱為灰熔點。 4.1 生物質燃料與燃燒 4.1.2 燃燒的基本過程 燃燒是指燃料中所含的C、H等可燃元素與氧氣發生激烈的氧化反應，同時釋放熱量的過程。固體燃料的燃燒按燃燒特徵，通常分為以下 (1)表面燃燒。 (2)分解燃燒。 (3)蒸發燃燒。 4.1 生物質燃料與燃燒 生物質的燃燒過程可以分為以下四個階段。 (1)預熱和乾燥階段。 (2)揮發分析出及木炭形成階段。 (3)揮發分燃燒階段。 (4)固定碳燃燒階段。 4.1 生物質燃料與燃燒 燃燒過程可知，要使燃料充分地燃燒，必須具備三個條件：一定的温度，合適空氣量及與燃料良好的混合，足夠的反應時間和空間，即燃燒“三要素”。 (1)一定的温度。 不同的點火温度以及燃料種類，其著火點也不同，不同種類木材的著火點及自燃温度見表4.3。 4.1 生物質燃料與燃燒 (2)合適空氣量及與燃料良好的混合。 　　在合適空氣量情況下，影響燃燒的主要因素取決於空氣與燃料良好的混合， 　　各種元素完全燃燒時，所需的理論空氣量與煙氣量見表4.4。 4.1 生物質燃料與燃燒 (3)足夠的反應時間和空間。燃燒反應一般都發生在一定的時間內和空間中。 4.1 生物質燃料與燃燒 4.1.3 影響燃燒速度的因素 1. 温度對燃燒速度的影響 温度是通過對化學反應速度的影響而起作用的。者之間的關係符合以下規律 4.1 生物質燃料與燃燒 式中 　K-----表征化學反應速度的常量 　K0----與反應物有關的係數 　E------化學反應活化