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典型生物质颗粒的安全性能分析综述

目录

典型生物质颗粒的安全性能分析综述 1

1.1燃烧热 1

1.2自燃温度 1

1.2.1玉米秸秆粉的自燃温度 1

1.2.2锯木屑的自燃温度 2

1.2.3稻壳的自燃温度 2

1.3引燃时间及热释放速率 2

1.3.1引燃时间 2

1.3.2热释放速率 3

1.4着火指数 3

1.5综合燃烧指数 4

1.6热危险指数 5

1.1燃烧热

三种生物质颗粒的燃烧热如表2-7所示。燃烧热是物质与氧气完全燃烧时释放的热量，燃烧热越大，物质完全燃烧时产生的热量越多，物质本身具有的能量越高。稻壳的燃烧热最大，其次为锯木屑和玉米秸秆粉，因此相同质量条件下稻壳完全燃烧释放的热量最多。

表2-7生物质的燃烧热

Table2-7Combustionheatofthebiomass

样品

玉米秸秆粉

锯木屑

稻壳

燃烧热(kJ/g)

10.3

11.8

12.2

1.2自燃温度

1.2.1玉米秸秆粉的自燃温度

根据前文分析的热解特性参数，玉米秸秆粉挥发分析出的初始温度为170°C,实验中先设定恒温箱内腔环境温度为180°C。待炉体温度稳定后，将松散堆

积的20g样品放入恒温箱内并将热电偶插入样品中心位置，随后启动空气压缩机供气，供气量为4.5L/min。根据图2-5的流程进行实验，当温度为180°C和

190°C时，玉米秸秆粉未发生自燃，如图2-14(a)和2-14(b)所示；当温度为200°C时，样品温度迅速升高至400°C以上，如图2-14(c)所示，因此玉米秸秆粉在环境温度为200°C时发生自燃。综上，可以确定玉米秸秆粉的自燃温度在190~200°C之间。图中开始时温度突然大幅下降是由于打开箱门放入样品导致的，关门后恒温箱内温度迅速回升，而样品中心温度上升滞后的原因是样品具有一定的蓄热保温作用。

1.2.2锯木屑的自燃温度

锯木屑挥发分析出的初始温度为210°C,实验中先设定恒温箱内腔环境温度为210°C,待炉体温度稳定后，将松散堆积的12g样品放入恒温箱内并将热电偶插入样品中心位置，随后启动空气压缩机供气，供气量为4.5L/min。根据图2-5的流程进行实验，当温度为210°C时，锯木屑未发生自燃，如图2-15(a)所示；当温度为220°C时，样品温度迅速升高至400°C以上，如图2-15(b)所示，因此锯木屑在环境温度为220°C时发生自燃。综上，可以确定锯木屑的自燃温度在210~220°C之间。

1.2.3稻壳的自燃温度

稻壳挥发分析出的初始温度为190°C,实验中先设定恒温箱内腔环境温度为200°C,待炉体温度稳定后，将松散堆积的20g样品放入恒温箱内并将热电偶插入样品中心位置，随后启动空气压缩机供气，供气量为4.5L/min。根据图2-5的流程进行实验，当温度为200°C时，稻壳未发生自燃，如图2-16(a)所示；当温度为210°C时，样品温度迅速升高至400°C以上，如图2-16(b)所示，因此稻壳在环境温度为210°C时发生自燃。综上，可以确定稻壳的自燃温度在200~210°C之间。

1.3引燃时间及热释放速率

1.3.1引燃时间

引燃时间定义为从热辐射开始到出现连续气体火焰的时间。生物质颗粒的引燃时间如表2-8所示，玉米秸秆粉中纤维素和半纤维素的含量较高，而纤维素和半纤维素的引燃时间较短，因此在相同热辐射下，玉米秸秆粉的引燃时间最短，其次是锯木屑和稻壳。生物质颗粒的引燃时间随热辐射的增加而减小，原因是热辐射增大使燃烧加剧，引燃时间缩短。

表2-8生物质的引燃时间

Table2-8Ignitiontimeofthebiomass

生物质

热辐射(kW)

引燃时间(s)

玉米秸秆粉

30

40

50

60

5

4

2

2

锯木屑

30

40

50

60

9

4

3

2

稻壳

30

40

50

60

11

6

3

3

1.3.2热释放速率

生物质颗粒在不同热辐射下热释放速率(HRR)随时间的变化曲线如图2-17所示。HRR反映了燃烧的产热速率，HRR越大，传递到材料表面的热量越多，热分解速率加快，燃烧越剧烈。锯木屑的挥发分含量较高，在相同热辐射下，锯木屑的峰值热释放速率最大，燃烧较剧烈，其次为稻壳和玉米秸秆粉。随着热辐射的增大，生物质颗粒吸收的辐射量增加，更多生物质颗粒被燃烧，释放的热量增多，HRR增大。

1.4着火指数

着火指数可用于