试验结果表明,瑞典的木质、树皮颗粒燃料能够满足瑞典生物质颗粒燃料标准要求,我国的秸秆类颗粒燃料总体性能要低于瑞典颗粒燃料,但在堆积密度、颗粒密度、机械耐久性等物理特性方面相差不大,这说明我国在秸秆类颗粒燃料成型技术方面已经达到了国际水平,完全满足要求。
发热量方面,瑞典的木质颗粒燃料比其他树皮、油菜秆、虉草、麦秆等颗粒燃料的发热量要高7%~10%。这主要是由于木材的物理特性要优于秸秆,木质颗粒燃料具有较高的挥发分和灰熔点,挥发分含量为85.1%。挥发分的含量将影响热分解和燃烧特性,在燃烧过程中挥发分将有利于生物质燃料的主要部分被蒸发,因此燃烧过程中易着火,且灰分少(0.3%),同时C和H作为颗粒燃料的重要组成部分,木质颗粒中的碳含量是较高的,分别为50.6%和52.5%,这也是其热值要比秸秆原料颗粒燃料高的原因。我国林业资源匮乏,目前我国的生物质颗粒燃料主要以玉米秸秆类为主,由于秸秆物理特性劣于木材,挥发分和灰熔点较低,燃烧后灰分较高,我国玉米秸秆颗粒燃料发热量较低,仅为15.13MJ/Kg,比瑞典木质颗粒燃料低20.9%。
通过对各种颗粒的元素分析可知,秸秆类颗粒燃料的CL、S、N含量较高,这可能导致燃烧后烟气中较高的NOx,同时可能导致对燃烧设备有侵蚀。
一般来说,燃料中Si元素含量越高,燃烧后结渣趋势越明显,另外碱金属元素(K、Na)含量越高,燃料结渣趋势越明显;碱土金属(Ca、Mg)含量越高,燃料结渣趋势越小。通过燃烧后对灰渣的化学成分分析可知,瑞典木质颗粒燃烧后灰渣主要以Ca、K、Si为主,其中Ca占45%,而Si占7%,因此燃烧后结渣现象不明显;而我国的玉米秸秆颗粒燃料燃烧后灰渣中的Si为27.7%,比瑞典木质颗粒高20%,另外相比瑞典木质颗粒燃料,秸秆类颗粒燃料的灰熔点较低,因此燃烧后也发现秸秆类颗粒燃料灰分较高、结渣严重。因此针对秸秆类颗粒燃料,在选择燃烧设备(如锅炉、燃烧器)时应充分考虑燃烧后的清渣装置。
3结论
(1)瑞典的木质颗粒燃料性能指标能够完全满足标准要求,发热量、挥发分较高,我国玉米秸秆颗粒燃料性能指标略低于瑞典木质颗粒燃料,但能满足标准要求。
(2)瑞典木质颗粒燃料发热量为19.13MJ/Kg,相比树皮、油菜秆、虉草、麦秆等颗粒燃料高7%~10%。我国玉米秸秆颗粒燃料发热量为15.13MJ/Kg,比瑞典木质颗粒燃料低20.9%。
(3)瑞典木质颗粒灰熔点较高,燃烧后灰渣中的Ca占45%、Si占7%,而我国玉米秸秆颗粒燃料灰渣中Si为27.7%,因此瑞典木质颗粒燃烧后灰分少、灰渣少,我国的玉米秸秆颗粒燃料燃烧后灰分较高、结渣现象比较严重。
(4)针对秸秆类生物质颗粒燃料的特性,建议在生产过程中添加相关的抗结渣剂,以降低燃烧过程中的结渣现象、减少颗粒排放等,同时研究开发具有破渣、清灰机构的生物质颗粒燃烧器,以适应我国秸秆类生物质颗粒燃料。