生物質(zhì)燃料和化石燃料特性比較

1、圓笏秤技士舉課程設(shè)計(jì)（論文）課程名稱題目院（系）專業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師文獻(xiàn)檢索生物質(zhì)燃料與化石燃料特性比較材料與礦資學(xué)院材料工程1301班韓園園130502133楊康2016年6月24日專業(yè)班級(jí)：材料工程1301班學(xué)生姓名:韓園園指導(dǎo)教師（簽名）：一、課程設(shè)計(jì)（論文）題目生物質(zhì)燃料與化石燃料特性比較二、本次課程設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)達(dá)到的目的掌握文獻(xiàn)檢索的方法，了解科技論文的基本特征和寫(xiě)作過(guò)程，掌握科技論文各部分的撰寫(xiě)格式和撰寫(xiě)方法。掌握文獻(xiàn)資料的整理和歸納總結(jié)，熟悉綜述性科技論文的寫(xiě)作要求和寫(xiě)作方法。三、本次課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)的主要內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求等）主要內(nèi)容：根據(jù)題

2、目選定關(guān)鍵詞，查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，歸納總結(jié)文獻(xiàn)資料，深入了解本課題的研究進(jìn)展情況及存在的問(wèn)題，撰寫(xiě)一篇不少于6000字的綜述性科技論文。要求：1.論文格式嚴(yán)格按照西安建筑科技大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)（論文）管理規(guī)定（試行）執(zhí)行；2.科技論文中要包括標(biāo)題、署名、摘要、關(guān)鍵詞、引言、正文、結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)，各部分語(yǔ)言表達(dá)和格式要符合科技論文規(guī)范；3.參考文獻(xiàn)不少于20篇，其中外文文獻(xiàn)不少于5篇。四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)：1王曉鋼.生物質(zhì)與煤摻燒燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究J.可再生能源,2014-1,32（1）:87-92.2羅君.生物質(zhì)燃料熱風(fēng)干燥特性及干燥系統(tǒng)方案研究D.浙江，浙江大學(xué)，2016-3,

3、13.3 VassilevS,BaxterD,AndersenL,VassilevaC.Anoverviewofthechemicalcompositionofbiomass.Fuel2010,89:913T3.4 VassilevS,BaxterD,AndersenL,VassilevaC,MorganT.Anoverviewoftheorganicandinorganicphasecompositionofbiomass.Fuel2012,94:1-33.5 VassilevS,BaxterD,AndersenL,VassilevaC.Anoverviewofthecompositiona

4、ndapplicationofbiomassash.Part1.Phase-mineralandchemicalcompositionandclassi?cation.Fuel2013,105:40十6.五、審核批準(zhǔn)意見(jiàn)教研室主任（簽字）生物質(zhì)燃料與化石燃料特性比較班級(jí)：材料工程1301班姓名：韓園園指導(dǎo)教師：楊康摘要本文從全球能源使用現(xiàn)狀為背景，介紹了生物質(zhì)燃料和化石燃料的定義和分類(lèi)，簡(jiǎn)述了評(píng)價(jià)燃料的常用性能指標(biāo)；從生物質(zhì)燃料和煤的化學(xué)組成，分析了各自的物理特性和燃燒特性，通過(guò)工業(yè)分析、灰分分析、灰熔融性測(cè)試、其它性能分析等30余項(xiàng)特性對(duì)比，分析了煤和生物質(zhì)燃料各自的優(yōu)缺點(diǎn)。最后，通過(guò)可持續(xù)

5、生物質(zhì)資源生產(chǎn)生物質(zhì)燃料的可用性討論，得出生物質(zhì)的生物燃料和生物化學(xué)應(yīng)用的缺點(diǎn)大于優(yōu)勢(shì)；但是，它產(chǎn)生的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益可以彌補(bǔ)由生物質(zhì)組成和性質(zhì)導(dǎo)致的技術(shù)性缺陷和其他缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞：生物質(zhì)燃料，化石燃料，煤，特性比較，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)ABSTRACTFromtheglobalsituationofenergyuseasthebackground,theauthorintroducedthedefinitionandclassificationofbiomassfuelsandfossilfuelsanddescribedtheevaluationindexoffuelperformance;fro

6、mchemicalcompositionofbiomassandcoalfuels,theauthoranalyzedtheirphysicalcharacteristicsandcombustion;throughindustryanalysis,ashanalysis,morethan30characteristicsoftheashfusiontests,otherperformanceanalysis,theauthorcomparedandanalyzedadvantagesanddisadvantagesofcoalandbiomassfuels.Finally,adiscussi

7、onabouttheavailabilityofsustainablebiomassresourcesforproductionofbiofuelsandbiochemicalsisgiven.Itwasfoundthatthedisadvantagesofbiomassforbiofuelandbiochemicalapplicationsprevailovertheadvantages;however,themajorenvironmental,economicandsocialbenefitsappeartocompensatethetechnologicalandotherbarrie

8、rscausedbytheunfavourablecompositionandpropertiesofbiomass.Keywords:Biomassfuels,Fossilfuels,Coal,Characteristics,Advantagesanddisadvantages目錄i引言1.2生物質(zhì)和生物質(zhì)燃料定義及分類(lèi)22.1 生物質(zhì)2.2.2 生物質(zhì)能3.2.3 生物質(zhì)能源利用途徑33化石燃料定義及分類(lèi)4.3.1 化石燃料4.3.2 化石燃料分類(lèi)4.4生物質(zhì)燃料與化石燃料性能指標(biāo)54.1 燃料主要指標(biāo)5.4.2 術(shù)語(yǔ)及其它指標(biāo)5.5生物質(zhì)燃料與化石燃料特性比較65.1 生物質(zhì)燃料的基本特

9、性65.1.1 生物質(zhì)基本成分65.1.2 燃燒特性.7.5.2 以煤為例的化石燃料的基本特性85.2.1 物理特性 煤的燃燒特性9.5.3 生物質(zhì)燃料與煤特性比較96全文總結(jié)與后續(xù)展望156.1 全文總結(jié)1.56.2 后續(xù)展望1.7參考文獻(xiàn)18致謝211引言在踏入全球現(xiàn)代化的步伐20世紀(jì)至21世紀(jì)中，化石燃料（fossilfuel）潛在著能源短缺的危機(jī)，特別是從石油提煉出來(lái)的汽油，是引致全球石油危機(jī)的一個(gè)原因?，F(xiàn)時(shí)，全球正趨向發(fā)展可再生能源和核能，這可以幫助增加全球的能源所需。人類(lèi)不斷地燃燒化石燃料而排放二氧化碳，是加快全球變暖的因素之一。此外，生物燃料中的二氧化碳成份是來(lái)自大

10、氣層，因此發(fā)展生物燃料可以減少在大氣層上的二氧化碳，因?yàn)榭煽糠N植來(lái)減少二氧化碳的含量，從而減低溫室效應(yīng)。到目前為止，世界各國(guó)所用的燃料幾乎都是化石燃料，即石油、天然氣和煤。自然界經(jīng)歷幾百萬(wàn)年逐漸形成的化石燃料，可能在幾百年內(nèi)全部被人類(lèi)耗盡。目前，我國(guó)的主要能源供應(yīng)構(gòu)成為煤炭、石油和天然氣等化石燃料，我國(guó)電力生產(chǎn)以煤電特別是煤粉燃燒發(fā)電為主。近年來(lái)，因電力需求的急劇增加，煤炭相對(duì)短缺的現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重。而我國(guó)生物質(zhì)能占一次能源比重33%左右，是僅次于煤的第二大能源。目前生物質(zhì)作為能源利用的比例并不高，專門(mén)用于發(fā)電的則更少，因此開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能用于發(fā)電在我國(guó)具有重要意義1。2013年6月發(fā)布的BP世界能源

11、統(tǒng)計(jì)2013顯示，從2009年開(kāi)始，中國(guó)一次能源消費(fèi)量連續(xù)4年位居世界第一，而且能源消費(fèi)量的增量也位居世界第一。隨著能源消費(fèi)量的增長(zhǎng)，能源利用帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重；嚴(yán)重的環(huán)境污染也影響了居民生活。因而，如何處理化石資源的有限性及化石能源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中所引起的能源安全、環(huán)境污染等問(wèn)題，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，是我國(guó)現(xiàn)階段面臨的重大戰(zhàn)略問(wèn)題。目前，我國(guó)正在不斷地優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低化石燃料使用，提升可再生能源和新能源在能源結(jié)構(gòu)中的比重。在這種背景下，生物質(zhì)這種具有可再生、CO2零排放、資源儲(chǔ)量巨大、環(huán)境友好型等特點(diǎn)的能源引起了人們的關(guān)注20生物質(zhì)是一種分布廣、資源量豐富的清潔可再生資源，其

12、能源化利用過(guò)程可導(dǎo)致CO2零排放，因此生物質(zhì)能的研究與開(kāi)發(fā)日益受到各國(guó)政府、專家、工業(yè)界的關(guān)注。目前生物質(zhì)能的主要開(kāi)發(fā)利用技術(shù)包括生物質(zhì)的固化、氣化、液化以及燃燒技術(shù)，具能源產(chǎn)品包括成型固體燃料、炊事燃?xì)?、液體燃料（生物油、柴油、汽油等）、電、熱（或暖氣）。生物質(zhì)因具有揮發(fā)分高、炭活性高，N、S含量低（含N量0.5%3%、含S量一般僅0.1%0.5%）,灰分低，生命周期內(nèi)燃燒過(guò)程CO2零排放等特點(diǎn)，特別適合燃燒轉(zhuǎn)化利用，是一種優(yōu)質(zhì)燃料。在我國(guó)，發(fā)展生物質(zhì)燃燒技術(shù)既能緩解溫室效應(yīng)，又能充分利用廢棄生物質(zhì)資源，改善或提高農(nóng)民的生活條件，而且對(duì)現(xiàn)有的燃燒設(shè)備不需作較大改動(dòng)，因此具有明顯的社會(huì)意義與經(jīng)

13、濟(jì)意義，符合我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)情和生物質(zhì)開(kāi)發(fā)利用水平3。2生物質(zhì)和生物質(zhì)燃料定義及分類(lèi)2.1生物質(zhì)生物質(zhì)是指利用大氣、水、土地等通過(guò)光合作用而產(chǎn)生的各種有機(jī)體，即一切有生命的可以生長(zhǎng)的有機(jī)物質(zhì)通稱為生物質(zhì)，它包括植物、動(dòng)物和微生物。生物質(zhì)燃料是通過(guò)一定的處理從天然生物質(zhì)資源生成技術(shù)性固體，液體或氣體燃料。根據(jù)生物的多樣性和來(lái)源，生物質(zhì)固體燃料資源分類(lèi)見(jiàn)表2-14:表2-1生物質(zhì)資源分類(lèi)4生物組生物小組，品種和種類(lèi)針葉或落葉；被子植物裸子植物或；軟或硬；莖，枝，葉，樹(shù)皮，1.木材及木質(zhì)生物質(zhì)片，塊狀，顆粒，煤球，鋸屑，鋸木等人從不同的木種（WWB）一年生或多年生和場(chǎng)基或加工為基礎(chǔ)，例如：2.1 草和花

14、（苜蓿，蘆竹，竹，彼岸花，油菜，甘蔗，辛娜拉，芒草，柳枝稷，蒂莫西，其他）2.2 秸稈（大麥，大豆，亞麻，玉米，薄荷，燕麥，油菜，水2.草本和農(nóng)業(yè)生物質(zhì)（HAB）稻，黑麥，芝麻，葵花，小麥，其他）2.3其他殘余物（水果，殼，皮，殼，坑，點(diǎn)子，谷物，種子，椰殼纖維，秸稈，玉米棒，粒，甘蔗渣，食品，飼料，紙漿，蛋糕，其他）海洋或淡水藻類(lèi)；大型藻類(lèi)（藍(lán)，綠，藍(lán)，綠，棕，紅色）或3.水產(chǎn)生物質(zhì)微藻；紫菜，海帶，湖草，水葫蘆，其它4.動(dòng)物和人類(lèi)的生物質(zhì)廢骨頭，肉，骨粉，雞糞，各種肥料，其他料(AB)5.生物污染和工業(yè)廢物生物質(zhì)（HAR半生物質(zhì)）城市生活垃圾，廢木料，垃圾衍生燃料，污水污泥，醫(yī)療垃圾，紙張

15、紙漿污泥，廢紙，廢舊紙板，刨花板，纖維板，膠合板，木托盤(pán)和箱子，鐵路枕木，制革廢水，其他生物組生物小組，品種和種類(lèi)6.生物質(zhì)混合物從以上品種的共混物2.2 生物質(zhì)能目前，生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源。生物質(zhì)能是重要的可再生能源資源，具有資源種類(lèi)多、分布廣的特點(diǎn)，在當(dāng)今能源日趨緊張的情況下，越來(lái)越引起人們的關(guān)注。生物質(zhì)中硫含量和灰分含量較低，利用過(guò)程中對(duì)環(huán)境污染小，不會(huì)增加自然界碳的循環(huán)總量，對(duì)于未來(lái)的能源戰(zhàn)略具有深遠(yuǎn)意義。根據(jù)BP公司2013年統(tǒng)計(jì)年鑒可知，世界生物燃料的產(chǎn)量由2002年的11830千噸油當(dāng)量增加到2011年60286千噸油當(dāng)量。根據(jù)EL

16、Insights于2010年9月發(fā)布的報(bào)告，從2010年到2015年，全球生物制造市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從5729億美元增加至6937億美元，相當(dāng)于在此期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）為3.9%5。生物質(zhì)能：生物能是從生物質(zhì)燃料產(chǎn)生的能量，就是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源。生物質(zhì)能源的特點(diǎn)6:（1）可再生性（2）清潔、低碳（3）替代優(yōu)勢(shì)（4）原料豐富（5）安全性2.3 生物質(zhì)能源利用途徑生物質(zhì)能的利用主要有直接燃燒、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換等3種途徑。生物質(zhì)

17、的直接燃燒在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍將是我國(guó)生物質(zhì)能利用的主要方式。生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定的溫度和條件下，使生物質(zhì)汽化、炭化、熱解和催化液化，以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)。生物質(zhì)的生物化學(xué)轉(zhuǎn)換包括有生物質(zhì)-沼氣轉(zhuǎn)換和生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換等7o燃燒I熱量或電力氣化生物質(zhì)燃?xì)鉄峄瘜W(xué)法-一熱解木炭或生物原油液化油乙醇水解、發(fā)酵生化法沼氣技術(shù)Ll物理化學(xué)法壓縮成型生物柴油成型燃料甲醇、醴沼氣圖2.1生物質(zhì)能利用途徑圖近年來(lái)我國(guó)生物質(zhì)能源行業(yè)發(fā)展迅速，主要利用方式有以下5種:(1)生物質(zhì)成型燃料(2)生物質(zhì)氣體燃料沼氣生物質(zhì)可燃?xì)?BGF)(3)生物質(zhì)發(fā)電(4)生物質(zhì)液體燃料生物乙醇生物柴油生

18、物質(zhì)裂解油3化石燃料定義及分類(lèi)3.1 化石燃料化石燃料也稱礦石燃料，是一種姓或姓的衍生物的混合物，其包括的天然資源為煤炭、石油和天然氣等，是由死去的有機(jī)物和植物在地下分解而形成的，是不可再生資源。3.2 化石燃料分類(lèi)化石燃料中按埋藏的能量的數(shù)量的順序分有煤炭類(lèi)、石油、油頁(yè)巖、天然氣、油砂以及海下的可燃冰等。多少圖3.1化石燃料分類(lèi)（數(shù)量排序）按照全世界對(duì)化石燃料的消耗速度計(jì)算，這些能源可供人類(lèi)使用的時(shí)間大約還有：石油45-50年天然氣50-60年煤炭200-220年4生物質(zhì)燃料與化石燃料性能指標(biāo)4.1 燃料主要指標(biāo)目前，我國(guó)燃料主要指標(biāo)有全水分、灰分、揮發(fā)份、全硫、低位發(fā)熱量等指標(biāo)。主要參考執(zhí)

19、行DB11/T5412008標(biāo)準(zhǔn)，各指標(biāo)見(jiàn)表4-18。表4-1成型燃料工業(yè)、元素分析要求符號(hào)全水分Mt%15灰分Ad%60全硫St,d%13.44.2 術(shù)語(yǔ)及其它指標(biāo)表4-2術(shù)語(yǔ)及其它指標(biāo)表9術(shù)語(yǔ)命名中文名英文名A灰分ashyieldAFT灰分熔融溫度ash-fusiontemperatureBA生物質(zhì)灰biomassashdaf干燥無(wú)灰基dry,ash-freebasisdb干基drybasisDTA差熱分析differential-thermalanalysisDWR干水溶性殘留drywater-solubleresidueEDX能量分散型X射線分析儀energydispersiveX-r

20、ayFC固定碳fixedcarbonHHV高熱值higherheatingvalueIAM無(wú)機(jī)非晶態(tài)物質(zhì)inorganicamorphousmatterICP電感耦合等離子體inductivelycoupledplasmaIM無(wú)機(jī)物inorganicmatterLA激光燒蝕laserablationM水分moistureMS質(zhì)譜massspectrometryOM有機(jī)物organicmatterSEM掃描電了顯微鏡scanningelectronmicroscopyTE微量元素traceelementTGA熱重分析thermo-gravimetricanalysisVM揮發(fā)物volatilem

21、atteXRDX射線粉末衍射X-raypowderdiffraction%weight%5生物質(zhì)燃料與化石燃料特性比較5.1 生物質(zhì)燃料的基本特性5.1.1 生物質(zhì)基本成分生物質(zhì)燃料中易燃部分主要是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素。燃燒時(shí)纖維素、半纖維素和木質(zhì)素首先放出揮發(fā)分物質(zhì)，最后轉(zhuǎn)變成炭。5.1.2 燃燒特性姜淑琴10等人實(shí)驗(yàn)研究得出生物質(zhì)的燃燒和熱解特性：生物質(zhì)的燃燒過(guò)程分為四個(gè)階段，即生物質(zhì)的脫水，生物質(zhì)熱解和揮發(fā)物燃燒，揮發(fā)物的燃燒與固體碳表面燃燒并存同體碳的表面燃燒。不同生物質(zhì)的放熱規(guī)律類(lèi)似，第一個(gè)燃燒峰的放熱面積小于第二個(gè)峰的面積。揮發(fā)物的燃燒速率比碳化物質(zhì)快。生物質(zhì)的純熱解過(guò)程有三個(gè)

22、階段，即脫水、熱解和碳化。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)揮發(fā)物的燃燒效率比炭化物質(zhì)快。燃料著火前為吸熱反應(yīng)，到著火溫度以后，生成氣相燃燒火焰和固相表面燃燒的光輝火焰，為放熱反應(yīng)。具體的燃燒性能見(jiàn)表5-1,部分生物質(zhì)燃燒特性曲線如圖5.1、圖5,23所示。表5-1生物質(zhì)燃料燃燒性能10生物質(zhì)升溫速度-1/(Cmin)初始燃燒溫度/C燃燒峰溫度/C燃燒末溫度/C/(mgmin-1mg-1)temperaturebeginningpeakendpeakbiomassraisingtemperaturetemperaturetemperaturevelocity紅松154144885070.0463pinusko

23、raiensis煙稈tobacco153674100.1142stems稻殼ricehusk153864470.0587蔗渣bagass米芯corn153844475080.0737cob糠醛渣furfural153994495060.0556residue0w4FK)600副用5IO152D55犯Q時(shí)時(shí)加一圖5.1樹(shù)枝的燃燒特性曲線圖5.2稻殼的燃燒特性曲線5.2 以煤為例的化石燃料的基本特性5.2.1 物理特性 煤的粉碎性煤的粉碎性是各種因素的綜合結(jié)果，但無(wú)結(jié)構(gòu)凝膠的含量是決定煤粉碎性的重要因素，從而得到三點(diǎn)結(jié)論：(1)隨變質(zhì)程度，即碳含量、燃燒比和

24、發(fā)熱量增加，HGI增大，易于粉碎。(2)從鏡質(zhì)組的平均威氏硬度與平均脆性值和HGI的關(guān)系看，與硬度比。煤的粉碎性與脆性間有更強(qiáng)的依存關(guān)系。隨變質(zhì)程度升高，鏡質(zhì)組的平均脆性值增大。這是因?yàn)闊o(wú)結(jié)構(gòu)凝肢體的脆性顯著增大所致。、(3)HGI值大的煤中的無(wú)結(jié)構(gòu)凝膠體更易粉碎，同時(shí)，通過(guò)粉碎與分級(jí)的組合，可以使無(wú)結(jié)構(gòu)凝膠體得到一定程度的濃縮。 煤的粘結(jié)性秦志宏11等利用該混合溶劑對(duì)煤的粘結(jié)性進(jìn)行了研究，使用此溶劑對(duì)不同煤種進(jìn)行萃取，發(fā)現(xiàn)各種煤的萃取率隨煤的粘結(jié)性指數(shù)Gr,i的增加而呈上升趨勢(shì)。說(shuō)明煤的粘結(jié)性與煤的可溶性具有緊密內(nèi)在聯(lián)系。由此而將煤分為致粘組分(可溶物)和不粘組分(不溶物)。致

25、粘組分是煤在CS2-NMP混合劑中的萃取物部分。不粘組分則是萃余部分；致粘組分主要形成熱解中的膠質(zhì)體液相，其含量決定了液相的多少，不粘組分不產(chǎn)生或產(chǎn)生很少量的液相。 煤的堅(jiān)固性石必明12通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，用落錘法測(cè)定時(shí)，煤樣的水分含量對(duì)測(cè)定值有很大影響，一般地，隨著煤樣水分含量的增加，其測(cè)值基本上呈線性規(guī)律增加；水對(duì)煤有一定所謂侵蝕作用，結(jié)果使得潮濕煤樣干燥后其堅(jiān)固性系數(shù)測(cè)值比原始煤樣測(cè)值偏低；同一煤樣，落錘撞擊次數(shù)不同，其堅(jiān)固性系數(shù)測(cè)值也不同，一般地，隨撞擊次數(shù)增多,其堅(jiān)固性系數(shù)測(cè)值增大。5.2.2 煤的燃燒特性隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)燃燒用煤越來(lái)越多，同時(shí)對(duì)環(huán)境的污染也越來(lái)越

26、嚴(yán)重。因此，為了更加高效清潔地利用煤炭資源，減少煤燃燒過(guò)程中的污染。近年來(lái)科學(xué)家對(duì)煤的燃燒特性的研究引起了極大的關(guān)注。張小可13等利用熱失重方法對(duì)煤巖和煤階對(duì)煤的燃燒特性的影響進(jìn)行了研究，從煤的反應(yīng)性來(lái)看。隨著煤階升高，鏡煤比其它富顯微組分煤（來(lái)自同一巖層并且煤階相同）有較高的最大失重速率和較低的特征溫度，事實(shí)上，殼質(zhì)組的反應(yīng)性是最高的，但由于它的含量太小，因此其影響不明顯。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，從反應(yīng)性參數(shù)來(lái)看，顯微組分對(duì)反應(yīng)性的影響是顯著的。鏡質(zhì)組和煤階的影響是最為重要的，其它組分含量雖小其影響不能忽略。礦物質(zhì)的影響與惰性組和殼質(zhì)組具有同等重要性。路繼根14等通過(guò)對(duì)4種煤（大同煤、紅陽(yáng)煤、東勝煤和

27、平朔煤）采用比重液法分別得到大同煤、紅陽(yáng)煤和東勝煤的鏡質(zhì)組富集物和惰質(zhì)組富集物，通過(guò)等密度離心分離技術(shù)分離得到平朔煤的鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組和殼質(zhì)組顯微組分。然后在熱天平上進(jìn)行熱重分析和差熱分析考察了不同顯微組分在燃燒特性方面的差異，認(rèn)為鏡質(zhì)組顯微組分富集物燃燒特征溫度基本上低于惰質(zhì)組顯微組分富集物，最大失重速率則高于惰質(zhì)組。這表明鏡質(zhì)組具有較好燃燒特性，殼質(zhì)組顯微組分具有高的氫含量和揮發(fā)分含量，起燃溫度較低，但在燃燒后期，燃燒活性有所下降。5.3 生物質(zhì)燃料與煤特性比較現(xiàn)以煤為例與生物質(zhì)燃料特性做如下比較：表5-2生物質(zhì)、生物質(zhì)灰與煤、煤灰特性比較何何17的阿如21生物質(zhì)相比煤生物質(zhì)灰相比煤灰含量高

28、含量較高?Ag,B,Br,Ca,Cl,H,I,K,Mg,Mn,Na,O,P,?Ag,B,Br,Ca,Cl,Cr,Cu,Ga,Hg,I,K,Mg,Rb,Ru,ZnMn,Mo,Na,P,Rb,Sr,Te,Zn?碳水化合物汗水溶性殘留?碳酸鹽?pH值鷹合物被酸鹽旗化物化物汗水溶性殘留想氧化物瑰取物硒酸鹽?輕燒冰溶性成分冰分?有機(jī)無(wú)機(jī)元素?草酸鹽?含氧官能團(tuán)（羥基、竣基、醴酮）與高活性功能（-COOH,-OCH3-OH）?磷酸鹽?揮發(fā)性物質(zhì)冰溶性物質(zhì)表5-3生物質(zhì)、生物質(zhì)灰與煤、煤灰特性比較何何何同阿即0儂儂網(wǎng)陶冏27族生物質(zhì)相比煤生物質(zhì)灰相比煤灰含量較低?Al,As,Au,Ba,Be,Bi,C,Cd

29、,Ce,Co,Cr,Cs,Cu,Dy,Er,Eu,F,Fe,Ga,Gd,Ge,Hf,Hg,Ho,In,Ir,La,Li,Lu,Mo,N,Nb,Nd,Ni,Os,Pb,Pd,Pr,Pt,Rh,S,Sb,Sc,Se,Si,Sm,Sn,Sr,Ta,Tb,Te,Th,Ti,Tl,Tm,U,V,W,Y,Yb,Zr濟(jì)香性?灰分?容重?固定碳淞散性?高熱值?碳?xì)浠衔飫?chuàng)始燃燒溫度撫機(jī)物?燃燒峰最高溫度?pH值東氧化物?硅酸鹽?硫化物含量低?Al,As,Au,Ba,Be,Bi,Cd,Ce,Co,Cs,Dy,Er,Eu,F,Fe,Gd,Ge,Hf,Ho,In,Ir,La,Li,Lu,Nb,Nd,Ni,Os,Pb

30、,Pd,Pr,Pt,S,Sb,Sc,Se,Si,Sm,Sn,Ta,Tb,Th,Ti,Tl,Tm,U,V,W,Y,Yb,Zr潞灰度海重硅酸鹽硫化物表5-4煤、煤灰、生物質(zhì)和生物質(zhì)灰特性對(duì)比分析15詞17同同2021EDFaEDFb特性煤生物質(zhì)煤灰生物質(zhì)灰生物質(zhì)生物質(zhì)/煤灰/煤灰工業(yè)分析64.4VM30.8(12.244.5)(30.479.7)2.0916.0FC43.9(17.970.4)(6.535.3)0.36M5.5(0.420.2)14.72.67特性煤生物質(zhì)煤灰生物質(zhì)灰EDFa生物質(zhì)/煤EDFb生物質(zhì)灰/煤灰(2.562.9)4.9A19.8(5.048.9)0.25(0.134.3

31、)合計(jì)100100極限分析51.1C(daf)78.2(62.986.9)0.65(42.260.5)41.4O(daf)13.6(4.429.9)3.04(20.849.0)6.2H(daf)5.2(3.56.3)1.19(3.210.2)1.1N(daf)1.3(0.52.9)0.85(0.112.2)0.20S(daf)1.7(0.29.8)0.12(0.011.69)合計(jì)100100灰分分析54.0629.14SiO2(32.04(0.02-94.40.5468.35)8)6.5725.99CaO(0.43(0.973.9627.78)83.46)1.6019.40K2O(0.29(2

32、.1912.134.15)63.90)0.505.92(0.54P2O5(0.1011.8440.94)1.70)Al2O323.184.49(0.100.19EDFaEDFb特性煤生物質(zhì)煤灰生物質(zhì)灰生物質(zhì)生物質(zhì)/煤灰/煤灰(11.3215.12)35.23)1.835.60(0.19MgO(0.3116.21)3.063.98)6.853.41(0.22Fe2O3(0.7936.27)0.516.44)3.543.27(0.01SO3(0.2714.74)0.9214.42)0.822.54(0.09Na2O(0.0929.82)3.12.90)1.050.24(0.01TiO2(0.622

33、.02)0.231.61)合計(jì)100100灰熔融性測(cè)試DT（。C）1251(11051103(6700.881565)1525)HT(C)1388(12001319(9750.951665)1575)14111354FT(C)(1205(10000.961585)1700)其他特性容重1250563800(400194(800.450.24EDFaEDFb特性煤生物質(zhì)煤灰生物質(zhì)灰生物質(zhì)生物質(zhì)/煤灰/煤灰(kgm-3)(11001300)(250954)1100)430)HHV18.0-125.0(16.034.0)0.72(MJkg)(14.022.0)著火點(diǎn)（C）167256(190322)

34、(144190)0.65最高溫度（0508(415600)3390.67C)(324351)Ph5.9(2.27.5)5.6(5.16.8)10.0(6.210.3(8.10.951.03（滲濾液）12.5)12.9)3.81.6(0.227.0(3.9DWR2.1(0.28.4)(0.315.1)7.2)45.1)1.8116.88A,灰分；DAF,干燥無(wú)灰基；DB,干基；DT,變形溫度；DTA,差熱分析；DWR,干水溶性殘留；FC,固定碳;FT,流體溫度;HHV:,高熱值；HT,半球溫度；M,水分；TGA,熱重分析；VM,揮發(fā)性物質(zhì)a富集/耗盡因子（EDF）被定義為生物質(zhì)與煤相應(yīng)值的比。b

35、富集/耗盡因子（EDF）被定義為生物質(zhì)灰為煤灰相應(yīng)值的比。表5-5中列出了生物質(zhì)作為燃料的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，應(yīng)該指出的是，生物質(zhì)和生物燃料的應(yīng)用過(guò)程中帶來(lái)的好處在某些情況下也許是障礙。生物質(zhì)燃料的組成和性質(zhì)在15161718192021有詳細(xì)介紹。因此，本研究中涉及的生物質(zhì)和生物質(zhì)燃料優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，組成和性質(zhì)是基于表5-2,表5-3和表5-4中煤和煤灰許多特性的平均值相比較得到的。表5-5生物質(zhì)和生物質(zhì)燃料優(yōu)缺點(diǎn)15161718192021優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)天然生物質(zhì)是可再生能源使CO2中性轉(zhuǎn)化對(duì)氣候變化有益灰分、C、S、N和微量元素含量低揮發(fā)性物質(zhì)、Ca、H、Mg、O和P濃度高反應(yīng)劇烈有害物質(zhì)(CH*CO

36、2,NOx,SOx,微量元素)和廢物排放少灰分燃燒過(guò)程中能收集一些有害成分低價(jià)豐富的原料資源燃料供應(yīng)和能源安全多樣化有利于農(nóng)村振興并創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)潛在用途海洋和低質(zhì)量的土壤和退化土地恢復(fù)含生物質(zhì)的廢渣少生產(chǎn)吸附劑，肥料，石灰和中和劑，建筑材料原料廉價(jià)，有利于元素和化合物的回收生物質(zhì)燃料在完整的生命周期是相對(duì)不完全的可再生能源資源全球沒(méi)有統(tǒng)一分類(lèi)系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)成分、性能和質(zhì)量變化的知識(shí)不足的水分，Cl,K,Na,Mn和一些微量元素含量高能量密度低與食品和飼料生產(chǎn)存在競(jìng)爭(zhēng)可能破壞土壤和生物多樣性處置過(guò)程中可能有害成分排放熱處理過(guò)程中可能出現(xiàn)危險(xiǎn)排放熱處理過(guò)程中潛在的技術(shù)問(wèn)題地區(qū)供應(yīng)收集，運(yùn)輸，貯存

37、和預(yù)處理成本高廢物綜合利用不清6全文總結(jié)與后續(xù)展望6.1全文總結(jié)基于對(duì)生物燃料、煤和其他轉(zhuǎn)化產(chǎn)品平行的和詳盡的調(diào)查，生物質(zhì)作為一種燃料，具組成和特性的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：1 .主要優(yōu)點(diǎn)：(1)生物質(zhì)和生物質(zhì)灰中結(jié)構(gòu)性有機(jī)成分，揮發(fā)性物質(zhì)，提取物，水溶性營(yíng)養(yǎng)元素多，堿土元素含量高，生物質(zhì)反應(yīng)活性高，生物質(zhì)灰的PH值高。(2) 生物質(zhì)和生物質(zhì)灰中C、固定碳、灰分、N、S、Si和生物質(zhì)的初始點(diǎn)火溫度和燃燒溫度以及其他多種微量元素(包括一些有害元素)的含量值都比較低。2.主要缺點(diǎn)：(1) 生物質(zhì)中水分和氧含量較高，生物質(zhì)和生物質(zhì)灰中水溶性物質(zhì)，堿(2)生物質(zhì)能量密度(堆積密度和熱值)，pH值

38、和粉塵熔化溫度較高,另外生物質(zhì)灰的堆積密度較高。(3) 生物質(zhì)和生物質(zhì)灰組成和性能的可變性比較高(4) 為生物燃料和化學(xué)品的生產(chǎn)提供了可無(wú)限次利用的生物質(zhì)資源3.把自然生態(tài)系統(tǒng)中的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化成能源會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。要最大程度上避免消耗自然資源來(lái)生產(chǎn)生物燃料。用于這一目的的潛在可用資源(1) 非食用農(nóng)業(yè)，森林，飼料和食物殘?jiān)?2) 半生物質(zhì)資源(污染物和工業(yè)廢渣)；(3) 短輪伐期能源作物，如專門(mén)培育的森林，草地和藻類(lèi)種植園，并且只針對(duì)種植在低產(chǎn)，退化或污染的非耕地，廢水或受污染的池塘的此類(lèi)能源作物；(4) 動(dòng)物和人類(lèi)的廢物。生物燃料和生化生產(chǎn)的潛在生物質(zhì)資源應(yīng)始終嚴(yán)格遵守規(guī)定的環(huán)

39、境標(biāo)準(zhǔn)，初步分為可持續(xù)和不可持續(xù)的管理資源。4 .結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)的生物燃料和生物化學(xué)應(yīng)用的缺點(diǎn)大于優(yōu)勢(shì)；但是，它產(chǎn)生的環(huán)境，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益可以彌補(bǔ)由生物質(zhì)組成和性質(zhì)導(dǎo)致的技術(shù)性缺陷和其他缺點(diǎn)。5 .結(jié)論與建議(1) 生物質(zhì)顆粒燃料所需的點(diǎn)火時(shí)間與燃料的揮發(fā)份、含水率密切相關(guān)，揮發(fā)分越高，含水率越低，點(diǎn)火時(shí)間越短。(2) 生物質(zhì)顆粒燃料在燃燒器中正常燃燒時(shí)的SO2、NOx等污染物排放濃度遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但存在著部分生物質(zhì)顆粒燃料灰分含量過(guò)大、結(jié)渣嚴(yán)重等問(wèn)題，從而導(dǎo)致燃燒器難以連續(xù)運(yùn)行。(3) 燃料的灰熔融特性對(duì)其結(jié)渣率有較大影響，對(duì)大多數(shù)燃料來(lái)說(shuō)，軟化溫度越高，結(jié)渣率越低，當(dāng)軟化溫度達(dá)到一定數(shù)

40、值時(shí)，燃料不會(huì)發(fā)生結(jié)渣，如落葉松。(4) 影響生物質(zhì)顆粒燃料結(jié)渣趨勢(shì)的元素主要有Si、堿金屬和堿土金屬。其中，Si元素含量越高，堿金屬含量越高，越易于結(jié)渣；堿土金屬含量越大，越抗結(jié)渣。添加適當(dāng)?shù)奶砑觿?，可有效改善燃料的結(jié)渣性能。建議在生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料時(shí)添加適當(dāng)?shù)奶砑觿?，以降低燃料的結(jié)渣率，改善運(yùn)行工況；同時(shí)，建議對(duì)國(guó)外引進(jìn)的燃燒器進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，及時(shí)排出灰渣，保證其正常連續(xù)運(yùn)行，以適應(yīng)中國(guó)的國(guó)情。(5) 表格數(shù)據(jù)表明,生物質(zhì)的著火溫度比煤低，生物質(zhì)在燃燒過(guò)程中有兩個(gè)明顯的失重階段，而煤只有一個(gè)明顯的失重階段。物質(zhì)燃料在純燒時(shí)，燃盡率較相同條件下的煤粉為低，這是由于生物質(zhì)成型燃料由表面著火后，逐

41、步向內(nèi)部燃燒，隨著揮發(fā)分的析出和氧分內(nèi)部擴(kuò)散阻力的增大，剩余焦炭并沒(méi)有完全燃盡；而煤粉粒徑較小，在同樣的燃燒條件下卻達(dá)到了相對(duì)較高的燃盡率。隨著炭化溫度升高，生物質(zhì)炭產(chǎn)率下降、揮發(fā)分產(chǎn)率下降、固定碳產(chǎn)率升高、燃燒特性下降，而發(fā)熱量先增后減。生物質(zhì)粒度對(duì)燃燒狀況也有影響，生物質(zhì)粒度越小，燃料與氧氣的接觸面積就較大，燃燒越充分29303132。王曉鋼、魯光武1通過(guò)摻燒可以使生物質(zhì)與煤的混合物著火溫度降低，著火時(shí)間縮短，延長(zhǎng)了整個(gè)燃燒的溫度區(qū)間，使煤能更好地燃盡，使燃料的燃燒特性得到了優(yōu)化。隨著生物質(zhì)摻混比例的提高，摻混樣品著火點(diǎn)溫度降低得更加明顯；生物質(zhì)的加入很好的改善了煤的燃燒特性，且當(dāng)煤和生物

42、質(zhì)按熱量比為80%:20%時(shí)燃盡率最大，此混合比為最佳燃料混合比，延長(zhǎng)燃燒時(shí)間，混合物的燃盡情況也有所改善106.2后續(xù)展望中國(guó)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間廣闊，技術(shù)將不斷完善，它將改變中國(guó)現(xiàn)有的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，凈化環(huán)境，并推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。大力發(fā)展生物質(zhì)能源，對(duì)于緩解中國(guó)能源供給緊張狀況，保障國(guó)家能源安全、減少污染和優(yōu)化環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)村和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這對(duì)于能源的有效利用和可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。目前中國(guó)的生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)還處于起步探索階段，近20年來(lái),我國(guó)在生物質(zhì)能燃燒利用方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，無(wú)論技術(shù)層面還是應(yīng)用層面仍有很大差距。展望未來(lái)，發(fā)展空間十分廣闊，針對(duì)中國(guó)生物質(zhì)能源

43、發(fā)展方向，為進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，建議政府的有關(guān)部門(mén)制定優(yōu)惠政策，研究經(jīng)濟(jì)高效的燃燒技術(shù)，促進(jìn)建立生物質(zhì)燃料收集、預(yù)處理和配送體系，鼓勵(lì)建設(shè)和使用生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)，即與煤混合燃燒發(fā)電系統(tǒng)，這將對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展起到重大深遠(yuǎn)的影響。我們相信由于生物質(zhì)的可再生性、環(huán)境友好性及對(duì)全球氣候異常的抑制作用，大力發(fā)展生物質(zhì)能利用及燃燒發(fā)電技術(shù)前景良好且意義重大。參考文獻(xiàn)1王曉鋼.生物質(zhì)與煤摻燒燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究J.可再生能源，2014-1,32(1):87-92.2羅君.生物質(zhì)燃料熱風(fēng)干燥特性及干燥系統(tǒng)方案研究D.浙江，浙江大學(xué)，2016-3,13-18.3馬文超.生物質(zhì)燃燒技術(shù)綜

44、述J.生物質(zhì)化學(xué)工程，2007,41(1):45-48.4 StanislavV.Vassilev,DavidBaxter.AnoverviewofthechemicalcompositionofbiomassJ.RenewableandSustainableEnergyReviews,2010,89:913-933.5 BP.BPstatisticalreviewofWorldEnergyJune2013J.StatisticalReviewofWorldEnergyBritishPetroleum,2013.6郭潮群.生物質(zhì)燃料替代化石燃料的可行性J.中國(guó)特種安全設(shè)備，2008,25(3)

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