^[1]大豆杆-煤混合成型燃料的燃烧特性研究

——文献综述

摘要：化石能源在我国的能源结构中仍然占主导地位，但是面对日益恶化的生态环境和气候变化，迫切需要能源结构绿色转型。我国的生物质能源很丰富，生物质型煤是生物质能源利用的重要方式之一，也是洁净煤中的煤炭加工方式之一。生物质型煤是指在煤中按一定比例加入秸秆等可燃生物质和添加剂后压制成型的洁净能源产品。它兼有煤和生物质能源的优点，可以把低品质煤高效化、洁净化利用，对保护环境和节约能源均具有重大意义。

关键词：大豆杆混煤；生物质成型燃料；燃烧特性

1 前言

20世纪以来，煤炭、石油、天然气等化石燃料在能源结构中占有最大的比重，我国也是世界上资源消耗量最大的国家之一。然而化石燃料的储量随着人类的开发使用而不断减少，同时也排放出大量温室气体导致全球气候变暖。面对目前日益加重的资源短缺和环境污染的问题，为了实现可持续发展，人类急需找到能够替代化石燃料，并能作为主要能源的新型燃料资源。生物质能有着来源广泛，燃烧清洁，着火性能好的优点，不失为一个好选择。我国是一个农业大国，拥有丰富的农作物秸秆资源，每年的秸秆产量可达8亿t以上^[1]。大豆也是我国主要作物之一，大豆秸秆产量相当巨大。而目前我国对于大豆秸秆的利用方式还比较落后，仅限于农村地区用作生活用燃料资源，其余大部分都当作废料就地填埋或焚烧处理，既浪费资源也污染环境。我国的生物质燃料的开发处于发展阶段，现已存在多种生物质混煤的燃料，大豆杆也是一种合适的物料来源。大豆秸秆主要成分有纤维素、半纤维素、木素和灰分等^[2]，其中除灰分外都是可燃成分，并且发热量较大。因此可用于与煤混合成为复合生物质燃料以提高燃料的各项燃烧特性。

2 国内外研究现状

我国对生物质燃料成型技术的研究起步较晚，约从20世纪80年代开始，到现在也有了长足的进步，研制出了颗粒成型机、螺旋推进式秸秆成型机、活塞式液压成型机和多功能成型机等，并已形成产业化^[3]。国际上，一些发达国家对生物质型煤的开发利用开始的较早。美国从20世纪二三十年代起就已开始研究生物质致密成型燃料技术及其燃烧技术，并在1976年研制出了螺旋压缩机及相应的燃烧设备，现有9个生产能力250t/d的生产厂，另有6个州兴建了日产量为300t的树皮成型燃料加工厂及较多的专业燃烧设备厂^[3]。日本在20世纪50年代研发出了棒状燃料成型机及相应的燃烧设备。西欧一些国家也在20世纪70年代时有了自己的冲压式成型机、颗粒成型机和配套的燃烧设备^[4]。

生物质致密成型技术在国外一些国家取得了很大的发展，但是一些国家生物质成型燃料燃烧设备依然存在问题，比如燃料易结渣、电耗高、燃料品种单一等。东南亚一些国家生物质成型燃料燃烧设备大多数为碳化炉与焦碳燃烧炉，直接燃用生物质致密成型燃料的设备较少，燃烧设备还未定型，还需进一步的研究、试验与开发，并且生物质燃烧设备设计参数的精确度不足，影响到了燃烧效率。因此，生物质成型燃料的燃烧机理还需进一步研究。而我国对于煤的燃烧机理和动力学研究很早就开始进行，但是对于生物质燃料燃烧的理论研究很少，燃烧机理和动力学分析才刚起步^[5]。