生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化與利用生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)

1、生生 物物 質(zhì)質(zhì) 熱化學(xué)法熱化學(xué)法 物理化學(xué)法物理化學(xué)法壓縮成型壓縮成型 直接燃燒直接燃燒 液化液化 氣化氣化 微生物法微生物法 發(fā)酵發(fā)酵 生物化學(xué)法生物化學(xué)法 固體燃料固體燃料 高壓蒸汽、熱氣流高壓蒸汽、熱氣流 直接液化直接液化 間接液化間接液化 共液化共液化 氫氣、木煤氣氫氣、木煤氣 木炭、生物油、木煤氣、醋液木炭、生物油、木煤氣、醋液 氫氣氫氣 沼氣、乙醇沼氣、乙醇 燃燒供熱、木炭燃燒供熱、木炭 燃料油、化工原料燃料油、化工原料 甲醇、柴油、二甲醇、柴油、二 甲醚、氫氣甲醚、氫氣 化學(xué)品、液體燃料化學(xué)品、液體燃料 熱裂解熱裂解 3.1 3.1 生物質(zhì)直接燃燒概述生物質(zhì)直接燃燒概述 生物質(zhì)

2、燃料是通過燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的物質(zhì)，由燃料生物質(zhì)燃料是通過燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的物質(zhì)，由燃料 獲取的熱能在技術(shù)上是可以被利用的，在經(jīng)濟(jì)上是合理的。獲取的熱能在技術(shù)上是可以被利用的，在經(jīng)濟(jì)上是合理的。 植物生物質(zhì)元素植物生物質(zhì)元素 組成組成 木材木材秸稈秸稈 CHONS PKCHONS PKCHONCHONCHONSCHONS C C 40404646 % H H 5 566% O O 43435050 % N N 0.60.61.11.1 % S S 0.10.10.20.2 % 秸稈元素含量秸稈元素含量 燃料燃料 種類種類 工業(yè)成分分析工業(yè)成分分析/%/%元素組成元素組成/%/% 熱值

3、熱值 Q(kJQ(kJ /kg)/kg) 水分水分灰分灰分 揮發(fā)揮發(fā) 分分 固定固定 碳碳 H HC CS SN NP PK K2 2O O 豆秸豆秸5.105.103.133.1374.6574.6517.1217.125.815.8144.7944.790.110.115.855.852.862.8616.3316.331615716157 稻草稻草4.974.9713.8613.8665.1165.1116.0616.065.065.0638.3238.320.110.110.630.630.1460.14611.2811.281398013980 玉米玉米 秸秸 4.874.875.9

4、35.9371.4571.4517.7517.755.455.4542.1742.170.120.120.740.742.602.6013.8013.801555015550 麥秸麥秸4.394.398.908.9067.3667.3619.3519.355.315.3141.2841.280.180.180.650.650.330.3320.4020.401537415374 牛糞牛糞6.466.4632.4032.4048.7248.7212.5212.525.465.4632.0732.070.220.221.411.411.711.713.843.841162711627 煙煤煙煤8.

5、858.8521.3721.3738.4838.4831.3031.303.813.8157.4257.420.460.460.930.93- - -2430024300 生物質(zhì)燃料和固體礦物質(zhì)燃料（煤）的主要差別：生物質(zhì)燃料和固體礦物質(zhì)燃料（煤）的主要差別： 含碳量少，含固定碳少含碳量少，含固定碳少 生物質(zhì)燃料中含碳量最高的也僅為生物質(zhì)燃料中含碳量最高的也僅為50%50%左右，特別是固定碳左右，特別是固定碳 的含量，生物質(zhì)燃料明顯比煤炭少，因此生物質(zhì)燃料不耐燒，的含量，生物質(zhì)燃料明顯比煤炭少，因此生物質(zhì)燃料不耐燒， 且熱值低。且熱值低。 含氫量較多，揮發(fā)明顯較多含氫量較多，揮發(fā)明顯較多 生物

6、質(zhì)燃料中的碳多數(shù)和氫結(jié)合成低分子的碳?xì)浠衔铮錾镔|(zhì)燃料中的碳多數(shù)和氫結(jié)合成低分子的碳?xì)浠衔?，?一定的溫度后熱分解而析出揮發(fā)物。所以生物質(zhì)燃料易被引一定的溫度后熱分解而析出揮發(fā)物。所以生物質(zhì)燃料易被引 燃，燃燒初期，析出量較大。燃，燃燒初期，析出量較大。 燃燒物種燃燒物種C/%C/%O/%O/%H/%H/%S/%S/%灰分灰分/%/%揮發(fā)分揮發(fā)分/%/% 密度密度/(t/m/(t/m3 3) ) 生物質(zhì)燃料生物質(zhì)燃料385038503044304456560.10.20.10.2414414657065700.470.640.470.64 煤炭煤炭5590559032032035350.

7、40.60.40.65255257387380.810.81 生物質(zhì)燃料和煤炭在結(jié)構(gòu)上的主要差別：生物質(zhì)燃料和煤炭在結(jié)構(gòu)上的主要差別： 含氧量多含氧量多 密度小密度小 含硫量少含硫量少 生物質(zhì)燃燒分類生物質(zhì)燃燒分類 直接燃燒直接燃燒 最普通的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)最普通的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù) 混合燃燒混合燃燒 與其他燃料（如煤）共同燃燒與其他燃料（如煤）共同燃燒 氣化燃燒氣化燃燒 轉(zhuǎn)化為氣體燃料，進(jìn)一步燃燒轉(zhuǎn)化為氣體燃料，進(jìn)一步燃燒 生物質(zhì)燃燒原理及特征生物質(zhì)燃燒原理及特征 含有較多水分的生物質(zhì)固體燃燒過程：含有較多水分的生物質(zhì)固體燃燒過程： 1. 1. 生物質(zhì)表面的水分被蒸發(fā)生物質(zhì)表面的水分被蒸發(fā) 2

8、. 2. 生物質(zhì)內(nèi)部的水分被蒸發(fā)生物質(zhì)內(nèi)部的水分被蒸發(fā) 3. 3. 在較低溫度下?lián)]發(fā)的成分被氣化，與空氣中的在較低溫度下?lián)]發(fā)的成分被氣化，與空氣中的 氧相混合著火并急劇燃燒。氧相混合著火并急劇燃燒。 4. 4. 固著的碳元素類物質(zhì)殘?jiān)砻嫒紵容^緩慢，固著的碳元素類物質(zhì)殘?jiān)砻嫒紵容^緩慢， 完全燃燒后只剩下灰分，燃燒結(jié)束。完全燃燒后只剩下灰分，燃燒結(jié)束。 生物質(zhì)固體燃燒過程：生物質(zhì)固體燃燒過程： 著火之前著火之前 干燥過程干燥過程 干燥之后干燥之后 燃燒過程燃燒過程 爐內(nèi)溫度越高、生物質(zhì)固體含水率越低、物質(zhì)尺爐內(nèi)溫度越高、生物質(zhì)固體含水率越低、物質(zhì)尺 寸越小，則燃燒越快，可進(jìn)行高效燃燒。寸越

9、小，則燃燒越快，可進(jìn)行高效燃燒。 燃燒持續(xù)的程度取決于氧的供給程度。燃燒持續(xù)的程度取決于氧的供給程度。 木材燃燒過程描述木材燃燒過程描述 木材木材 200 200 o oC C 半纖維素半纖維素 分解分解 350 350 o oC C （半）纖維（半）纖維 素分解完全素分解完全 300 300 o oC C 纖維素劇纖維素劇 烈分解烈分解 500 500 o oC C 木質(zhì)素持木質(zhì)素持 續(xù)分解續(xù)分解 熱分解產(chǎn)生的可燃性分解物與空氣（氧）的混合氣體熱分解產(chǎn)生的可燃性分解物與空氣（氧）的混合氣體 燃著后開始形成火焰燃燒，放出大量熱，約占木材總?cè)贾箝_始形成火焰燃燒，放出大量熱，約占木材總 發(fā)熱量發(fā)

10、熱量70%70%以上。以上。 火焰燃燒火焰燃燒 沒有火焰沒有煙，沒有火焰沒有煙， 木質(zhì)素維持燃燒木質(zhì)素維持燃燒 生物質(zhì)和其他燃料資源的發(fā)熱量生物質(zhì)和其他燃料資源的發(fā)熱量 燃料燃料C/%C/%H/%H/%O/%O/%N/%N/%S/%S/%灰分灰分/%/%高位發(fā)熱量高位發(fā)熱量 匹茲堡煤匹茲堡煤73.373.35.35.310.210.20.70.72.82.87.67.630.430.4 懷俄明煤懷俄明煤70.070.04.34.320.220.20.70.71.01.013.813.833.533.5 木材木材52.052.06.36.340.540.50.10.10.00.01.01.020

11、.920.9 松樹皮松樹皮52.352.35.85.838.838.80.20.20.00.02.92.920.420.4 甘蔗榨渣甘蔗榨渣47.347.36.16.135.335.30.00.00.00.011.311.321.221.2 生物可分解垃圾生物可分解垃圾45.545.56.86.825.825.82.42.40.50.519.019.016.416.4 牛糞牛糞42.742.75.55.531.331.32.42.40.30.317.817.817.217.2 麩皮麩皮38.538.55.75.739.839.80.50.50.00.015.515.515.415.4 稻草稻草

12、39.239.25.15.135.835.80.60.60.10.119.219.215.215.2 由上述表格數(shù)據(jù)歸納：由上述表格數(shù)據(jù)歸納： 生物質(zhì)的發(fā)熱量大概是燃料資源發(fā)熱量的生物質(zhì)的發(fā)熱量大概是燃料資源發(fā)熱量的1/21/2 生物質(zhì)含硫量低，特別是與木材相關(guān)的生物質(zhì)，生物質(zhì)含硫量低，特別是與木材相關(guān)的生物質(zhì)， 幾乎不含硫幾乎不含硫 生物質(zhì)的灰分也較少生物質(zhì)的灰分也較少 可以認(rèn)為，生物質(zhì)燃燒時(shí)產(chǎn)生的大氣污染等問題較小可以認(rèn)為，生物質(zhì)燃燒時(shí)產(chǎn)生的大氣污染等問題較小 3.2 3.2 生物質(zhì)燃燒的反應(yīng)熱力學(xué)和化生物質(zhì)燃燒的反應(yīng)熱力學(xué)和化 學(xué)反應(yīng)平衡學(xué)反應(yīng)平衡 生物質(zhì)的燃燒計(jì)算實(shí)際上是生物質(zhì)中碳、氫

13、、硫、氮生物質(zhì)的燃燒計(jì)算實(shí)際上是生物質(zhì)中碳、氫、硫、氮 及其化合物的反應(yīng)與燃燒的計(jì)算。及其化合物的反應(yīng)與燃燒的計(jì)算。 氧氣不屬于可燃成分氧氣不屬于可燃成分 生物質(zhì)燃燒中，由于溫度較低，一般認(rèn)為大部分氮生物質(zhì)燃燒中，由于溫度較低，一般認(rèn)為大部分氮 元素以元素以N N2 2的形式析出的形式析出 硫的含硫極低甚至有的生物質(zhì)不含硫硫的含硫極低甚至有的生物質(zhì)不含硫 生物質(zhì)燃燒實(shí)際上就是生物質(zhì)燃燒實(shí)際上就是C C、H H元素的化學(xué)反應(yīng)和燃燒元素的化學(xué)反應(yīng)和燃燒 反應(yīng)反應(yīng) C C（固體）（固體） H H（kg/molkg/mol） C+OC+O2 2=CO=CO2 2-408.177-408.177 2C+

14、O2C+O2 2=CO=CO-246.034-246.034 2CO+O2CO+O2 2=2CO=2CO2 2-570.320-570.320 COCO2 2+C=2CO+C=2CO+162.142+162.142 C+HC+H2 2O(g)=CO+O(g)=CO+H H2 2+118.628+118.628 CO+HCO+H2 2O(g)=COO(g)=CO2 2+ +H H2 2-43.514-43.514 C+2HC+2H2 2O(g)=COO(g)=CO2 2+2+2H H2 2+75.114+75.114 C+2HC+2H2 2=CH=CH4 4-752.400-752.400 H

15、H2 2（氣體）（氣體） H H（kg/molkg/mol） C+2HC+2H2 2=CH=CH4 4-752.400-752.400 2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O(g)O(g)-482.296-482.296 CO+HCO+H2 2=CH=CH4 4+H+H2 2O O-2035.66-2035.66 CHCH4 4+2O+2O2 2=CO=CO2 2+2H+2H2 2O(g)O(g)-801.533-801.533 化學(xué)反應(yīng)平衡化學(xué)反應(yīng)平衡 由于氮、硫含硫很低，他們?nèi)紵蟮难趸镎鎸?shí)含量由于氮、硫含硫很低，他們?nèi)紵蟮难趸镎鎸?shí)含量 非常低，因此，從熱力學(xué)上看，生物質(zhì)燃

16、燒實(shí)際上就非常低，因此，從熱力學(xué)上看，生物質(zhì)燃燒實(shí)際上就 是是C C、H H元素的化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)平衡。元素的化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)平衡。 CO/COCO/CO2 2的平衡關(guān)系表面燃燒是否完全的平衡關(guān)系表面燃燒是否完全 假定生物質(zhì)燃燒時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為假定生物質(zhì)燃燒時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為 aA+bB+cC+ xX+yY+zZ+aA+bB+cC+ xX+yY+zZ+ 按質(zhì)量作用定律：按質(zhì)量作用定律： 正反應(yīng)速率為：正反應(yīng)速率為：v v1 1=k=k1 1AAa aBBb bCCc c 負(fù)反應(yīng)速率為：負(fù)反應(yīng)速率為： v v2 2=k=k2 2XXx xYYy yZZz z 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響極大，主要表現(xiàn)

17、在反應(yīng)速溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響極大，主要表現(xiàn)在反應(yīng)速 率常數(shù)上率常數(shù)上 RT Ea ekk 0 RT Ea ekk 0 活化能大，反應(yīng)速率常數(shù)活化能大，反應(yīng)速率常數(shù)k k小，化學(xué)反應(yīng)速率小，化學(xué)反應(yīng)速率v v低；低； 活化能小，反應(yīng)速率常數(shù)活化能小，反應(yīng)速率常數(shù)k k大，化學(xué)反應(yīng)速率大，化學(xué)反應(yīng)速率v v高；高； 溫度高，反應(yīng)速率常數(shù)溫度高，反應(yīng)速率常數(shù)k k大，化學(xué)反應(yīng)速率大，化學(xué)反應(yīng)速率v v高；高； 溫度低，反應(yīng)速率常數(shù)溫度低，反應(yīng)速率常數(shù)k k小，化學(xué)反應(yīng)速率小，化學(xué)反應(yīng)速率v v低。低。 達(dá)到平衡時(shí)：達(dá)到平衡時(shí)：v v1 1=v=v2 2 cba zyx CBA ZYX k k K

18、 2 1 r 平衡常數(shù)平衡常數(shù)只決定于溫只決定于溫 度的常數(shù)度的常數(shù) 3.33.3生物質(zhì)燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)生物質(zhì)燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 化學(xué)反應(yīng)是燃燒的一個(gè)主要而基本的過程，化學(xué)反化學(xué)反應(yīng)是燃燒的一個(gè)主要而基本的過程，化學(xué)反 應(yīng)速率是衡量燃燒過程特性的一個(gè)重要參數(shù)。應(yīng)速率是衡量燃燒過程特性的一個(gè)重要參數(shù)。 基本概念基本概念 單相反應(yīng)：在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各種成分都是同一個(gè)物單相反應(yīng)：在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各種成分都是同一個(gè)物 理狀態(tài)，稱為單相系統(tǒng)，在其中進(jìn)行的反應(yīng)稱為單理狀態(tài)，稱為單相系統(tǒng)，在其中進(jìn)行的反應(yīng)稱為單 相反應(yīng)。相反應(yīng)。 多相反應(yīng)：在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各種成分不屬同一個(gè)物多相反應(yīng)：在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各種成分不屬同一個(gè)物 理狀態(tài)

19、，稱為多相系統(tǒng)，在其中進(jìn)行的反應(yīng)稱為多理狀態(tài)，稱為多相系統(tǒng)，在其中進(jìn)行的反應(yīng)稱為多 相反應(yīng)。相反應(yīng)。 分子濃度：分子濃度： 單位體積內(nèi)所含某物質(zhì)的分子數(shù)單位體積內(nèi)所含某物質(zhì)的分子數(shù) V N i i n N Ni i某物質(zhì)的分子數(shù)，某物質(zhì)的分子數(shù)，VV體積體積 摩爾濃度：摩爾濃度： 單位體積內(nèi)所含某物質(zhì)的摩爾數(shù)單位體積內(nèi)所含某物質(zhì)的摩爾數(shù) )/( / 3 mmol V NN V M C Aii i MMi i某物質(zhì)的摩爾數(shù)，某物質(zhì)的摩爾數(shù)，VV體積，體積，N NA A阿伏伽德羅常數(shù)阿伏伽德羅常數(shù) 質(zhì)量濃度：質(zhì)量濃度： 單位體積內(nèi)所含某物質(zhì)的質(zhì)量（密度）單位體積內(nèi)所含某物質(zhì)的質(zhì)量（密度） )/(

20、3 mkg V Gi i 相對(duì)濃度（摩爾分?jǐn)?shù)）：相對(duì)濃度（摩爾分?jǐn)?shù)）： 系統(tǒng)內(nèi)第系統(tǒng)內(nèi)第i i種物質(zhì)的摩爾種物質(zhì)的摩爾 數(shù)與系統(tǒng)總摩爾數(shù)之比。數(shù)與系統(tǒng)總摩爾數(shù)之比。 i i i i i i i G G n n N N X 一般氣態(tài)物質(zhì)的濃度常用摩爾濃度表示，但準(zhǔn)確衡量氣體質(zhì)量比較困一般氣態(tài)物質(zhì)的濃度常用摩爾濃度表示，但準(zhǔn)確衡量氣體質(zhì)量比較困 難，而氣體的摩爾數(shù)與體積成正比，可通過氣體的壓力和體積進(jìn)行測(cè)難，而氣體的摩爾數(shù)與體積成正比，可通過氣體的壓力和體積進(jìn)行測(cè) 量。量。 在混合氣體中，第在混合氣體中，第i i種物質(zhì)的摩爾濃度可由狀態(tài)方程求得種物質(zhì)的摩爾濃度可由狀態(tài)方程求得 RT P C i i

21、 R R的單位的單位J/(molJ/(mol* *K K) )atmatm* *L/(molL/(mol* *K K) )mmHgmmHg* *L/(molL/(mol* *K K) ) R R的數(shù)值的數(shù)值8.31448.31440.0820570.08205762.36662.366 質(zhì)量分?jǐn)?shù)：混合氣體內(nèi)某物質(zhì)的質(zhì)量與混合氣體總質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)：混合氣體內(nèi)某物質(zhì)的質(zhì)量與混合氣體總質(zhì) 量之比量之比 i ii i VG VG G G Y / / 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率 單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加。單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加。 一個(gè)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中，在反應(yīng)開始后，反應(yīng)

22、物濃度不斷降低，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中，在反應(yīng)開始后，反應(yīng)物濃度不斷降低， 生成物濃度不斷增加。對(duì)于大多數(shù)反應(yīng)系統(tǒng)，反應(yīng)物或產(chǎn)物的生成物濃度不斷增加。對(duì)于大多數(shù)反應(yīng)系統(tǒng)，反應(yīng)物或產(chǎn)物的 濃度隨時(shí)間變化一般不呈線性關(guān)系。濃度隨時(shí)間變化一般不呈線性關(guān)系。 aA+bB eE+fFaA+bB eE+fF 反應(yīng)速率可寫為：反應(yīng)速率可寫為： dt dCA A dt dCB B dt dCE E dt dCF F dt Fd fdt Ed edt Bd bdt Ad a )(1)(1)(1)(1 feba FEBA 質(zhì)量作用定律質(zhì)量作用定律 試驗(yàn)證明，對(duì)于單相的化學(xué)基元反應(yīng)，等溫下，任何瞬間的化試驗(yàn)證明，對(duì)于單

23、相的化學(xué)基元反應(yīng)，等溫下，任何瞬間的化 學(xué)反應(yīng)速率與該瞬間各反應(yīng)物濃度變化的幾次冪的乘積成正比。學(xué)反應(yīng)速率與該瞬間各反應(yīng)物濃度變化的幾次冪的乘積成正比。 而各個(gè)反應(yīng)物濃度的冪次則等于該基元反應(yīng)式中該反應(yīng)物的化而各個(gè)反應(yīng)物濃度的冪次則等于該基元反應(yīng)式中該反應(yīng)物的化 學(xué)計(jì)量系數(shù)。學(xué)計(jì)量系數(shù)。這個(gè)表示化學(xué)反應(yīng)速率與其反應(yīng)物濃度之間關(guān)系這個(gè)表示化學(xué)反應(yīng)速率與其反應(yīng)物濃度之間關(guān)系 的規(guī)律就是質(zhì)量作用定律。的規(guī)律就是質(zhì)量作用定律。 質(zhì)量作用定律的簡(jiǎn)單解釋：因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)是由于反應(yīng)物各分子質(zhì)量作用定律的簡(jiǎn)單解釋：因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)是由于反應(yīng)物各分子 之間碰撞后產(chǎn)生的，所以，單位體積內(nèi)的分子數(shù)目越多，即反之間碰撞后產(chǎn)

24、生的，所以，單位體積內(nèi)的分子數(shù)目越多，即反 應(yīng)物的濃度越大，則反應(yīng)物分子與分子之間的碰撞次數(shù)就越多，應(yīng)物的濃度越大，則反應(yīng)物分子與分子之間的碰撞次數(shù)就越多， 反應(yīng)過程就進(jìn)行得越快。所以，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度反應(yīng)過程就進(jìn)行得越快。所以，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度 成正比。成正比。 aA+bB eE+fFaA+bB eE+fF 根據(jù)質(zhì)量作用定律：根據(jù)質(zhì)量作用定律： ba BA)()( ba BAk dt Ed edt Ad a )()( )(1)(1 feba FEBA 凈反應(yīng)速率計(jì)算凈反應(yīng)速率計(jì)算 氫原子的復(fù)合反應(yīng)為：氫原子的復(fù)合反應(yīng)為： 3H H3H H2 2+H+H 寫出氫原子復(fù)合反應(yīng)

25、的反應(yīng)速率表達(dá)式寫出氫原子復(fù)合反應(yīng)的反應(yīng)速率表達(dá)式 反應(yīng)物和生成物均為氫原子，分別計(jì)算氫原子的消耗和生成速率反應(yīng)物和生成物均為氫原子，分別計(jì)算氫原子的消耗和生成速率 系統(tǒng)反應(yīng)速率：系統(tǒng)反應(yīng)速率： 3 )(Hk 氫原子的生成速率：氫原子的生成速率： 3 PDH, )(1Hk 氫原子的消耗速率：氫原子的消耗速率： 3 CSH, )(33Hk 氫原子的凈反應(yīng)速率：氫原子的凈反應(yīng)速率： 3 NETH, )(2Hk 化學(xué)反應(yīng)的分類化學(xué)反應(yīng)的分類 反應(yīng)的級(jí)數(shù)反應(yīng)的級(jí)數(shù) 舉例：一級(jí)、二級(jí)舉例：一級(jí)、二級(jí) 一級(jí)：一級(jí)：kCkCA A 二級(jí)： 二級(jí)： kC kCA A 2 2、 、 kC kCA AC CB B

26、 典型的復(fù)雜分類典型的復(fù)雜分類 （1 1）對(duì)峙反應(yīng)，也稱可逆反應(yīng)）對(duì)峙反應(yīng)，也稱可逆反應(yīng) （2 2）平行反應(yīng)）平行反應(yīng) （3 3）連串反應(yīng)）連串反應(yīng) 生物質(zhì)的燃燒過程生物質(zhì)的燃燒過程 生物質(zhì)中含碳量少，水分含量大，使得其發(fā)熱量低，含氫較生物質(zhì)中含碳量少，水分含量大，使得其發(fā)熱量低，含氫較 多，生物質(zhì)中的碳多數(shù)與氫結(jié)合成較低分子量的碳?xì)浠衔?，多，生物質(zhì)中的碳多數(shù)與氫結(jié)合成較低分子量的碳?xì)浠衔铮?易揮發(fā)、燃點(diǎn)低，故生物質(zhì)易引燃，燃燒初期，揮發(fā)分析出易揮發(fā)、燃點(diǎn)低，故生物質(zhì)易引燃，燃燒初期，揮發(fā)分析出 量大，需要大量空氣才能完全燃燒，否則冒黑煙。量大，需要大量空氣才能完全燃燒，否則冒黑煙。 生物

27、質(zhì)與煤的燃燒都會(huì)經(jīng)歷如下一些階段。生物質(zhì)與煤的燃燒都會(huì)經(jīng)歷如下一些階段。 （1 1）預(yù)熱干燥階段）預(yù)熱干燥階段 （2 2）熱分解階段）熱分解階段 （3 3）揮發(fā)分燃燒階段）揮發(fā)分燃燒階段 （4 4）固定碳燃燒階段）固定碳燃燒階段 （5 5）燃盡階段）燃盡階段 不是機(jī)械式串聯(lián)，不是機(jī)械式串聯(lián)， 很多階段互有交叉很多階段互有交叉 完全燃燒的條件完全燃燒的條件 足夠高的溫度足夠高的溫度 合適的空氣量合適的空氣量 充裕的時(shí)間充裕的時(shí)間 生物質(zhì)燃燒技術(shù)生物質(zhì)燃燒技術(shù) 生物質(zhì)直接燃燒生物質(zhì)直接燃燒 生物質(zhì)和煤混合燃燒生物質(zhì)和煤混合燃燒 生物質(zhì)的氣化燃燒生物質(zhì)的氣化燃燒 城市垃圾燃燒城市垃圾燃燒 其他燃燒技

28、術(shù)其他燃燒技術(shù) 層燃技術(shù)層燃技術(shù) 流化床技術(shù)流化床技術(shù) 其他燃燒技術(shù)其他燃燒技術(shù) 層燃技術(shù)層燃技術(shù) 鏈條爐和往復(fù)推飼爐排爐鏈條爐和往復(fù)推飼爐排爐 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原料預(yù)處理容易，投資和操作成本低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原料預(yù)處理容易，投資和操作成本低 爐膛高溫難以避免爐膛高溫難以避免 受熱面積灰、結(jié)渣受熱面積灰、結(jié)渣 流化床技術(shù)流化床技術(shù) q高效低污染、傳熱傳質(zhì)強(qiáng)、燃料適應(yīng)性好高效低污染、傳熱傳質(zhì)強(qiáng)、燃料適應(yīng)性好 q低溫運(yùn)行低溫運(yùn)行 q技術(shù)成熟，已進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行。技術(shù)成熟，已進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行。 未來發(fā)展方向 循環(huán)流化床（循環(huán)流化床（ Circulating Fluidized BedCirculating Fluidi

29、zed Bed） 生物質(zhì)直接燃燒實(shí)例生物質(zhì)直接燃燒實(shí)例 省柴灶省柴灶 炕連灶炕連灶 生物質(zhì)燃燒原理及特征生物質(zhì)燃燒原理及特征 含有較多水分的生物質(zhì)固體燃燒過程：含有較多水分的生物質(zhì)固體燃燒過程： 1. 1. 生物質(zhì)表面的水分被蒸發(fā)生物質(zhì)表面的水分被蒸發(fā) 2. 2. 生物質(zhì)內(nèi)部的水分被蒸發(fā)生物質(zhì)內(nèi)部的水分被蒸發(fā) 3. 3. 在較低溫度下?lián)]發(fā)的成分被氣化，與空氣中的在較低溫度下?lián)]發(fā)的成分被氣化，與空氣中的 氧相混合著火并急劇燃燒。氧相混合著火并急劇燃燒。 4. 4. 固著的碳元素類物質(zhì)殘?jiān)砻嫒紵容^緩慢，固著的碳元素類物質(zhì)殘?jiān)砻嫒紵容^緩慢， 完全燃燒后只剩下灰分，燃燒結(jié)束。完全燃燒后只剩下灰

30、分，燃燒結(jié)束。 生物質(zhì)固體燃燒過程：生物質(zhì)固體燃燒過程： 著火之前著火之前 干燥過程干燥過程 干燥之后干燥之后 燃燒過程燃燒過程 爐內(nèi)溫度越高、生物質(zhì)固體含水率越低、物質(zhì)尺爐內(nèi)溫度越高、生物質(zhì)固體含水率越低、物質(zhì)尺 寸越小，則燃燒越快，可進(jìn)行高效燃燒。寸越小，則燃燒越快，可進(jìn)行高效燃燒。 燃燒持續(xù)的程度取決于氧的供給程度。燃燒持續(xù)的程度取決于氧的供給程度。 生物質(zhì)和其他燃料資源的發(fā)熱量生物質(zhì)和其他燃料資源的發(fā)熱量 燃料燃料C/%C/%H/%H/%O/%O/%N/%N/%S/%S/%灰分灰分/%/%高位發(fā)熱量高位發(fā)熱量 匹茲堡煤匹茲堡煤73.373.35.35.310.210.20.70.72.82.87.67.630.430.4 懷俄明煤懷俄明煤70.070.04.34.320.220.20.70.71.01.013.813.833.533.5 木材木材52.052.06.36.340.540.50.10.10.00.01.01.020.920.9 松樹皮松樹皮52.352.35.85.838.838.80.2