浙江大學生物質(zhì)特性課件

余春江教授2017年3月10日生物質(zhì)燃燒發(fā)電生物質(zhì)能基本概念和意義生物質(zhì)概念生物質(zhì)是討論能源時常用的一個術(shù)語，是指直接或者間接由光合作用而產(chǎn)生的可被作為能源的各種有機體；直接通過光合作用利用太陽能合成的有機物屬于通常概念上的，或者狹義的生物質(zhì)能，包括木材、秸稈、植物油脂、果實以及藻類等植物、微生物有機體；廣義生物質(zhì)能還包括間接利用光合作用合成的有機質(zhì)，即以上述植物、微生物為食物的動物及其生產(chǎn)的廢棄物，例如禽畜糞便、生活廢水、有機廢水和城市固廢等；光合作用利用空氣中的二氧化碳和土壤中的水，將吸收的太陽能轉(zhuǎn)換為碳水化合物和氧氣的過程，光合作用是生命活動中的關(guān)鍵過程，植物光合作用的簡單過程如下：光合作用的能量轉(zhuǎn)化本質(zhì)：生物質(zhì)的生產(chǎn)累計過程就是太陽能轉(zhuǎn)化存儲在有機物質(zhì)中的過程生物質(zhì)利用和溫室氣體生物質(zhì)雖然是碳基能源，利用過程中有CO2排放，但是理論上排放量于作物生長合成有機質(zhì)過程中固定的CO2等量，是碳中性或者CO2零排放燃料生物質(zhì)能大規(guī)?，F(xiàn)代化利用可以替代化石燃料的耗用，從而降低溫室氣體的排放生物質(zhì)能的利用避免了大量廢棄有機質(zhì)在自然環(huán)境下厭氧分解而排放的大量的CO2和CH4，后者是具有強烈致溫室效應能力的氣體。各種氣體對溫室效應的貢獻氣體種類CO2CH4CFC11～12N2O其他（O3）影響（%）491814613來源化石燃料燃燒農(nóng)業(yè)化工肥料、焚燒臭氧生物質(zhì)能利用歷史生物質(zhì)能是一種古老的能源，伴隨著人類的起源和發(fā)展整個過程，工業(yè)革命之前一直占據(jù)人類用能的主體地位目前，世界能耗中，生物質(zhì)能約占14％，在不發(fā)達地區(qū)占60％以上，主要為傳統(tǒng)利用模式。生物質(zhì)能在全球能源供應中的歷史地位人類利用生物質(zhì)能的歷史長達百萬年，貫穿人類的文明發(fā)展史19世紀煤炭利用興起20世紀以來石油天然氣成為主要能量來源一百多年的高強度開采消費使化石能源漸趨枯竭，其對環(huán)境的沉重壓力也引起國際社會的極大憂慮。自上世紀90年代以來“可持續(xù)發(fā)展”成為時代的最強音。生物質(zhì)能重新成為可再生能源的亮點！中國的一次能源構(gòu)成中國的商業(yè)用能構(gòu)成碳循環(huán)與溫室效應控制全球碳庫和碳循環(huán)獨特的可再生能源生物質(zhì)是獨特的，它是貯存固化的太陽能，是唯一可再生的碳源，可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。生物質(zhì)(秸稈)向高品位能源的轉(zhuǎn)化民用固體、氣體燃料液體燃料燃燒熱/電生物質(zhì)（秸稈） 生物質(zhì)燃燒利用可以利用化石燃料燃燒的成熟經(jīng)驗，最具產(chǎn)業(yè)化前景！生物質(zhì)能資源生物質(zhì)能源的資源量受下列諸因素影響：植物、藻類的品種生長周期、繁殖與種值方法、收獲方法日照的時間與強度、環(huán)境的溫度與濕度、雨量、土壤條件等，從整體能源轉(zhuǎn)化角度，在太陽能直接轉(zhuǎn)換的各種過程中，光合作用的效率并不高：總體轉(zhuǎn)化率范圍在0.5％-5％溫帶地區(qū)植物光合作用的轉(zhuǎn)化率按全年平均計0.5％-2.5％，整個生物圈的平均轉(zhuǎn)化率可達3％-5％世界上約有250000種生物，在提供理想的環(huán)境與條件下，光合作用的最高效率可達8～15%生物質(zhì)資源總量由于植物和藻類的數(shù)量巨大，據(jù)估計地球上每年植物光合作用固定的碳達2x1011t，含能量達3x1021J每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽能（直接生物質(zhì)能），相當于全世界每年耗能量的10倍生物質(zhì)遍布世界各地，其蘊藏量極大，僅地球上的植物，每年生產(chǎn)量就相當于目前人類消耗礦物能的20倍，或相當于世界現(xiàn)有人口食物能量的160倍中國的生物質(zhì)能構(gòu)成中國生物質(zhì)能源的可利用量農(nóng)作物秸桿總量為7.05億噸/年農(nóng)業(yè)加工殘余物約為0.84億噸/年薪材及林業(yè)加工剩余物合理資源量1.58億噸/年人畜糞便生物質(zhì)資源總量為4.43億噸/年城市生活垃圾污水中有機物約0.56億噸/年我國生物質(zhì)資源類型分布不考慮種植,農(nóng)作物秸稈是我國生物質(zhì)資源主體，占一半以上,這是我國生物質(zhì)資源區(qū)別于其他國家的重要特征！我國農(nóng)作

物秸稈資

源情況單位：百萬噸標準煤越來越多的秸稈（尤其是南方的稻稈、北方的玉米稈）被大量廢棄、焚燒，帶來了嚴重的環(huán)境污染在高速公路兩側(cè)、機場附近隨地焚燒秸稈現(xiàn)象已對民航及公路交通帶來了嚴重影響環(huán)境污染現(xiàn)狀我國秸稈消費流向中國生物質(zhì)能問題總體上應該是解決秸稈問題我國生物質(zhì)能源化利用意義降低溫室氣體排放，緩解化石能源消耗帶來的環(huán)境問題增加農(nóng)村就業(yè)和農(nóng)民收入，有利于解決“三農(nóng)”問題和新農(nóng)村建設能源供應多元化，有助于解決農(nóng)村能源問題生物質(zhì)能利用生物質(zhì)特性和分析方法主要內(nèi)容生物質(zhì)特性概述含水率、物理特性工業(yè)分析和元素分析燃料特性及分析無機雜質(zhì)及分析檢測生物質(zhì)特性概述生物質(zhì)原料作為能源使用的品位是由生物質(zhì)的物理、化學性質(zhì)和熱化學性質(zhì)決定的，這些性質(zhì)對于生物質(zhì)原料利用轉(zhuǎn)化技術(shù)的適用和產(chǎn)品性能影響極大。水分含量密度、形貌化學組成和特性熱化學特性無機雜質(zhì)特性灰渣特性生物質(zhì)中的水分植物在生長過程中，其根部從土壤中吸收含有礦物營養(yǎng)的水分，通過特定結(jié)構(gòu)輸送到作物機體各個器官；活體生物質(zhì)中的水分以汁液形式出現(xiàn)，是礦物質(zhì)和有機質(zhì)的混合液，水分含量隨作物品種、季節(jié)和部位的不同而異。此外由于生物質(zhì)是多孔體，在水存、水運、水熱處理過程中，水均可滲入木材內(nèi)部。較干的生物質(zhì)還能從空氣中吸收蒸汽狀態(tài)的水分。木材含水量的表示與測定木材中水分的重量和木材自身重量之百分比稱為木材的含水率以全干木材的重量為計算基準的稱為絕對含水率以濕木材的重量為計算基準的稱為相對含水率。式中：M─絕對含水率;M’─相對含水率;G0─全干生物質(zhì)重量(g);GM─測定時生物質(zhì)重量(g)。水分對生物質(zhì)利用的影響降低生物質(zhì)的熱值增加生物質(zhì)的黏附性能，影響其流動性，引起喂料器堵塞使生物質(zhì)著火困難，影響燃燒速度，使爐內(nèi)溫度降低，使機械和化學不完全燃燒的熱損失增加。燃燒后的煙氣體積較大，隨煙氣帶走的熱量損失較多，同時，煙氣體積增加，排風機所消耗的電能也隨之增加。含水率的測定方法-烘干法（重量法）取一定量生物質(zhì)試樣；稱取初重GM放入烘箱，先低溫，后逐步使溫度上升到103±2℃（105±5℃），保持恒溫烘至試樣全干，稱取全干重量G0將GM和G0代入上式即可計算出原料的含水率☆判斷試樣是否達到全干的方法是：在試樣放入烘箱６－８h后，每隔２h試稱一次，至最后兩次稱重之差極?。ú怀^0.3%），即可認為達到全干。電測法電測法是根據(jù)生物質(zhì)中水分含量與如電導率、介電常數(shù)、損耗角正切等電學性質(zhì)之間的關(guān)系設計出測定儀來測定原料中的含水率。電測法的特點是簡便迅速，不破壞試件；但能測定的深度較淺，測定含水率范圍受到限制（含水率在7－23%范圍內(nèi)較準確），精度較低（需作溫度和原料密度、原料品種等修正）平衡含水率生物質(zhì)（木材）長期暴露在一定溫度和相對濕度的空氣中，最終會達到相對恒定的含水率，即吸濕與解吸的速度相等，此時材料所具有的含水率稱平衡含水率平衡含水率隨大氣溫度和濕度的不同而異，因此不同地區(qū)、不同季節(jié)的平衡含水率也不盡相同。我國北方地區(qū)年平均平衡含水率約為12%，南方約為18%，長江流域約為15%。表部分地區(qū)年平均平衡含水率(%)地區(qū)平衡含水率地區(qū)平衡含水率地區(qū)平衡含水率地區(qū)平衡含水率拉薩8.6銀川11.8哈爾濱13.6福州15.6呼和浩特11.2烏魯木齊12.1西安14.3成都16.0蘭州11.3天津12.1桂林14.4南昌16.0北京11.4鄭州12.4南京14.9上海16.0西寧11.5長春13.3廣州15.1杭州16.5太原11.7沈陽13.4武漢15.4長沙16.5濟南11.7昆明13.5貴陽15.4?？?7.3

其他物理特性密度密度、容積重和比重的概念是有區(qū)別的，但通常不作區(qū)分。現(xiàn)多用單位體積生物質(zhì)的重量來表示生物質(zhì)的密度：

式中:ρ為密度(g/cm3)；G為重量（g）；V為體積（cm3）由于生物質(zhì)的體積和重量都是隨含水率的變化而變化的，因此表示生物質(zhì)的密度時應注明測定時的含水率。堆積密度堆積密度是指在自然堆積情況下包括生物質(zhì)顆?？臻g在內(nèi)的密度，反映了單位體積中生物質(zhì)的質(zhì)量真實密度：即通常所說的物質(zhì)的密度，是指顆粒間空隙為零時計算的物質(zhì)密度（比較難界定，一般認為木材的真密度約1.5，秸稈的真密度約1.2）褐煤560～600kg/m3；煙煤800～900kg/m3。生物質(zhì)的堆積密度遠遠低于煤的堆積密度。玉米秸稈的堆積密度為30~50kg/m3部分生物質(zhì)的堆積密度熱特性——導熱性能生物質(zhì)是多孔性物質(zhì)，孔隙中充滿空氣，空氣是熱的不良導體，所以生物質(zhì)的導熱性較小。生物質(zhì)導熱性除受溫度影響外，還取決于材質(zhì)的密度、含水率和纖維方向。生物質(zhì)導熱性隨著密度或含水率的增加而提高。三種木材在不同纖維方向的熱導率導熱系數(shù)小于等于0.12W/m.k的材料可稱為保溫材料，碳鋼的導熱系數(shù)209W/m.k熱特性——比熱容某物質(zhì)平均溫度升高１℃所需的熱量稱為該物質(zhì)的熱容量。通常用Q/△t表示，單位為J/K，其中Q表示所需熱量，△t為溫差。比熱為單位質(zhì)量的物質(zhì)在溫度升高１℃時所需的熱量。水在15℃時的熱容量為4.18KJ/(Kg·K)杜拉普利用熱量計法測定了20個樹種,每種100個試樣，在0－106℃之間得出絕干木材比熱的經(jīng)驗式：C0＝1.112+0.00485tKJ/(Kg·K)（0－100℃范圍，平均溫度為50℃時絕干木材的平均比熱為1.35KJ/(Kg·K)）木材的比熱僅受溫度和含水率的影響，而與樹種、木材密度和在樹干中的部位無關(guān)。因為水的比熱遠大于木材和空氣的比熱，所以木材的比熱隨木材中含水率的增加而加大。生物質(zhì)的工業(yè)分析和元素分析工業(yè)分析是指用工業(yè)分析法得出生物質(zhì)燃料的規(guī)范性組成，該組成可給出固體燃料中可燃成分和不可燃成分的含量?？扇汲煞职〒]發(fā)分和固定碳，不可燃成分為水分和灰分?？扇汲煞趾筒豢扇汲煞侄际且再|(zhì)量分數(shù)來表示，其總和應為100%。元素分析組成是用元素分析法得出的組成生物質(zhì)各種元素含量的多少生物質(zhì)的工業(yè)分析組成和元素分析生物質(zhì)的工業(yè)分析(proximateanalysis)分析過程非常簡便的定量方法：通過把生物質(zhì)升溫加熱，依據(jù)不同溫度階段析出或剩下的物質(zhì)分別分為水分，灰分，揮發(fā)分和固定碳四個項目結(jié)果表示：質(zhì)量百分數(shù)工業(yè)分析中水分的測試工業(yè)分析中測取得是生物質(zhì)中的全水分：

全水分Mt＝外在水分＋內(nèi)在水分生物質(zhì)全水分，是指生物質(zhì)中全部的游離水分，即生物質(zhì)中外在水分和內(nèi)在水分之和。全水分測定：生物質(zhì)樣品在105℃（5）下并鼓風干燥至恒重失去的重量概念：是指以機械方式附著在生物質(zhì)的表面上以及在較大毛細孔（直徑＞10-4mm）中存留的水分。自然干燥可去除。外在水分的蒸汽壓與空氣中水蒸汽壓力相平衡時失去的水分即外在水分。外在水分的數(shù)值隨測定時空氣濕度和溫度而變化。水分外在水分（Surfacemoisture）內(nèi)在水分（Inherentmoisture）概念：生物質(zhì)中以物理化學結(jié)合力吸附在生物質(zhì)內(nèi)部毛細管(直徑＜10-5cm)中的水分為內(nèi)在水分。內(nèi)在水分的蒸汽壓力小于同溫度下純水的蒸汽壓力，所以很難在室溫下除去，必須在105～110℃的溫度下干燥才能除去。生物質(zhì)中內(nèi)在水分含量較穩(wěn)定，有近似的固定值（5%左右）。工業(yè)分析-揮發(fā)分Volatile(V)將生物質(zhì)在限定的條件下隔絕空氣加熱后，所得揮發(fā)性有機物質(zhì)的產(chǎn)率為揮發(fā)分。主要組分：永久性氣體（H2、CO、CH4等可燃氣體和少量的H2O、O2、N2、CO2等不可燃氣體）和焦油蒸汽，是生物質(zhì)中有機質(zhì)熱分解的產(chǎn)物。約占原料總質(zhì)量的60-80%，比煤炭高本質(zhì)是熱解過程，不同溫度，不同停留時間獲得的量是不一樣的測定：去水分后的生物質(zhì)樣品（0.2mm，1g)在隔絕空氣條件下加熱到900±10℃），約7分鐘所失去的重量生物質(zhì)揮發(fā)分含量特點——高燃料種類揮發(fā)分含量（質(zhì)量分數(shù)）/%秸稈63～80木材72～78無煙煤≤10煙煤20～40工業(yè)分析-固定碳FixedCarbon(Fc)揮發(fā)分析出后剩下的殘渣除去灰分。主要成分為碳，但也含有少量的氧、氮、硫等測定：0.2mm，1g析出揮發(fā)分后的焦炭在空氣中（815±10℃）下燒1小時后冷卻（干燥箱）稱重并檢查性灼燒（30min)，失去的量即焦炭；固定碳固定碳是相對于揮發(fā)分中碳而言的，例如在灰渣中包含的未燃燒的碳一般就是這種碳。固定碳的燃點很高，需在較高溫度下才能著火燃燒，所以燃料中固定碳的含量越高，則燃料愈難燃燒，著火燃盡所需的溫度也就越高。和煤炭相比，在柴草等生物質(zhì)中固定碳的含量較少（14%～25%），揮發(fā)分較多，因此容易點燃，也容易燃盡。工業(yè)分析中的灰分生物質(zhì)有高溫（500～600℃）灼燒后留下的殘余物即為灰分。稱量殘留物的重量即可計算出樣品中總灰分的含量。一般地，生物質(zhì)中灰分含有：Ca、Al、Mg、Na、K、Fe、O、Si、Cl等，還有少量的Zn、P等。生物質(zhì)灰分來源生物質(zhì)中的無機礦物質(zhì)，在空氣氣氛下被氧化、分解，并失去結(jié)晶水后產(chǎn)生，和煤炭工業(yè)分析高溫灼燒（815±10℃）相比，生物質(zhì)工業(yè)分析推薦采用較低的灼燒溫度。生物質(zhì)中灰分來源生物質(zhì)中的灰來源有兩類：原生礦物質(zhì)：植物本身所含的礦物質(zhì)，主要為堿金屬及堿土金屬的鹽類，1~2%。外來礦物質(zhì)：原來不在生物質(zhì)中，在收獲、儲運、預處理過程時混入的無機雜質(zhì)。主要成分為：SiO2、Al2O3、CaCO3、CaSO4、FeS2等?？梢杂梦锢矸椒ǔ?。幾種常見生物質(zhì)的工業(yè)分析（%）種類水分灰分揮發(fā)分固定碳含量豆秸5.103.1374.6517.12稻草4.9713.8665.1116.06玉米秸4.875.9371.9517.75高粱秸4.718.9168.9017.48谷草5.338.9566.9318.79麥秸4.938.9067.3619.35棉花秸6.783.9768.5420.71雜草5.439.4668.7116.40楊樹葉2.3413.6567.5916.42柳木（安徽）6.723.6777.1712.44楊木（安徽）6.263.5073.6816.56松木（安徽）6.250.7678.9514.04稻殼2.7115.869.3012.19常用的有機組成表示法-元素分析由于很難測定生物質(zhì)的有機化學結(jié)構(gòu)及存在形態(tài)，實際應用時，通常用元素分析的方法來了解生物質(zhì)的有機組成生物質(zhì)的元素分析(ultimateanalysis)概念：對生物質(zhì)中碳、氫、氧、氮、硫五種元素的總稱結(jié)果表示：用各種元素的質(zhì)量百分數(shù)表示?？扇假|(zhì)：C,H,S(SO2,SO3)（有機，無機，硫酸鹽硫）不可燃質(zhì)：N(NOx),O(內(nèi)部廢物)應用：原料特性研究，工業(yè)利用過程計算，環(huán)境評價碳碳是燃料中最基本的可燃元素，1kg碳完全燃燒時生成二氧化碳，可釋放出大約33858kJ熱量，固體燃料中碳的含量基本決定了燃料熱值的高低。生物質(zhì)中Cdaf44%～58%，而煤的形成年代愈長，碳元素含量愈高，泥煤Cdaf50%～60%，褐煤Cdaf60%～77%，無煙煤Cdaf90%～98%。碳在燃料中一般與H、O、N、S等元素形成復雜的有機化合物，在受熱分解（或燃燒）時以揮發(fā)物的形式析出（或燃燒）。此外有單質(zhì)形式固定碳和殘留灰渣中的碳。氫氫是燃料中僅次于碳的可燃成分，1kg氫完全燃燒時，能放出約125400kJ的熱量，相當于碳的3.5～3.8倍。氫含量多少直接影響燃料的熱值，著火溫度以及燃燒的難易程度。氫在燃料中主要以碳氫化合物形式存在，當燃料被加熱時，碳氫化合物以氣態(tài)揮發(fā)出來，所以燃料中含氫越高，越容易著火燃燒，燃燒得越好。含有大量氫的固體燃料在儲藏時易于風化，風化時會失去部分可燃元素，其中首先失去的是氫。氫在固體燃料中的含量很低，煤中約為2%～8%，并且隨著碳含量的增多逐漸減少；生物質(zhì)中約為5%～7%。在固體燃料中有一部分氫與氧化合形成結(jié)晶狀態(tài)的水，該部分的氫是不能燃燒放熱的；而未和氧化合的那部分氫稱為“自由氫”，它和其他元素（如碳、硫等）化合，構(gòu)成可燃化合物，在燃燒時與空氣中的氧反應放出很高的熱量。氮是生物體內(nèi)重要的營養(yǎng)元素，富含在植物體內(nèi)生長旺盛的部位。氮在高溫下與O2發(fā)生燃燒反應，生成NO2或NO，統(tǒng)稱NOx。NOx排放造成環(huán)境污染。但氮在較低溫度（800℃）與O2燃燒反應時產(chǎn)生的NOx顯著下降，而是呈游離態(tài)氮氣N2狀態(tài)。生物質(zhì)中含硫量極低，一般少于0.3%，有的生物質(zhì)甚至不含硫。1kg硫完全燃燒時，可放出9033kJ的熱量。生物質(zhì)中的硫主要是有機硫，來源于植物中蛋白質(zhì)和微生物中蛋白質(zhì)，由硫醚或硫化物等組成。生物質(zhì)中可能夾帶硫酸鹽硫，這部分硫性質(zhì)穩(wěn)定不計入元素分析的硫份中，而歸于灰分中氧、氮、硫氧存在于生物質(zhì)有機和無機組分中，和煤相比含量較高，對熱值無貢獻幾種木質(zhì)纖維素原料的元素組成和熱值原料種類元素含量（%）低位發(fā)熱量（kJ/kg）CHONS麥秸49.046.1643.411.050.3415371稻草48.875.8444.380.740.1713977玉米秸49.955.9743.120.830.1315547高梁秸48.636.0844.920.360.0115047稻殼46.206.1045.002.580.1414557玉米芯48.45.5044.300.30－14395花生殼54.96.7036.901.370.121417豆秸44.795.8143.445.850.1116154棉花秸49.85.7043.100.690.2215999松木52.35.838.80.2016811生物質(zhì)組成計算基準：不同狀態(tài)下的生物質(zhì)原料成分組成數(shù)據(jù)有變化，需要明確基準：收到基-AsReceived(ar):生物質(zhì)在所收到狀態(tài)下各成分的質(zhì)量百分組成；（應用基）空干基－AirDry(ad):在室溫20℃，相對濕度60％下經(jīng)干燥后各成分的質(zhì)量百分組成；（分析基）干燥基－Dry(d):把生物質(zhì)中水分除去后的各組份質(zhì)量百分組成；干燥無灰基－DryandAshFree(daf):把煤中水分、灰分除外的各組份質(zhì)量百分組成（可燃基）生物質(zhì)的組成基準水分M揮發(fā)分V固定碳Fc灰分AMfMadSrONHCCS1yA干燥無灰基（daf)干燥基(d)空氣干燥基(ad)收到基(ar)Mf外部水分，Mad內(nèi)部水分，Sr可燃硫（有機硫），Sly硫酸鹽硫（歸入灰分）生物質(zhì)元素分析計算基準收到基（應用基）:asreceivedbasis Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%空氣干燥基（分析基）:airdriedbasisCad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%干燥基:drybasis Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%干燥無灰基（可燃基）:dryash-freebasis最穩(wěn)定的基準，燃料分類依據(jù)Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%生物質(zhì)工業(yè)分析計算基準收到基:asreceivedbasis Mar+FCar+Var+Aar=100%空氣干燥基（分析基）:airdriedbasis FCad+Vad+Aad+Mad=100%干燥基:drybasis FCd+Vd+Ad=100%干燥無灰基（可燃基）:dryash-freebasis FCdaf+Vdaf=100%生物質(zhì)燃料的特性生物質(zhì)的發(fā)熱量生物質(zhì)的熱解和燃燒活性生物質(zhì)的發(fā)熱量概念：生物質(zhì)完全燃燒發(fā)熱量(kJ)單位質(zhì)量生物質(zhì)(kg)用于定量衡量生物質(zhì)中可燃物燃燒放出熱量（C,H,S)

單位質(zhì)量的物質(zhì)完全燃燒時所放出的熱量，稱為該物質(zhì)的發(fā)熱量（或稱熱值）。發(fā)熱量是以焦/克（J/g）或兆焦/千克（MJ/kg）為單位。1MJ/kg=1000J/g。注意：熱量和發(fā)熱量（或稱熱值）是兩個不同概念。測定方法（氧彈法）原理當要測某種可燃物質(zhì)的熱值時，只需將一定量的該物質(zhì)置于量熱體系中燃燒，測出量熱體系的溫升值，即可算出該物質(zhì)的熱值。將一定量的生物質(zhì)樣品放在一個密閉的容器中（俗稱氧彈），在過剩高壓氧存在的條件下（2.2-3.5*106Pa）使其完全燃燒放熱，并冷卻到燃料的原始溫度狀態(tài)下的放熱量。絕熱式量熱儀技術(shù)參數(shù)：測量范圍：0℃-65℃分辨率：0.0001℃測試精度：優(yōu)于國標GB/T213-2008測試時間：≤15分鐘電源電壓：AC220V±15%，50Hz氧彈容量：300mL充氧壓力：2.8-3.0MPa外水筒容量約65L內(nèi)水筒容量約2.1L熱容量約10500J/K

燃燒條件燃燒產(chǎn)物種類及其相態(tài)熱力學狀態(tài)CHSN氧彈內(nèi)CO2(g)H2O(I)H2SO4(I)HNO3(I)恒容狀態(tài)空氣中CO2(g)H2O(I)SO2(g)N2(g)恒壓狀態(tài)鍋爐中CO2(g)H2O(g)SO2(g)N2(g)恒壓狀態(tài)氧彈發(fā)熱量和高位（低位）發(fā)熱量Qgr=Qb-S、N生成酸的校正值Qad,gr=Qad,b-(95Sad,b+Qad,b)（為硝酸放熱比例）高位發(fā)熱量（Qgr)：將燃燒后所產(chǎn)生水蒸汽的潛熱計入低位發(fā)熱量（Qnet):不計水蒸氣潛熱關(guān)系：Qar=Qgr-25(M+9H)由于鍋爐排煙溫度下煙氣中的水蒸汽不會凝結(jié)，所以可利用熱量一般為Qnet水分對生物質(zhì)低位發(fā)熱量的影響生物質(zhì)（秸稈）的熱解特性生物質(zhì)的燃燒活性典型煤炭燃燒過程典型生物質(zhì)燃燒過程生物質(zhì)中無機雜質(zhì)及分析檢測生物質(zhì)的無機雜質(zhì)主要匯集在生物質(zhì)的灰分中，灰成分是表征燃料特性的一項非常重要的指標。通過燃料的灰成分組成可以判斷灰的熔融特性和燃料在爐內(nèi)的結(jié)渣沾污特性等。對于最常見的燃料煤來說，基于對其成灰過程的深入研究和大量經(jīng)驗數(shù)據(jù)積累，在特定條件下，甚至可以利用煤的灰成分計算煤灰熔融的4個特征溫度（DT、ST、HT、FT），另外還有大量基于煤灰成分分析數(shù)據(jù)的經(jīng)驗判據(jù)，如酸堿比、結(jié)渣指數(shù)等，可以直接指導燃燒裝置設計或者配煤作業(yè)。對于生物質(zhì)的灰成分分析目前一般沿用煤炭灰分析的方法和標準灰成分分析將燃料灰中的含量比較大的元素含量折算成氧化物的形式來表示，再將這些氧化物按照質(zhì)量百分比進行計算而得。在常規(guī)燃料特性分析中，Si、Ca、Fe、Mg、Al、Ti、K、Na這8種元素是分析標準中統(tǒng)一要求的測試項目，而對Mn、C、S、Cl、P這幾種元素因為在灰中含量較少，不同的標準有不同的要求煤和生物質(zhì)的灰成分測試結(jié)果灰樣Fe2O3MgOCaOTiO2Al2O3SiO2K2ONa2OSO3合計差值麥草0.512.093.02-na-0.9947.0225.811.733.5282.8717.13樹枝0.615.7525.31-na-4.097.12290.62.6275.124.9竹片1.544.020.85-na-0.2846.9622.30.532.0678.5421.46煤15.131.261.052.1127.0959.010.880.410.4897.422.58煤25.51.014.392.3532.4249.171.050.572.4398.891.11麥草、楊樹枝和竹片在600℃下成灰生物質(zhì)灰成分分析誤差分析針對煤的灰成分分析具有較高的可信度，各種氧化物總量接近100%，灰中主要成分為SiO2和Al2O3，差值部分可能是由于未檢其微量元素以及測試誤差等因素，對整體結(jié)果影響不大。但是幾種生物質(zhì)灰中的各組分之和僅有80%左右，所以針對煤炭的灰成分分析方法應用于生物質(zhì)存在適用性問題對生物質(zhì)灰進行了XRD測試誤差分析和改進生物質(zhì)灰中的KCl情況就有所不同，它無法用鉀和氯的氧化物來表示，由于KCl在生物質(zhì)灰中占有相當?shù)馁|(zhì)量份額，將鉀鹽中的鉀歸入鉀的氧化物必然會產(chǎn)生偏差生物質(zhì)中的堿金屬的量一般會多于氯的含量，根據(jù)水溶性堿金屬優(yōu)先與氯結(jié)合的原則，可以先通過氯的含量來確定KCl和NaCl的量，其中氯在KCl和NaCl中的比例要按照K、Na的摩爾比進行分配，與氯結(jié)合后剩余的堿金屬部分再表示為堿金屬氧化物名稱非堿金屬氧化物總和*KClNaClK2ONa2O合計差值麥草57.1536.141.703.010.8398.831.17樹枝45.5040.51