生物质颗粒燃料燃烧空气量计算
生物质燃料燃烧特性
生物质燃料燃烧特性
生物质由C、H、O、N、S等元素组成，是空气中CO2、水和阳光通过光合作
用的产物，且有挥发份高，炭活性高、S、N含量低（S0.1%--1.5%，N0.5%--3%，）灰分低（0.1%--3.0%）等特点，生物质燃料中可燃部分主要为纤维素、半
纤维素、木质素、按质量计量，纤维素占40%--50%，半纤维素20%--40%，木质
素占10%--20%。
由于与化石燃料特性不同，生物质燃料的燃料机理、反应速度及燃料产物成分与化石燃料的相比都有较大的差别。
生物质燃料的燃烧过程主要分为挥发份的析出，燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立阶段。
其燃烧过程的特点：
①水分含量多，燃料需要较高的干燥温度和较长的干燥时间，产生的'烟气体
积较大，排烟损失较高。
②燃料的密度小，结构松散，迎风面积大，易吹起，悬浮段燃烧份额较大。
③发热量低，灰熔点低，炉内温度水平低，组织稳定的燃烧比较困难。
④由于挥发份高，燃料着火温度较低，一般在250—350℃温度下挥发份便大
量析出并开始剧烈燃烧，此时若空气量不足，会增大化学不完全燃烧损失。
⑤会犯分析出燃尽后，受到灰烬包裹和空气渗透困难的影响，焦炭颗粒燃尽
困难，燃烧过度缓慢，如不采取适当的必要措施，将会导致灰烬中残留较多的余碳，增大机械不完全燃烧损失。
⑥秸秆等部分生物质燃料含氯量较高，因此需要对床层部分结构和运行工况
加以特殊考虑，防止其对床层部分的腐蚀。
由此可见，生物质燃烧设备的设计和运行方式的选择应从不同种类生物质燃料特性出发才能保证生物质燃料设备运行的经济性和可靠性，提高生物质开发利用的效率。
新型下吸式生物质气化炉的研制
下吸式气化炉的示意图如图1 所示，生物质及空气由上部进入，生物质产出气由下部排出。
图1 下吸式气化炉示意图
下吸式气化炉的工作原理如图2。生物质进入到气化炉内后最初在物料的最上层，即处于干燥区内，在干燥区物料由于受外腔里的热气体及内胆里热气体的热辐射作用，物料吸收热量，生物质内的水分蒸发出去，变成干物料。随着物料的消耗干燥区物料向下移动进入裂解区，裂解区的温度高，达到了挥发分溢出温度，生物质在裂解区开始裂解，产生挥发分气体，干生物质逐渐分解为炭、挥发分及焦油等成分。而生成的炭随着物料的消耗继续下移落入氧化区，空气气化剂一般在氧化区加入。在氧化区，裂解区生成的炭与气化剂中的氧进行燃烧反应生成二氧化碳、一氧化碳，并放出大量的热量，这些热量是整个生物质气化全过程顺利进行的保证。在反应中没有消耗掉的炭继续下移进入还原区，在还原区，与裂解区及氧化区生成的二氧化碳发生还原反应生成一氧化碳；炉内水蒸气也会与炭反应生成氢气和一氧化碳，灰渣则排入灰室中。下吸式气化炉的还原区温度为800℃，氧化区温度达1100℃，裂解区温度为500℃～700℃，干燥区温度约为300℃［4］。
新型下吸式生物质气化炉的研制
宋龙朝;王科社;索双富;王冬;李德生
【摘 要】介绍了下吸式生物质气化炉的原理,并设计了一种新型生物质气化炉.该生物质气化炉结构简单,操作方便,便于加工制造,且产气中杂质较少.为了解决炉壁温度过高的问题,还专门设计了排水散热装置,提高了安全性.
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2013(000)002
［8］ 王冬，等.一种以生物质还原二氧化锰矿系统的运行平衡量分析［J］.机械设计，2012（29）:193-195.
［9］ 程冠华，等.用于双燃料发动机的移动层下吸式生物质气化炉及净化系统［J］.农村能源，1998（6）:18-22.
生物质颗粒的低位热值
生物质颗粒的低位热值生物质颗粒是由各种生物质原料压缩而成的密度高、热值高、易于运输和储存的燃料。
生物质颗粒的低位热值是衡量其燃烧能力的一个重要指标。
那么，什么是生物质颗粒的低位热值，它对生物质颗粒的应用有哪些影响呢？一、低位热值的定义低位热值（lower heating value，简称LHV），又称为净热值（net heat value），是指当燃料完全燃烧时，将发生的能量中在液态水形成前，由燃料释放出来的能量，即除水的蒸汽热外，在常压下导致的能量值。
低位热值通常用大卡/克（kcal/g）或焦耳/克（J/g）来表示。
二、低位热值的影响因素1. 原料种类不同种类的生物质原料，在生长环境、化学组成、密度等方面都存在差异，因此燃烧后的低位热值也有所不同。
在木材颗粒、秸秆颗粒、芦苇颗粒等生物质颗粒中，木材颗粒的低位热值通常较高。
2. 处理方法生物质颗粒的制造过程中，包括原料切碎、干燥、细碎、压缩等多个步骤，每个步骤的处理方法和条件都会对生成的颗粒的低位热值产生影响。
在干燥过程中，温度过高会使得原料木材内部的半纤维素和木质素分解，从而降低颗粒的低位热值。
3. 粒径大小生物质颗粒的粒径大小对颗粒的低位热值也有影响。
通常来说，粒径越小，颗粒的复杂表面积就越大，与空气接触的面积也就越大，这样颗粒的燃烧速度更快，低位热值也会随之降低。
4. 湿度湿度是指生物质颗粒中含水量的大小，它对颗粒的低位热值也有较大影响。
通常来说，湿度越高，颗粒中的水分越大，燃烧时释放的能量也就越少。
在生产过程中要尽量控制湿度，减少水分含量。
1. 燃烧能力低位热值是衡量生物质颗粒燃烧能力的重要参数，它反映了颗粒中所含有可燃物质的多少和燃烧所产生的能量。
在选用生物质颗粒作为燃料时，需要考虑其低位热值是否符合要求，以满足热能需求。
2. 能源利用效率在生产中，生物质颗粒的低位热值直接影响能源的利用效率。
低位热值越高，颗粒所携带信息更多，能够产生更多热能，因此能源利用效率也就越高。
生物质颗粒燃烧器的设计与性能测试
生物质颗粒燃烧器的设计与性能测试夏许宁;刘圣勇;刘洪福;管泽云;翟万里;王鹏晓;刘霞【摘要】针对生物质颗粒燃烧器燃烧不充分及燃烧效率低等问题,设计了一款小型生物质颗粒燃烧器.该燃烧器换热量为0.5 t/h,进料量为20kg/h,并采用三次配风系统,设置7个配风口.本研究对小麦、玉米、水稻3种作物的秸秆制成的生物质颗粒燃料进行了锅炉换热试验.试验结果表明:小型生物质颗粒燃烧器采用的三级配风系统配风均匀分布,满足燃料的充分燃烧;3种颗粒燃料燃烧效率均在95％以上,最终的结渣率均不超过5％,燃烧产物达到环保标准.该设计为生物质颗粒燃烧器的应用与推广提供了理论依据.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2017(039)001【总页数】5页(P227-231)【关键词】生物质颗粒成型燃料;燃烧器;三级配风;锅炉【作者】夏许宁;刘圣勇;刘洪福;管泽云;翟万里;王鹏晓;刘霞【作者单位】河南农业大学生物质能源河南省协同创新中心,郑州450002;河南农业大学生物质能源河南省协同创新中心,郑州450002;河南农业大学生物质能源河南省协同创新中心,郑州450002;河南农业大学生物质能源河南省协同创新中心,郑州450002;河南农业大学生物质能源河南省协同创新中心,郑州450002;河南农业大学生物质能源河南省协同创新中心,郑州450002;滑县环境保护局,河南滑县456400【正文语种】中文【中图分类】S218;S216.2由于化石燃料的日益减少及燃烧化石燃料带来的环境污染等问题，造成了能源危机和环境危机，而生物质燃料因其可再生、零污染、储量大等优势引起世界的关注[1]。
生物质颗粒成型燃料主要以农林废弃物为原料，采用机械加压的方法，把松散的生物质原料压缩为体积小、密度大、便于运输的成型燃料[2]。
生物质颗粒成型燃料因其质地均匀且耐燃烧、点火容易、燃烧效率高且燃烧稳定，以及燃烧产物污染小等优点[3]，广泛用于各种燃烧设备中。
生物质颗粒碳排放指标
生物质颗粒碳排放指标随着全球对可再生能源的需求日益增加，生物质颗粒作为一种重要的可再生能源，受到了广泛关注。
然而，作为能源的一种形式，生物质颗粒也会产生一定的碳排放。
本文将从生物质颗粒的碳排放指标出发，对其进行详细介绍，并探讨如何降低生物质颗粒的碳排放。
一、生物质颗粒的碳排放指标1. 碳排放来源生物质颗粒的碳排放主要来自两个方面：生物质的生长过程中吸收的二氧化碳和生物质的燃烧过程中释放的二氧化碳。
生物质颗粒的碳排放指标是衡量这两个过程中产生的碳排放量的指标。
2. 生物质颗粒的碳排放系数生物质颗粒的碳排放系数是指单位重量生物质颗粒所产生的二氧化碳排放量。
不同类型的生物质颗粒具有不同的碳排放系数，主要受到生物质的种类、含碳量和燃烧效率等因素的影响。
3. 生物质颗粒的碳排放因子生物质颗粒的碳排放因子是指单位能量生物质颗粒所产生的二氧化碳排放量。
由于生物质颗粒的能量含量存在差异，所以使用碳排放因子可以更准确地评估生物质颗粒的碳排放量。
二、降低生物质颗粒的碳排放1. 选用低碳种类的生物质不同种类的生物质颗粒具有不同的碳排放系数，因此，在生物质资源利用过程中，选择低碳种类的生物质是降低生物质颗粒碳排放的关键。
例如，废弃农作物秸秆、木屑等具有较低的碳排放系数，可以作为生物质颗粒的原料。
2. 提高生物质颗粒的燃烧效率生物质颗粒的燃烧效率直接影响其碳排放量。
通过优化燃烧设备和改进燃烧工艺，可以提高生物质颗粒的燃烧效率，减少二氧化碳的排放。
例如，在生物质颗粒的燃烧过程中加入氧化剂，可以增加燃烧温度，提高燃烧效率。
3. 推广生物质颗粒的联合利用生物质颗粒的联合利用可以进一步降低碳排放。
例如，将生物质颗粒用于发电和供热系统，可以实现能源的综合利用，减少对传统能源的依赖，降低碳排放。
4. 发展碳捕集和储存技术生物质颗粒的碳排放可以通过碳捕集和储存技术进行控制。
碳捕集技术可以将生物质颗粒燃烧过程中产生的二氧化碳捕集并封存，避免其进入大气。
生物质燃料锅炉风量计算
生物质燃料锅炉风量计算
@理论空气需要量（V0）的计算
a. 对于固体燃料（由于生物质颗粒燃料原料不同热值、成分均不同，目前国家标准及科研成果尚未得出生物质颗粒的燃煤兑换当量及理论空气需要量，所以无法准确计算。
）
当
当
QL
@
1t
2t
3t
@
C+O2=CO2（氧化燃烧——放热反应）
H2O=H2O（物态变化——汽化）
依据物质守恒，其中生物质燃料物质摩尔量不变：
一吨生物质燃烧，按含水率10%计。
（不考虑其他成分的杂质）
产生的气态物质摩尔量为：
N CO2=900*1000/12=75000mol
N H2O=100*1000/18=5555.6mol
总计摩尔量为：80555.6mol
按照摩尔体积计22.5L/mol（国标）：
燃烧生成的烟气总体积为：80555.6*22.5L/mol=1812.5m3
3
3/h （风速
参考对照《工业锅炉配套风机型号表》，发现1t燃煤锅炉风机配套风量取值为6000m3/h，由于生物质燃料颗粒热值低于燃煤，所以锅炉燃烧需消耗更多燃料及氧气，
而现行标准中均为燃煤的匹配计算，所以，本计算结果可作为生物质燃烧颗粒锅炉风量计算及风机配型的选型依据。
1t生物质燃料引风机风量：8523m3/h
参考文献：
《锅炉送、引风机的参数确定》
《生物质颗粒燃料的规格参数》
《锅炉房实用设计手册》
《工业锅炉配套风机型号》。
第六章 生物质的直接燃烧
第6章生物质的直接燃烧燃料是通过燃烧将化学能转化为热能的物质，由燃料获取的热能在技术上是可以被利用的，在经济上是合理的。
生物质的燃烧是最普通的生物质能转换技术，它大体上可以分为炉灶燃烧、炕连灶燃烧和锅炉燃烧、炉窑燃烧等，其主要目的就是取得热量。
而燃烧过程产生的热量的多少，除与生物质本身的热值有关外，还与燃烧的操作条件和燃烧装置的性能密不可分。
因此，本章在介绍燃料燃烧计算的基础上，介绍几种生物质的燃烧设备。
6.1生物质燃烧的反应热力学和化学平衡所谓燃烧就是燃料中的可燃成分和氧化剂(一般为空气中的氧气)进行化合的化学反应过程;在反应过程中强烈放出热量，并使燃烧产物的温度升高。
尽管可燃成分并不是以元素形式存在，而是复杂的化合物，与氧发生燃烧反应产生一系列的化合分解反应，伴随热量的释放，但是作为物质平衡和能量平衡，可以通过可燃质元素及其化合物的热化学方程式计量，这些热化学方程式仅表示反应物与生成物之间的数量变化关系，与实际的反应历程无关。
6.1.1燃烧热力学生物质主要由碳、氢、氧三种主要元素和其他少量元素如硫、氮、磷、钾等组成。
在生物质中，磷、钾两种元素含量少且通常以氧化物的形式存在于灰分中，一般计算时不考虑。
由于氧不属于可燃成分，所以生物质的燃烧计算实际上是生物质中碳、氢、硫、氮及其化合物的反应与燃烧的计算。
生物质燃烧中，由于温度较低，一般认为大部分氮元素以N2的形式析出。
而硫的含量极低，有的生物质、甚至不含硫，所以生物质燃烧实际上就是C、H元素的化学反应和燃烧反应。
生物质燃烧时，生物质中C、H元素可能发生的化学反应及其反应热，见表6-1。
表6-1 生物质中的C、H元素的化学反应及反应热6.1.2化学反应平衡由于生物质中C、H、O元素占绝大多数，其他元素如N、S等数量较少，但后者经氧化反应后，产物是NOx、SOx。
这些产物对环境产生严重污染。
因此，尽管在热力学上研讨NO/空气、NO/ NO 2、SO 2/ SO 3的平衡也是同等重要的，但由于它们的真实含量是非常低的，所以在生物质的燃烧中通常不对这些组分的平衡关系加以讨论。
生物质颗粒燃料层燃燃烧的FLIC数值模拟与分析
生物质颗粒燃料层燃燃烧的FLIC数值模拟与分析马括;邬思柯;王小聪;熊义;陈洪君;楼波【摘要】通过FLIC数值模拟软件对中国南方地区某台生物质层燃锅炉进行了数值模拟研究,获得固相温度分布、空间烟气温度分布以及主要烟气成分沿床长的变化规律.模拟结果表明,生物质层燃炉燃烧主要分3个阶段,依次为水分蒸发段(0～0.5 m)、挥发分逸出燃烧段(0.3～1.7 m)和固定碳燃烧段(0.6～2.2 m).生物质中挥发分比例高,逸出后床层高度明显降低.沿炉膛长度方向0.5～1.7 m处为高温烟气区域,温度达1 100～1 670 K.针对不同燃烧段的特点,提出了相应的供风策略,如在挥发分逸出燃烧段供风80％～90％,在固定碳燃烧段供风10％～20％,降低烟气热损失,保证生物质燃烧效率,并建议根据烟气温度设计炉拱角度,加强炉拱对水分蒸发段辐射,加快燃料利用过程.模拟结果对生物质层燃炉的运行与设计提供了参考.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2015(033)005【总页数】5页(P766-770)【关键词】生物质;层燃炉;燃烧模拟;优化【作者】马括;邬思柯;王小聪;熊义;陈洪君;楼波【作者单位】广州特种承压设备检测研究院,广东广州510663;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640;广州特种承压设备检测研究院,广东广州510663;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TK6;TK16;S216.2面对资源枯竭、环境污染等问题，使用可再生的替代能源已成为各国关注的焦点。
生物质燃烧具有CO2零排放量、SO2及NOx生成量低等特点，使得生物质具有可再生能源与绿色能源的优势[1]~[4]。
用现代技术开发利用生物质能，解决人类面临的经济增长和环境保护的双重压力，对于促进社会经济的发展和生态环境的改善具有重大意义[5]。