原标题：生物质颗粒燃料理化特性研讨
摘要：
以河北黄骅区域特有的多种生物质为质料，制成生物质颗粒，依照国标的要求，剖析了不同生物质颗粒的密度、机械强度、含水量、焚烧热值、蒸发分含量、灰分含量、灰分成分等特性目标；测定成果表明：生物质颗粒的密度在1.1~1.3g/cm3之间，焚烧热值在3500~5000cal/g之间，折合规范煤当量0.50~0.71，蒸发分含量为41.5%~45.3%之间，灰分含量为0.8%~4.2%之间；其间，黄花松等松木的热值高，灰分含量低，灰分中硅含量较高，灰较松懈；枣核等农产品下脚料热值、灰分含量居中，灰分中碱金属含量高，存在部分结渣现象；芦苇等野生植物热值较低、灰分含量高，灰分中硅酸盐、碱金属盐含量都高，灰渣呈琉璃状。
导言
生物质颗粒燃料由于具有质料廉价、来历广泛、可再生等杰出长处，遭到广阔研讨者的重视，并得到政府的大力支撑。胡谢利等在文献中报导了生物质燃料制备技能的研讨进展，我国《可再生能源开展“十三五”规划》中明确规定持续支撑生物质颗粒燃料的开展。
现有关于生物质颗粒燃料的文献报导都是以区域性很强的部分生物质为研讨方向，研讨成果的运用场景规模存在区域特性，如烟杆、甘蔗渣等，仅适用于南边产烟、产糖区域。尽管我国生物质资源很丰厚，但品种繁复，性质各异，散布不均，研讨成果很难在全国规模内推行，因而，关于生物质颗粒燃料的研讨，只能以区域为特征，任重而道远。
河北省沧州黄骅区域，地处滨海，生物质资源很丰厚，但针对该区域特有生物质的研讨还未见报导。经过选用河北沧州黄骅区域常见的木器加工下脚料（黄花松、樟子松等）、农产品加工下脚料（枣核、栗子壳等）、农作物秸秆（玉米秸秆、玉米芯等）、野生植物秸秆（红荆条、芦苇等）多种生物质为质料，制成生物质颗粒燃料，调查了其多种理化特性，为沧州区域生物质能源的合理运用供给了科学的根据。
1.试验部分
1.1试验进程
1.1.1生物质颗粒的制备进程
首要制备设备及仪器：破坏机，制粒机。
首要制备进程：将多种生物质质料别离进行暴晒枯燥，用破坏机将质料破坏至颗粒最大尺度长度<1cm，将破坏后的物料参加制粒机的料仓，制备圆柱形生物质颗粒。操控颗粒直径为0.8cm，调整颗粒长度约为2cm。
1.1.2生物质颗粒燃料理化性质的测定
首要设备及仪器：MKM-2000B型密封焦炭转股试验机；LDRL-3000C型热值仪。
（1）密度的测定。
先将生物质颗粒称重，记载分量m，然后将称重后的颗粒放入装有部分水的量筒中，待颗粒彻底浸没后，记载水面上涨体积V。生物质颗粒的密度按式（1）核算：
（2）机械强度的测定。
用转鼓试验机，按国标GB/T2006-1994《冶金焦炭机械强度的测定办法》测定。核算破碎率，用来表明生物质颗粒的抗碎和耐磨强度。
（3）含水量的测定。
全水剖析含水量及内水剖析含水量均用热值仪测定。
（4）焚烧热值的测定。
选用热值仪，依照国标GB 213-2008《煤的发热量测定办法》测定。干基热值用以下数据折算：
（5）蒸发分含量的测定。
参照德国规范EN15148-2009、DINEN15148-2010《固体生物燃料·蒸发分含量的测定》，将分量为m1的生物质颗粒放入坩埚中，参加少数水（以便在蒸发阶段驱赶空气），盖盖密封，放入马弗炉中，缓慢升温至150℃，恒温15min，至充沛枯燥，然后逐步升温至600℃，保持30min，充剖分出蒸发分，天然冷却至室温，称量剩下固体的分量m2，蒸发分含量h按下式核算：
（6）灰分含量的测定。
将分量为m1的生物质颗粒放入陶瓷表面皿中，然后放入马弗炉，缓慢升温至600℃，保持30min，充沛焚烧，天然冷却至室温。称量剩下固体的分量m2。灰分含量h2按下式核算：
（7）灰分成分的测定。
选用发光光谱法测定灰分中元素的含量，测定成果用丰度表明（原子个数的份额）。
1.2成果与评论
1.2.1各种生物质颗粒的物理功能
测定了8种生物质颗粒燃料的密度、机械强度、水分含量等物理功能见表1。
由表1可知，8种生物质颗粒的密度均在1.1~1.3g·cm-3，密度比水大，因而可以用盛水的量筒测定颗粒的体积，松木、枣核颗粒密度稍大，秸秆、野生植物颗粒密度较小；密度大的颗粒，有较小的破碎率，机械强度较高；全水剖析含水量不同较大，这是受物料特性和枯燥环境的影响，因而，在核算焚烧热值时，扣除了含水量的影响，折组成干基热值，更有可比性；内水剖析含水量比较挨近。
1.2.2各种生物质颗粒的焚烧功能
测定了8种生物质颗粒燃料的焚烧热值、蒸发分含量、灰分含量等焚烧功能，成果见表2。
由表2可知，8种生物质颗粒燃料，扣除外水分后的焚烧热值为3500~5000cal/g，其间，松木的热值最高，秸秆和野生植物次之，栗子壳的热值最低；蒸发分含量为41.5%~45.3%，松木最高，芦苇和栗子壳最低；灰分含量为0.8%~4.2%，芦苇和红荆条最高，松木最低。
1.2.3典型生物质颗粒的灰分成分剖析
由表1可知，黄花松、樟子松等含油量较高的木材，灰分含量低，玉米秸秆灰分含量次之，枣核、栗子壳等农作物加工下脚料的灰分含量较高，红荆条、芦苇的灰分含量很高。从灰分的外观上看，松木材、秸秆的灰分松懈，在流化炉中可被引风机轻松吸走；农产品下脚料的灰分较聚会，但简单打散，有细微结渣现象；野生植物芦苇的灰分聚会严峻，并构成许多琉璃珠状的灰渣。选定外观天壤之别的3种典型灰分（黄花松灰、枣核灰、芦苇灰），用发光光谱法测定其间元素含量，成果见表3。
由表3可得，黄花松的灰分首要以氧化物的方式存在，并存在部分硫酸盐和氯化物；Si含量较高，约占已检出阳离子总数的29%；其他碱性阳离子散布较均匀，铝铁含量较低。
枣核的灰分首要以氧化物的方式存在，也存在部分硫酸盐和氯化物，Si含量一般，碱金属阳离子（Na、K）含量高，约占已检出阳离子总数的60%以上。因碱金属的熔点低，所以在焚烧时易熔融，有部分结渣现象。
芦苇的灰分首要以氧化物、硅酸盐的方式存在，也存在少数硫酸盐和氯化物。Si含量超高，氧含量也很高，所以估测为硅酸盐含量高，由于芦苇的成长环境为盐碱地，尘土多，相关于其他质料单位分量的芦苇，与环境触摸的表面积大，吸附尘土的能力强，这些尘土在焚烧后都以硅酸盐的方式留在灰渣中。
别的，除吸附尘埃的要素外，碱金属（Na、K）含量也较高，由于芦苇成长的盐碱地中NaCl、KCl含量高，因而，芦苇中必定碱金属含量高，而碱金属的熔点低，在焚烧时易熔融，2种要素结合在一起，芦苇焚烧的结渣现象严峻，构成很多琉璃珠状灰渣，并粘结在一起，乃至阻塞流化炉的进风口，应经过改善炉具结构等办法处理。
2.结语
选用8种代表性的质料制成生物质颗粒，经测定其理化功能及焚烧特性，得出如下定论：
（1）生物质颗粒的密度为1.1~1.3g·cm-3之间，黄花松、樟子松、枣核制成的生物质颗粒，密度较大，玉米芯、红荆条、芦苇制成的生物质颗粒密度较小；密度大的生物质颗粒，具有较低的破碎率，机械强度较高。
（2）干基生物质颗粒（扣除外水）的焚烧热值为3500~5000cal/g，其间，松木的热值最高，秸秆和野生植物次之，栗子壳的热值最低；蒸发分含量为41.5%~45.3%，松木最高，芦苇和栗子壳最低；灰分含量为0.8%~4.2%，芦苇和红荆条最高，松木最低。
（3）经过测定灰分中元素的丰度，得知灰分首要由氧化物、氯化物、硫酸盐、硅酸盐等组成。以黄花松为代表的松木灰中，SiO2、硅酸盐含量较高，松木灰较松懈；以枣核为代表的农产品下脚料灰中，钾、钠等碱金属含量高，因碱金属盐类的熔点低，所以灰分存在部分结渣现象；以芦苇为代表的野生植物灰中，硅酸盐含量高、碱金属盐含量也高，2种要素结合在一起，致使灰分中构成很多琉璃珠状灰渣，并粘合在一起，构成大块灰渣。
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