水分的存在使生物燃料中可燃物质含量相对降低,降低了燃料发热量。水分含量过大时还会影响燃料燃烧,使其着火比较困难,不完全燃烧热损失加大。~般来说,热解气化工艺希望使用水分含量较低的原料以保证热化学操作的稳定,但水分参与反应有时会提高气体产物的质量。在生物质压缩成型过程中,水分含量对于成型质量也至关重要,必须将含水量控制在一定范围内才能得到质量较好的颗粒燃料。
7.灰分
灰分是燃料中不可燃烧的杂质。在所有可燃物质完全燃烧以后,燃料中矿物质经过一系列分解、化合等复杂反应,变成灰分。灰分来自于原料中矿物质,但其组成或质量与原料中矿物质不完全相同。灰分可以分为外部杂质和内部杂质,外部杂质是在收获、运输和储存过程中混入的矿物、沙和泥土等,内部杂质是生物质本身所包含的矿物质成分,如硅铝酸盐、二氧化硅和其他金属氧化物等。
二、燃料工业分析成分
燃料的工业分析成分包括挥发分、固定碳、灰分和水分四项,其中挥发分和固定碳含量是表征燃烧特性的重要指标。生物质热解实际上就是以挥发分及其衍生物,或者以析出挥发分后的木炭作为目标产品的。在生物质气化工艺中,挥发分也扮演着比在煤炭气化中更为重要的作用。
1.挥发分
干燥的生物燃料在隔绝空气条件下加热至一定温度时,析出的气体物质称为挥发分。挥发分不是以即有状态存在于燃料当中,而是在燃料加热中形成的。挥发分由各种有机化合物、氢气、一氧化碳和硫化氢等可燃气体和少量的氧气、氮气和二氧化碳等不可燃气体组成。挥发分在数量上不包括燃料中游离水分蒸发的水蒸气。挥发分的含量多少与燃料中有机质组成和性质有密切关系,挥发分离的燃料易于着火,燃烧稳定但火焰温度较低。燃料挥发分含量对于热化学转换过程有着重要影响。
2.固定碳
对生物燃料加热,使挥发分析出后剩余的固体物质称为木炭(或半焦),木炭中含有的碳元素称为固定碳。木炭质量减去灰分质量,就是固定碳质量。固定碳是相对于挥发分中的碳而言的,是燃料中以单质形式存在的碳。固定碳需在较高温度下才能着火燃烧,所以固定碳含量越高,越难以燃烧和燃烬。
三、生物燃料的生物化学成分
生物质含有的碳、氢、氧元素并不是以单质形式存在,而是组成各种大分子的聚合物。一般来说,生物质由纤维素、半纤维素、木质素以及少量的灰分和提取物组成,其中纤维素和半纤维素是碳水化合物,木质素则是由碳水化合物通过一系列生物化学反应合成的。在温度较低(500℃以下)的热化学过程中,它们的热解行为影响了反应方向和产物生成。而在温度更高的气化和燃烧中,它们的化学结构完全被打碎,不再显著地影响反应过程。
1.纤维素
纤维素是植物细胞壁的主要成分。纯纤维素是无色无味的白色丝状物,不溶于水和一般有机溶剂,但溶于浓盐酸和浓硫酸,也可以酸水解降解、氧化降解、碱性降解、微生物降解、热降解和机械降解。纤维素是自然界中数量最大的有机化合物,也是一种最丰富的可再生资源,占植物界碳含量的50%以上。
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