生物質(zhì)顆粒燃料是型煤中的一種新產(chǎn)品，它具有一般型煤的粒度均一、燃燒時通風良好等特點。另外，生物質(zhì)顆粒燃料揮發(fā)分高，容易著火和點燃；透氣性好，在燃燒過程中形成微孔，增大了與空氣的接觸面積，因而能夠充分燃燒；機械強度高，便于貯存運輸。開發(fā)生物質(zhì)顆粒燃料不僅能夠有效利用價格低廉而銷路欠佳的粉煤，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益，而且能夠改善低揮發(fā)分煤的燃燒性能，充分利用大量廢棄或就地焚燒而污染環(huán)境的農(nóng)作物秸桿，具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益，富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機、
秸稈顆粒機、秸稈壓塊機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
城郊選煤廠生產(chǎn)的無煙煤主要用于化肥造氣、火力發(fā)電等。目前造氣塊煤價格昂貴且供不應求，但末煤價格較低，塊、末煤差價大于200元／t。城郊選煤廠為了拓展其末煤利用途徑，試驗研究了利用無煙煤生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料。
1、試驗過程
1.1試驗原料
(1)原料煤為城郊選煤廠粒度<3mm的洗精煤。經(jīng)烘干處理后試驗用煤的工業(yè)分析結果為：水分1.08%，灰分9.6%，揮發(fā)分7.81%，固定碳81. 51%。
(2)生物質(zhì)為玉米秸稈，取自焦作農(nóng)村。干燥后經(jīng)農(nóng)用粉碎機粉碎至3mm以下。
(3)粘結劑的選擇以來源廣、市場易購和易加工為原則，由3種有機和1種無機組分加工而成。
1.2試驗設備
(1)稱量設備：普通托盤天平，用于稱量原料煤；BS124s電子天平，由北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)，用于稱量粘結劑。
(2)成型設備采用河南鞏義長城機械廠生產(chǎn)的雙輥單壓式對輥成型機，輥輪直徑360mm，電機功率7. 5kW。
1.3型煤加工
1.3.1試驗方案
本試驗采用了4種粘結劑組分，第一種組分YCI的添加量占型煤總重量的4%～8%，第二組分YC2占1.5%～7%，第三組分YC3占0.5%～2%，第四組分YC4占0～1.5%。原料煤占總重量的86%～93. 5%，生物質(zhì)占1%～3%。試驗方案如表1所示，根據(jù)不同的粘結劑組分、煤及生物質(zhì)添加量，共進行了29次試驗。在1到29號試驗中，依次以4個為一組，共分為7組（第7組為5個試驗）。進行試驗的原則是：
(1)在前一組試驗結果的基礎上，制定后一組試驗方案；
(2)試驗過程中首先考慮型煤的性能指標，暫不考慮成本。只在得到較好性能指標的型煤時才考慮成本，看粘結劑中有機、無機成分的比例，盡可能減少粘結劑用量，尤其是無機成分的用量，以節(jié)約成本、提高型煤含碳量和熱值。
1.3.2加工過程
由于每組試驗的原料量較少，型煤加工過程中的稱料、攪拌等采用手工完成，成型工藝采用工業(yè)用成型機。型煤加工過程為：
(1)按表1中配方規(guī)定的比例分別稱取原料煤、玉米秸稈和粘結劑；
(2)將所有稱得的組分在塑料容器中混勻；
(3)待所有干物料混合均勻后，加入一定量的水繼續(xù)混合，直至水分在物料中分散均勻；
(4)將混勻的物料放入對輥成型機中成型：
(5)成型后的煤球自然風干3-4d，即得生物質(zhì)顆粒燃料樣品。
2、型煤質(zhì)量分析
2.1型煤強度
型煤強度包括抗壓強度和跌落強度�？箟簭姸仁侵竼蝹�型煤承受外載的能力，即單個型煤受外力壓迫直至碎裂時所能承受的最大壓力，一般以N/個表示。由于型煤是大宗商品，在運輸和使用過程可能將經(jīng)受跌落、碰撞等沖擊載荷。因此，衡量型煤強度的另一個指標是跌落強度，即型煤從一定高度落下而不破碎的強度，它是衡量型煤抗破碎的能力指標。
型煤抗壓強度的測試方法參照中華人民共和國煤炭行業(yè)標準(MT/1 748-1997)進行。有研究表明，型煤冷態(tài)抗壓強度大于400N/個，即可滿足工業(yè)要求。
從表2可以看出，試驗研究制得的29個型煤樣品中，有14個型煤樣品的抗壓強度達到400N/個以上，滿足工業(yè)應用對型煤抗壓強度的要求。
型煤跌落強度的測試參考中華人民共和國家標準( GB/T 15459-1995)進行。由表2可以看出，本研究中型煤樣品的跌落強度均>90%，具有良好的抗沖擊能力，完全能滿足長途運輸和裝卸的要求。
2.2型煤防水性
型煤是大宗商品，在運輸或露天堆放時可能會遭受雨淋、水泡等情況。為了滿足運輸和儲存要求，型煤應具有一定的防水能力。型煤的防水性一般以浸水強度和浸水復干強度表示，根據(jù)中華人民共和國煤炭行業(yè)標準(MT/1 749-1997)來測定型煤浸水強度和浸水復干強度。
本試驗研究的型煤樣品浸水強度和復干強度的測試結果如表3所示。從中可以看出，型煤浸水強度約為103 - 158 N/個，其中24、25號試驗型煤的浸水強度最高，分別達到158N/個和146N/個，基本可以滿足露天存放和長途運輸要求。型煤浸水復干強度都比原型煤冷態(tài)強度有所提高，且24、25號實驗型煤的浸水復干強度最高，分別達775N/個和675N/個，說明該型煤具有良好的防水性能。
2.3型煤熱穩(wěn)定性
型煤熱穩(wěn)定性是指型煤在高溫條件下保持原來粒度大小的能力，是造氣型煤的重要指標之一。型煤熱穩(wěn)定性差，在氣化過程中將裂成小塊或粉末，增加爐內(nèi)氣體流動阻力和帶出物量，降低氣化效率；嚴重時可能造成結渣，破壞氣化過程，甚至引起停爐事故。
本試驗研究中僅對抗壓強度大于400 N/個的型煤樣品進行了熱穩(wěn)定性測試，結果如表4所示。從表中可以看出，型煤的熱穩(wěn)定性較差，如果用作造氣型煤，其熱穩(wěn)定性需要提高，但作為鍋爐型煤，熱穩(wěn)定性基本可以滿足要求。
2.4型煤的工業(yè)分析
本試驗對抗壓強度大于400 N/個的型煤樣品進行了工業(yè)分析，結果見表5。與原煤工業(yè)分析結果相比，生物質(zhì)顆粒燃料的揮發(fā)分高于原料煤，用作鍋爐型煤時有利于降低著火點，提高燃燒性能；用作造氣型煤可以提高反應活性。但煤炭造氣實踐證明，揮發(fā)分高的煤氣化過程中容易結焦，并產(chǎn)生煤焦油，煤焦油進入煤氣中可能阻塞管路。因此，利用高揮發(fā)分煙煤氣化時，需要進行破粘處理或在專用煙煤氣化爐中進行，不適合在無煙塊煤氣化爐內(nèi)使用。而生物質(zhì)顆粒燃料揮發(fā)分增加主要是由于生物質(zhì)中受熱易分解的組分在高溫下分解所至，其組分是否會產(chǎn)生煤焦油，或在氣化過程中是否會結焦有待進一步研究。由于生物質(zhì)中的固定碳含量遠低于煤炭，因此生物質(zhì)顆粒燃料的固定碳含量也低于原煤。但所有樣品的固定碳含量都大于70%，達到了氣化用煤二級標準(70%～75%)的固定碳指標。因此，可以作為良好的氣化型煤。
3、生物質(zhì)顆粒燃料的最佳配方
根據(jù)型煤各性能指標的測試結果，從型煤強度、防水性和工業(yè)分析指標來看，有14個試驗樣品滿足工業(yè)生產(chǎn)要求，可以用作鍋爐型煤。其中性能指標最好的第24、25號實驗為最佳配方。
4、結論
(1)采用有機一無機復合粘結劑和永城無煙煤可以制得強度較高、防水性較好、能滿足長途運輸和露天存放的工業(yè)鍋爐用生物質(zhì)顆粒燃料。該型煤的揮發(fā)分比原煤高，說明其著火性能和燃燒特性比原煤強。
(2)永城無煙煤的固定碳和發(fā)熱量高，反應性好，可以作為化肥造氣原料煤。
(3)熱穩(wěn)定性是氣化用煤的主要指標之一，但試驗所得生物質(zhì)顆粒燃料的熱穩(wěn)定性都較差，不能滿足氣化對煤炭質(zhì)量的要求。其主要原因可能是添加的生物質(zhì)在高溫條件下發(fā)生熱解，使型煤中孔隙增加，煤粒間的聯(lián)結性消失或減弱，從而導致熱穩(wěn)定性較差。其次，與晉城、焦作等地的無煙煤相比，永城無煙煤自身的熱穩(wěn)定性也較差。要改善永城無煙煤制取工業(yè)型煤的熱穩(wěn)定性，主要應研究開發(fā)提高其熱穩(wěn)定性的粘結劑和合理的生產(chǎn)工藝。
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