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生物燃料论文范文第1篇
原料一直是限制国内生物燃料发展的瓶颈之痛，千年桐能成为一剂良药吗？ 连续几月，西南五省旱情加重，千万居民用水紧张。然而，在贵州的山林间，干裂的土地上却时常出现惊人一幕——当地一些农民情愿忍受咽干口燥，也要将难得的饮用水节省下来，一勺一勺浇灌那片承载着他们财富希望的桐林。 这种名叫千年桐的植物一年前在湖南开始大规模种植成林，在湖南芷江、会同等16个地区，它们的根须密集地纠缠在地下。去年年底，千年桐被成片地种植在了贵州的蓝天之下。 这种植物被赋予了500亿的财富梦想，与之前风靡一时的麻风树相比，它被鉴定为目前最为理想的生物替代柴油原料。 两年前，随着中石油(12.95,-0.03,-0.23%)、中石化在云南、四川大规模种植麻风树宣告失败，生物柴油原材料的瓶颈之痛就一直限制着行业的发展。在历经了长时间的产业死亡期后，一些工厂的设备已经生锈，厂房之内杂草丛生。 处在艰难挣扎期的中国生物燃料行业能否因为千年桐的出现而柳暗花明？这种有着硕大叶子的树种又能否给濒于停产的工厂，以及广大农民撑起一片绿荫？在石油资源短缺引发的国家能源安全愈发严重的情况下，这样的答案显得尤为迫切。 原料之争 中国的生物燃料开发其实是从以粮食为原料发展燃料乙醇开始的。 1995年至2000年间，粮食的连续丰收让广大农民“望粮兴叹”，卖粮难成了时任国家总理朱镕基以及中国几亿农民的心头之痛。当时粮食的库存机制尚未建立，库存压力很大，导致大量粮食被积压，全国主要产粮大省都出现了数目惊人的陈化粮。 粮食的高产无市让中国开始思考如何在粮食与能源之间寻求契合点。而在此之前，大洋彼岸的美国和巴西已经涉及燃料乙醇项目多年。2000年，国家总理朱镕基连续7次签署了发展燃料乙醇的批示。 2001年，由国家发改委牵头组织的研究小组奔赴美国和巴西，但巴西使用的原料是甘蔗，于是以玉米为原料的美国更直接地影响了中国最早期的燃料乙醇发展方案。 研究小组调研回国后，高层决定对乙醇汽油实行“先试点，后推广”。为了消化陈化粮，试点地区被圈定为粮食的几大主产区，河南、安徽、黑龙江、吉林、辽宁等地被推向了试点第一线，随后湖北、山东、河北、江苏四省的27个地市也被纳入其中。各试点地区纷纷上报示范性企业，经国务院讨论审批，吉林燃料乙醇公司、河南天冠燃料乙醇公司、安徽丰原生化(10.19,-0.17,-1.64%)股份公司以及黑龙江肇东华润酒精公司四家企业被敲定。四家企业中，除了河南天冠用小麦为外，其余三家都以玉米为原料。 直到2006年中国粮食经济学会副会长宋廷明赴东北三省调研粮食物流情况，背后的隐患才得以发觉。宋延明看到东北这个全国最大的粮食基地正轰轰烈烈开展着粮食深加工，作为“北粮南运”的始发点，东北地区已经“自私”地将粮食全部据为己有。 终于，以玉米为原料的燃料乙醇项目引发了一系列连锁反应。其中最明显的便是，粮食价格直线上扬。“与人争粮，与粮争地”的矛盾被逐渐放大。 到2006年，四家定点生产企业划拨的陈化粮都基本用完，它们不得不以新粮作为原料维持生产。当年12月，国家发改委下发了《关于加强生物燃料乙醇项目建设管理、促进产业健康发展的通知》和《关于暂停玉米加工项目的紧急通知》。2007年6月7日，国务院召开可再生能源会议，玉米变乙醇项目被正式叫停，今后只能“在不得占用耕地、不得消耗粮食，不得破坏生态环境”的原则下坚持发展非粮燃料乙醇。 于是，新一轮的原料争夺战又被打响，除了中粮、中石油、中石化等能源巨头外，更多的民间资本也逐步介入。 叫停玉米后，红薯、甜高粱、秸秆等物种开始成为生产燃料乙醇的原料，中粮集团作为涉入最深的研发者也加强了在该领域的力度。在另一个分支上，中石油、中石化、中海油也不甘落后，它们开始将触角伸向了以麻风树为原料的生物柴油开发。在它们的牵引作用下，全国各地大大小小的生物柴油生产商也一哄而上，它们以生物废油、地沟油等为原料，试图在一片看好的市场中分取一杯羹。 热闹过后，危机出现。被寄予厚望的麻风树终究敌不过西南的气候，一场霜冻拍倒麻风树的同时，也拍死了很多人的希望。另一方面，曾遭人冷眼的生物废油、地沟油等原料一时
生物燃料论文范文第2篇
关键词：燃烧；燃烧技术；教学内容；热能与动力工程
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0055-02
目前，化石燃料在世界各国能源中占有主导地位，约占全球能源消费的87%，而且在未来可以预见的时期内，全球能源结构仍是以化石燃料为主，其他新型能源为辅的格局。随着社会和科技的发展，对能源的需求越来越多，能源短缺已成为一个全球各国共同面临的现实问题。由于化石燃料的大规模使用，其所带来的环境污染问题也日趋严重。目前，节能减排已成为世界各国当前和未来的重要发展目标。研究和开发高效、低污染燃烧装置，提高燃料燃烧能量利用率，减少对环境的污染，是目前世界各国迫切需要解决的重大关键技术。
哈尔滨工程大学基于当前对节能减排的迫切需求，自2006年起，在动力与能源工程学院热机专业本科教学计划中，开设了“燃料与燃烧”课程；自2007年起，分别在硕士研究生和博士研究生相关专业培养计划中开设了“高等燃烧学”和“燃烧学的理论方法及应用”等课程。
一、“燃料与燃烧”课程定位
哈尔滨工程大学作为工业和信息化部直属学校，其动力与能源工程学院热能与动力工程专业是部级特色专业，同时拥有工信部教学中心和黑龙江省级教学示范中心。作为燃烧机械的基础，“燃料与燃烧”与大学普通物理、工程热力学和流体力学等多门基础课程密切衔接，课程在科学理论指导下，密切联系实际工程应用。通过课程学习，可以拓宽学生专业眼界，了解燃烧学科发展前沿和发展重点，培养学生综合运用知识的能力和动手能力。“燃料与燃烧”课程对于培养学生的独立思考能力、创新能力和团队合作能力具有重要作用[1，2]。自2006年设课以来，“燃料与燃烧”一直作为本科热能与动力工程专业的骨干基础课程。
“燃料与燃烧”课程的教学水平直接影响我校热机各专业方向的学生素质和教学质量。对“燃料与燃烧”课程进行教学内容改革，提高其教学质量，对于提升哈尔滨工程大学热能与动力工程专业在国内的影响和地位具有重要意义。
二、“燃料与燃烧”课程教学内容设计
除基础理论部分外，“燃料与燃烧”课程中工程应用部分教学内容更新很快。随着科学技术的不断发展，燃烧技术不断进步，燃料及燃烧装置不断推陈出新，相应教学内容也需不断随时更新，要求授课教师有坚实和广阔的理论基础，掌握国内外燃烧理论和技术的最新发展。
哈尔滨工程大学是我国进行船舶动力装置研究和培养该领域高层次创新人才的重要基地，近年来对高性能船舶动力装置进行了大量深入的研究，承担完成了包括工信部高技术船舶项目、省市部委项目和各级基金项目等多项课题研究，对发动机预混燃烧、扩散燃烧、均质燃烧、稀薄燃烧和低温燃烧等燃烧模式均有深入的研究，取得了多项具有国内外先进水平的研究成果，发表了大量的相关论文和专利。这些科研成果为“燃料与燃烧”课程教学和师资平台搭建提供了丰富的资源，对“燃料与燃烧”的教学改革起到了很大的推动作用。
随着燃料技术、燃烧技术和燃烧装置的不断发展和进步，为满足教学需求，及时反映燃烧技术的最新进展，我校教学团队编写了《燃料与燃烧》本科教材。该教材是根据船舶动力装置燃烧的特点，基于我校“三海一核”教学和学科的研究特色编写的。《燃料与燃烧》教材系统阐述了燃烧的基本原理和理论；详细讲述了燃料动力学燃烧的计算方法，详细论述了燃烧热力学和燃烧化学反应动力学，着重介绍了船舶动力装置涉及的预混燃烧和油滴蒸发控制的扩散燃烧；最后，为及时反映燃烧技术的研究进展，增添了新型船舶动力装置所采用的高效低排放燃烧技术[3]。在教材的编撰过程中，大量引用了我校燃烧理论和燃烧装置研究领域相关教师及硕博研究生的研究成果和国内外最新研究进展。教材内容丰富新颖、专业针对性强，可为我校及其他院校热能与动力工程专业各研究方向本科生奠定系统的专业理论知识。通过课程学习，使学生在掌握扎实理论知识的同时，获取燃料与燃烧相关工程应用知识。教材强调了“燃料与燃烧”课程教学内容的系统性、理论性以及工程应用性，编写过程中注重了教学内容的易懂性，和培养学生应用所学知识、实际动手实验以及团队合作的能力。
通过“燃料与燃烧”课程的教学，使学生对燃料性质、燃烧现象的本质以及燃烧基本理论有一定的认识，进而掌握燃烧技术中所必须的热化学、燃烧动力学及燃烧过程的基本知识与基本理论。掌握动力机械中气态、液态和固态燃料的相互关系和区别，以及它们的特性、燃烧特点和规律，包括闪点、着火点和自燃点，不同燃料闪点、着火点和自燃点的变化规律，以及着火的形式和条件、火焰的传播、燃烧产物的生成机理等。课程侧重预混气的爆震、层流预混燃烧、气体扩散燃烧和燃料液滴燃烧等与动力机械密切相关的燃烧理论[3]。
国内外对动力装置节能减排的要求实质上推动了燃料、燃烧理论及燃烧装置的快速发展，为确保“燃料与燃烧”课程教学内容能充分反映相关理论和技术的发展，最新国内外燃料技术、新型燃烧技术及燃烧装置应作为课程教学的重点更新内容。“燃料与燃烧”课程先后介绍了燃料及燃料特性、化学反应动力学、燃烧理论和燃烧装置等，涵盖了燃料、燃料的燃烧计算、燃烧化学动力学、燃烧反应系统的守恒方程、着火理论和燃烧界限、预混燃烧、扩散燃烧、液体燃料的燃烧、固体燃料燃烧、燃烧排放控制和燃烧装置等方面的教学内容。课程各教学模块内容主要包括：（1）燃料，主要包括燃料的来源、种类、组成，燃料性质、参数及变化规律，燃料物性计算方法；（2）燃烧过程的物质平衡与热平衡，包括生成焓、反应焓、燃烧焓，固体燃料、液体燃料和气体燃料的理论空气需求量，实际空气供给量和空气过量系数，完全燃烧产物生成量、成分和密度，不完全燃烧产物及燃烧过程的质量检测，燃烧温度和热离解对燃烧温度的影响；（3）燃烧与化学平衡，重点为化学反应速度及化学平衡，反应度与平衡常数的关系；（4）化学反应动力学，内容包括基元反应、质量作用定律、反应级数，化学反应速率及其影响因素、各种级的单步化学反应，链锁反应；（5）燃烧系统守恒方程，分子传输方程，基本守恒方程，流动边界与热边界层；（6）着火和燃烧界限，热自燃理论、强迫着火、熄火、着火爆炸与熄火现象为化学动力学控制的燃烧问题，燃烧界限的影响因素；（7）预混气的燃烧，重点为燃烧波及其区别、瑞利公式、雨果尼奥曲线、雨果尼奥曲线上熵的分布、爆震波后已燃气的速度与当地声速的比较、查普曼-焦格特爆震波速度的确定、爆震波的速度、开爆震性和化学反应动力学决定的爆震极限；（8）层流预混火焰，主要包括热理论，参数对火焰传播速度的影响，火焰驻定原理，火焰淬熄；（9）层流扩散燃烧，主要内容为伯克和舒曼理论的基本假定和求解方法、燃料射流的唯象分析（层流火焰高度和湍流火焰高度）和层流扩散火焰射流（层流射流的混合和有化学反应的层流射流）；（10）气体湍流燃烧，重点为湍流火焰的唯象方法；（11）液体燃料的扩散燃烧，主要包括单油滴的蒸发及质量燃烧速度，气流中的燃料液滴，火焰的位置、燃料蒸汽、氧气、产物及温度的分布、喷雾燃烧及油滴群燃烧；（12）固体燃料的燃烧，内容包括固体燃料的燃烧过程、固体碳粒的燃烧（扩散燃烧、动力燃烧和过渡燃烧）、碳粒燃烧的化学反应（碳和氧的反应、碳和二氧化碳的反应、碳和水蒸汽的反应、一氧化碳的分解反应）、多孔性碳粒的燃烧、二次反应对碳粒燃烧的影响、碳粒燃烧速率及燃尽时间、灰分对碳燃烧的影响、固体燃料的燃烧方式和燃烧装置；（13）燃烧排放控制，包括燃烧过程中NOx、SOx和颗粒等污染物的生成机理，影响污染物生成的因素，控制污染物排放的技术措施（改变燃烧途径的措施和后处理措施）；（14）液体和气体燃烧技术及燃烧装置，主要包括船舶动力装置（船舶柴油机、船用锅炉和船用燃气轮机等）的燃烧技术。
三、结论
“燃料与燃烧”是当今国内能源动力类本科专业前沿课程之一。作为哈尔滨工程大学动力与能源工程学院热机专业方向的一门核心基础课程，“燃料与燃烧”在我校热能与动力工程本科教学体系中扮演着重要角色。通过对““燃料与燃烧”课程教学内容设计的探讨，确定了以船舶动力装置共性燃烧理论作为基本的教学内容，用国内外最新燃料与燃烧技术的发展更新课程教学内容，以期夯实学生的专业理论知识、扩展学生的眼界、提高学生的综合素质。根据燃料和燃烧应用技术的发展，尤其是船舶发动机行业燃烧技术的发展，及时更新、丰富和优化课程教学内容，是实现课程教学目标、培养创新型人才的关键。通过教学内容的设计和改革，我校近几年的教学实践表明，“燃料与燃烧”课程教学取得了良好的效果。
参考文献：
[1]苏磊.《燃烧学》教学有感[J].中国科教创新导刊，2009，（34）：134.
生物燃料论文范文第3篇
关键词:生物质,成型燃料,热水锅炉,节能研究,经济评价
概述
能源是推动经济增长的基本动力[1],能源节约则是促进能源发展的重点。生物质能源具有来源广泛,成本低廉、用能清洁等特点,特别适合于拥有丰富生物质资源的中国,通过发展生物质能源打造节能新亮点前景可观。
我国从20世纪80年代引进螺旋推进式秸秆成型机以后[2],生物质压缩成型技术已经发展得比较成熟,但是,相应的专用生物质成型燃料燃烧设备的发展相对滞后。为燃用生物质成型燃料,出现盲目将原有的燃煤燃烧设备改为生物质成型燃料燃烧设备的现象,致使锅炉燃烧效率及热效率较低,污染物排放超标。燃烧设备成为生物质能源发展链的薄弱环节。因此,根据生物质成型燃料燃烧特性设计合理的生物质成型燃料燃烧专用设备,对能源节约有着重要的意义。
生物质成型燃料热水锅炉作为燃用生物质燃料的主要设备之一,直接燃烧固体生物质颗粒燃料,主要用于家庭、宾馆、酒店、学校、医院等场所的热水、洗浴和取暖。由于燃料为生物质燃料且结构合理,此类锅炉基本达到无烟化完全燃烧的效果,排放达到环保要求,具有较好的经济、社会和环境效益。
1、生物质成型燃料
1.1生物质成型燃料的元素特性
生物质成型燃料是指通过生物质压缩成型技术将秸秆、稻壳、锯末、木屑等农作物废弃物加工成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料。
生物质原料经挤压成型后,密度可达1.1~1.4吨/立方米,能量密度与中质煤相当,而且便于运输和贮存。在压缩过程中以物理变化为主,其元素组成及微观结构与原生物质基本相同。各种生物质成型燃料中碳含量集中在35%~42%,氢含量较低,为3.82% ~5%,而氮含量不到1%,硫的含量不到0.2%,因此,造成的污染程度极低。生物质成型燃料的挥发分均在60% ～70%,因此在设计燃烧设备时应重点考虑挥发分的问题[3]。
1.2生物质成型燃料的燃烧特性
生物质成型燃料经高压形成后,密度远大于原生物质,燃烧相对稳定。虽然点火温度有所升高,点火性能变差,但比煤的点火性能好。由于生物质成型燃料是经过高压而形成的块状燃料,其结构与组织特征就决定了挥发分的逸出速度与传热速度都大大降低,但与煤相比显得更为容易[4,5]。因此,生物质成型燃料的挥发分特性指数大于煤的,其燃烧特性指数较煤的大。燃烧速度适中,能够使挥发分放出的热量及时传递给受热面,使排烟热损失降低;同时挥发分燃烧所需的氧与外界扩散的氧很好的匹配,燃烧波浪较小,减少了固体与排烟热损失[6]。
2、生物质成型燃料热水炉
2.1 生物质成型燃料热水炉的结构
目前我国拥有多种型号生物质成型燃料热水锅炉,按燃料品种可分为木质颗粒锅炉和秸秆颗粒锅炉,按应用场合可分为家用型和商用型。下吸式固定双层炉排热水炉是应用较广的一种结构形式,其充分考虑生物质燃料燃烧特性,由炉门、炉排、炉膛、受热面、风室、降尘室、炉墙、排汽管、烟道、烟囱等主要部分组成,结构布置如图1所示[7]。
1.水冷炉排 2.上炉门 3.出灰口 4.炉膛 5.风室 6.高温气流出口 7.降尘室 8.后置锅筒
9.排污口10.进水口 11.引风机 12.烟囱13.排气管14.对流受热面15.出水口
图1下吸式固定双层炉排热水炉示意图
2.2 生物质成型燃料热水炉的工作过程
一定粒径生物质成型燃料经上炉门加在炉排上,根据生物质容易着火的燃料特性,片刻就会燃烧起来,在引风机引导下进行下吸式燃烧;上炉排漏下的燃料屑和灰渣到下炉膛底部继续燃烧并燃烬,然后经出灰口排出;燃料在上炉排上燃烧后形成的烟气和部分可燃气体透过燃料层、灰渣层进入下炉膛继续燃烧,并与下炉排上燃料产生的烟气一起经出高温气流出口流向后面的降尘室和对流受热面,在充分热交换后进入烟囱排向外界。
3、节能原理
由有关燃烧理论可知,保持燃料充分燃烧的必要条件为保持足够的炉膛温度,合适的空气量及与燃料良好的混合、足够的燃烧时间和空间。因此,本文将依据生物质成型燃料本身的特性,结合燃烧理论,针对锅炉结构进行节能分析。
3.1 炉排及炉膛
生物质成型燃料热水锅炉采用双层炉排结构,即在手烧炉排一定高度另加一道水冷却的钢管式炉排,其成弯管直接插入上方锅筒中,这种设计一方面增大了水冷炉排吸热面积,另一方面加快了炉排与锅筒内回水的热传递。
燃料燃烧采用下吸式燃烧方式。成型燃料由上炉门加在上炉排上进行预热、燃烧,由于风机的引导,新燃料不会直接遇到高温过热烟气,延缓了挥发分的集中析出,从而避免了炉膛温度的波动,使燃烧趋于稳定;同时,挥发分必须通过高温氧化层,与空气充分混合,在焦炭颗粒间隙中进行着火燃烧;在完成一段燃烧过程后,上炉排形成的燃料屑和灰渣漏至下炉膛并继续燃烧,直到燃烬。
采用双层炉排,实现了秸秆成型燃料的分步燃烧,缓解秸秆燃烧速度,达到燃烧需氧与供氧的匹配,使秸秆成型燃料稳定持续完全燃烧,在提高燃料利用率的同时起到了消烟除尘作用。
3.2 辐射受热面
早期的部分生物质成型燃料热水锅炉设计布置不够合理,水冷炉排直接与水箱相连,使得炉膛温度过高,特别是上炉膛,致使上炉门附近炉墙墙体过热,增加了锅炉的散热损失。在不断优化设计中,水箱被上下两个锅筒所代替,上锅筒部分置于上炉膛上方,利用锅筒里的水吸收燃料燃烧在上炉膛的热量,从而增加辐射受热面积,起到降低上炉膛温度的目的,从而减少锅炉的散热损失,提高热效率。
3.3 对流受热面
生物质成型燃料热水锅炉的对流受热面分为两个部分:降尘对流受热面和降温受热面。对流受热面极易发生以下现象:高温烟气与锅筒中的水换热不均,从而引起热水部分出现沸腾,增加锅炉运行的不稳定因素;受整体外形约束,烟道长度设计偏短,导致烟气与锅筒里的水换热不够充分,使得排烟温度过高,增加了锅炉的排烟热损失。为避免上述问题出现,降温对流受热面与降尘对流受热面常常采取分开布置;降温换热面置于上锅筒内,采用烟管并联设计,增加烟气与锅筒中水的热交换,降低排烟温度,提高燃烧效率;降尘则利用锅炉后部的下锅筒及管路引起的烟气通道面积的变化达到效果。
3.4 炉门设计
目前应用较多的炉门设计为双炉门。上炉门常开,作为投燃料与供应空气之用;下炉门用于清除灰渣及供给少量空气,正常运行时微开,在清渣时打开;一方面保证了燃烧所需条件,另一方面减少了由于炉门多而造成的散热损失。
4、技术经济评价
4.1 技术评价
研究对象为生物质成型燃料热水锅炉,本文采用与目前应用最广的燃煤锅炉相比较的方法,来分析它们各自的优劣。评价针对锅炉的节能环保性能,主要指标有热效率、燃烧效率、出水量和污染物的排放量(主要是排烟处的NOx、CO、SO2和灰尘的含量),并与国家相关标准比较。
生物质成型燃料热水锅炉与燃煤锅炉的性能指标比较如表1所示[8,9]。
从表1中的数据对比可知,生物质成型燃料热水锅炉在性能上具有一定优势。节能方面,锅炉热效率和燃烧效率均高于传统燃煤锅炉,远远超过国家标准;废气排放方面,烟中NOx、CO、S O2及烟尘含量均低于燃煤锅炉,符合使用清洁能源的要求。
4.2 经济评价
经济性评价以设备运行费用为指标,将生物质成型燃料热水锅炉与燃煤锅炉、燃油锅炉、天燃气锅炉、电锅炉、空气源热水器进行比较。各热水设备的效率及相应热源(燃料)热值、单价详见表2。
运行费用计算公式如下:
(1)
以加热1t水为基准,温度从20℃升至90℃(温升70℃),此时需要热量70000kcal。根据式(1)求得各设备在此负荷下的运行费用列于表2,可知生物质成型燃料热水锅炉在运行费用上相对较低,但是就目前而言,其固定资产投入费较同类型的其它锅炉设备要高。不过随着化石能源价格的上涨和国家对环保的要求的提高,生物质成型燃料热水锅炉在经济效益上将会越来越具有优势。
通过技术经济评价,生物质成型燃料热水锅炉在技术上是可行的,经济上是合理的。该锅炉用生物质成型块做燃料,一方面为生物质废料找到了有效的利用途径,节约化石能源,另一方面染物排放量低于同类型的燃煤锅炉,因此该锅炉具有良好的社会和环保效益。
5、结论
(1)生物质成型燃料热水锅炉依据生物质成型燃料本身的特性,结合燃烧理论,在炉排及炉膛、辐射与对流受热面、炉门等结构设计上充分挖掘节能潜力。锅炉燃烧效率可达94.84%,热效率为78.2%~81.25%。
(2)生物质成型燃料热水锅炉在技术性能上具有一定优势。节能方面,锅炉热效率和燃烧效率均高于传统燃煤锅炉,远远超过国家标准;废气排放方面,烟中NOx、CO、SO2及烟尘含量均低于燃煤锅炉,符合清洁能源的要求。
(3)生物质成型燃料热水锅炉在运行费用上较其它类型设备要低,尽管目前其固定资产投入费相对较高。随着节能环保要求的提高,此类锅炉在经济效益上将会越来越具有优势。
参考文献:
[1]V.斯密尔,W.E.诺兰德. 发展中国家的能源问题[M]. 北京:农业出版社,1983
[2] 刘胜勇,赵迎芳,张百良. 生物质成型燃料燃烧理论分析[J]. 能源研究与利用,2002(6):26-28
[3]阴秀丽,吴创之,徐冰娥等. 生物质气化对减少CO2排放的作用[J]. 太阳能学报,2000,21(1):40-44
[4]马孝琴. 生物质(秸秆)成型燃料燃烧动力特性及液压秸秆成型及改进设计研究[D]. 郑州:河南农业大学,2002
[5] 马孝琴. 秸秆着火及燃烧特性的实验研究[J]. 河南职业技术师范学院学报,2002,16(2):69-73
[6]孙学信. 燃煤锅炉燃烧试验技术与方法[M]. 北京:中国电力出版社,2002
[7]刘胜勇. 生物质(秸秆)成型燃料燃烧设备研制及实验研究[D]. 郑州:河南农业大学,2003:94-99
生物燃料论文范文第4篇
【关键词】生物质成型燃料锅炉设计；双层炉排；动态评价；技术经济
锅炉设计是我国工业生产中所涉及到的一个重要方面，必须要采取切实有效的方式来进行设计，最大限度的避免锅炉的排放过大，容易对环境造成重大的污染的弊端。而双层炉排生物质成型燃料锅炉在进行设计的过程中，更是要注重这方面的问题。下文主要针对双层炉排生物质成型燃料锅炉设计与研究进行了全面详细的探讨。
1、双层炉排的设计依据
我国在生物质成型燃料燃烧上所进行的相关理论研究起步较晚，其中所涉及到的研究课题也没有发达国家深入，但是仍然能够明显的发现，这一方面是能够切实有效的解决生物质高效、干净利用的重要课题。就目前来说，如果没有彻底了解生物质成型燃烧理论，那么就必须要把以往传统的燃烧锅炉进行相应的改造，但即便是这样，其炉膛自身的容积、形状、过剩空气等各个方面在这一过程中所体现出来的成型燃烧都是完全不匹配的，在这种情况之下，直接导致了锅炉自身所具有的热效率、燃烧率无法充分的满足要求，并且锅炉所存在的污染排放超标等方面的问题也在这一过程中体现出了较为严重的状况。所以，必须要使用生物质成型燃烧理论来针对专用锅炉进行全面深入的研究，这是当前锅炉中所涉及到的一个重要问题。
1.1燃烧特性
以稻草，玉米秆，高粱秆，木屑为例子，对比它们的工业分析、元素分析、以及发热量的数值，我们可以得出结论：生物质成型燃料的挥发分远远高于煤，含碳量和灰分也比煤小很多，热值比煤要小。
（1）原生物质燃烧特性，原生物质尤其是秸秆类的生物质密度较小，体积大，挥发分在60%～70%之间，易燃。热分解时的温度低，一般来说，350C就能释放80%的挥发分，燃烧速度很快。需氧量也远大于外界扩散所提供的氧量，导致供养不足，从而形成CO等的有害物质。
（2）生物质成型燃料特性，生物质成型燃料自身所具有的密度要远远大于以往的原生物质，这主要是由于其自身是经过高压处理之后才彻底成型的，并且呈现出块状物体，其结构、组织所具有的各方面特性，直接使得挥发热量、传热的速度大幅度的降低，并且火温也在这一过程中持续不断的升高，性能较差，但是依然比煤的性能更加优秀。燃烧开始的时候挥发分是慢速分解的，在动力区燃烧，速度也中等，逐渐过度到扩散区和过渡区。
1.2设计生物质成型燃料锅炉的主要要求
结构布置，采用了双层炉排的设计结构，也就是手烧炉排，并且在一定高度加上一道水冷却的钢管式炉排。其组成包括了：上炉门、中炉门、下炉门、上炉排、下炉排、辐射受热面、风室、燃烬室、炉膛、炉墙、对流受热面、排气管、烟道和烟囱等。
上炉门是保持的常开设计，这一门的本身所起到的主要作用便是用作燃料的投放以及空气的进入。中炉门能够对下炉所排放上来的燃料进行燃烧，同时对于燃烧的残渣进行清理。通常情况下，都仅仅只是使用在清理以及点火操作砂锅。下炉门在实际操作的过程中，一般都是作为排灰操作，仅仅只对其供应少量的空气到其中，只需要在锅炉运行的过程中轻微打开即可，在进行检查的过程中，主要是依据下炉燃烧的具体状况来作为是否打开的一个依据。在上炉以上的位置，都是作为风室来进行使用，而上下炉排之间则是作为炉膛来进行使用。在锅炉的墙上必须要设置相应的排烟口，烟口位置不能够过高，否则极有可能会导致烟气出现短路的可能性。但是其烟口本身的位置也不能过低，否则在下炉排的灰渣厚度无法达到要求的情况下，就可能会导致锅炉燃烧出现一定程度的问题。在进行设计的过程中，务必遵循相应的原理来进行，也就是让一定粒径的生物质燃料能够进入到上炉门中进行燃烧，而上炉排在这一过程中所存在的生物质屑以及灰渣都能够下炉排继续进行燃烧。
2、对双层炉排生物质成型燃料锅炉的前景分析
生产、利用这两个方面从本质上来说，就是一个将生产目的、手段都投入大量的资金和人力进行深入研究的重要过程中，在这整个过程之中，所涉及到的不仅仅知识一个经济过程，同样也是经济和技术进行完美结合的一个过程。只有其中所涉及到的经济因素和技术因素能够在这一过程中进行切实有效的协调，才能够为该技术的发展和推广提供保障。
2.1技术分析
双层炉排生物质成型燃料锅炉设计的热负荷是87千瓦，热水温度95摄氏度，进水的温度是20摄氏度，热效率也能高达70%，其排烟温度200摄氏度。它在技术的性能上十分占优势，有很高的热效率和燃烧效率，也减少了有害气体和烟尘的排放量，符合我国的标准，对环境带来的损害小，所以可以考虑广泛应用于各种活动生产中来。
2.2经济分析
从经济效益方面来说，由于双层炉排生物质成型燃烧锅炉在实际使用过程中所展现出来的燃烧效率极高，这使得燃料能够在这其中最大限度的进行燃烧，其中所存在的热量损失也较小，减少了燃料费用的使用。和燃煤锅炉相比较而言，这一锅炉燃烧形式更加的经济、适用。除此之外，在成本费用中，还包括了固定资产的投入部分以及运行成本。而在固定资产投入的费用之中，则是直接包含了设备以及建设费这两项，例如锅炉成本为一万元，那么土建费以及安装费这两个部分就是五千元，并且在运行费用之中还会包含大量的人工费、原料费、电费、维修费，这其中所存在的主要优点就在于人工费的节省。如果说成型技术以及设备能够进行持续不断的深入研究，那么就还可以在以往的基础之上来进行成本降低，所以，该方式是完全可取的，能够良好的适应当前经济发展需求。
3、结语
综上所述，双层炉排锅炉是现代锅炉设计中一个极其重要的进步，这一类型的锅炉能够极大的提高生产效率，并且切实有效的减少了污染物的排放，锅炉的各个方面也充分的达到了工质参数所严格要求的指数，并且在当前燃料市场价格不断上扬的情况下，相关的研究人员还应当针对这一方面进行持续不断的研究，这能够促使双层炉排锅炉在现代工业中的占有率获得进一部的提升。
参考文献
[1]刘圣勇，赵迎芳，张百良.生物质成型燃料燃烧理论分析[J].能源研究与利用，2002（06）
[2]刘圣勇，陈开碇，张百良.国内外生物质成型燃料及燃烧设备研究与开发现状[J].可再生能源，2002（04）
[3]田宜水，张鉴铭，陈晓夫，姚向君，崔远勃.秸秆直燃热水锅炉供热系统的研究设计[J].农业工程学报，2002（02）
作者简介
生物燃料论文范文第5篇
关键词：喷气燃料；银片腐蚀；硫化物；腐蚀机理
喷气燃料的腐蚀性能对发动机工作的可靠性和使用寿命有很大的影响。近年来，我空军喷气燃料银片腐蚀不合格的现象时有发生，不仅直接造成大批油料降质处理，而且影响到部队战备训练及任务的执行，造成飞行安全隐患。喷气燃料银片腐蚀试验是检验喷气燃料质量优劣的一个非常重要的条件试验。本文通过对喷气燃料银片腐蚀物质及银片腐蚀机理的分析研究，以便更好地找到抑制腐蚀的办法，解决喷气燃料银片腐蚀不合格的问题。
1实验
1．1原料、试剂与仪器
喷气燃料银片腐蚀试验采用的原料与试剂包括：喷气燃料、元素硫、硫化氢、硫醇、二硫化物和石油醚(90～120℃，分析纯)、AgNO3水溶液、氢氧化钠（分析纯）、盐酸（分析纯）、汞、氮气。
PHI Model3507型X光电子能谱仪（XPS）。
2实验方法
银片腐蚀试验采用SH/T0023―90方法测定；石油产品水溶性酸及碱测定方法按GB/T259-88方法测定；硫醇硫按GB/T1792-88方法测定。
3实验分析与结果讨论
3．1硝酸银试验
将腐蚀油样用硝酸银水溶液处理，腐蚀消失，处理过程中有大量棕褐色沉淀生成，硫醇单独存在时和硝酸银反应生成乳白色沉淀，二硫化物单独存在时不和硝酸银反应，和硫醇共有时也是生成乳白色沉淀，结果见表1。
从表1结果可知，二硫化物不和硝酸银反应，硫醇和硝酸银反应只生成乳白色沉淀，那么油样中的棕褐色沉淀就可能是其它含硫化合物和硝酸银反应生成的黑色硫化银沉淀引起。试验发现，当元素硫单独存在时，不与硝酸银反应，但和硫醇共有时则生成黑色沉淀，由此可见，腐蚀油样用硝酸银处理时生成棕褐色沉淀,可能是因为其中含有元素硫和类似元素硫的多硫化物。
3．2酸、碱、水、汞洗试验分析
如果喷气燃料中存在腐蚀性的水溶性酸、碱或有机酸，水洗可除去水溶性酸、碱，酸洗再水洗，可除去水溶性碱，而碱洗再水洗可除去水溶性酸及有机酸[1]。
由表2可知,喷气燃料的腐蚀不是由水溶性酸、碱或有机酸造成的，也不是由酸性含硫化合物造成的。
微量元素硫在油中有良好的溶解性，可用一小滴水银进行检查,如在油样中进入一小滴水银后，在水银表面出现褐色或黑色(Ag2S)沉淀，表明油样可能是元素硫引起的腐蚀。
从表3可知，汞滴加入油中，放置一段时间后，汞滴由银白色变成淡黄色，最后变成褐色或黑色。另外，将汞滴加到用石油醚配制的硫醇溶液中，汞滴不变色。可见油样中使汞滴变色的物质不是硫醇，而在5μg/g的元素硫石油醚溶液中加入汞滴，20min后，汞滴就开始变色。油样使汞滴变色的时间一般为30min左右，但有的时间则很长，这可能是因为其中含性质类似于元素硫的多硫化物，从以上分析可知，油样中引起汞滴变黑的物质可能是元素硫和多硫化物。
3．3卤素及氮化物分析
有些卤素及氮化物对银片也可能产生腐蚀，为此分析了喷气燃料中卤素的含量,实验结果如表4所示。
由表4可知，银片腐蚀1级和3级的油样，含卤素质量分数同样小于1×10-6，由此可知引起腐蚀的不是卤素化合物。
由表5可知，喷气燃料在经过碱洗、脱硫醇、白土精制后其氮含量略有变小趋势，即使腐蚀为3级的油样，其含氮质量分数也很小，说明引起腐蚀的物质不是氮化物[2]。
3．4 腐蚀产物组成分析
3．4．1腐蚀油样硫化氢定性检查
取若干不同腐蚀级别的银片分别置于锥形瓶中，加氮气保护；再往瓶中迅速滴加稀盐酸，将湿润的醋酸铅试纸置于瓶口，观察试纸变色情况，判断有无硫化氢气体产生。
实验结果表明：湿润醋酸铅试纸均变黑，有硫化氢气体产生。因此，腐蚀产物含有硫元素。
3．4．2 XPS能谱分析
用PHI Model3507型X光电子能谱仪（XPS），分析被腐蚀银片表面元素及其化学态。分析条件Mg Ka激发源，X光枪分压15KV，功率250W，半球形能量分析器，分析真空度1.0×108。
将被喷气燃料腐蚀的不同级别的银片做XPS能谱分析，结果如图1所示。
XPS能谱分析证实：银片腐蚀产物含有元素Ag、S（主要成分）及O、Cl、Pb、C等（氯和铅信号十分微弱）。分析认为：碳系燃料组分因吸附作用而出现在腐蚀银片表面上；空气氧本身会存在于油样和腐蚀银片表面上。不同腐蚀级别油样银片腐蚀产物基本组成一致（硫化银Ag2S）。硫化氢和元素硫的石油醚溶液，其银片腐蚀产物所含元素亦是Ag、S，并且，元素硫和银以硫化银Ag2S存在。
另外，汞滴试验和硝酸银试验结果都表明,如果腐蚀油样中含有元素硫和多硫化物,则喷气燃料的银片腐蚀可能是由它们引起的[3]。由上述的试验结果可以断定造成喷气燃料腐蚀的物质主要是存在于喷气燃料中的微量元素硫,也不排除有其它未明的腐蚀性硫化物。
4喷气燃料银片腐蚀机理研究
对于喷气燃料银片腐蚀试验，按照方法标准规定，试验前必须对燃料进行脱水，试验银片也必须进行严格的磨光处理，特别避免受到不清洁（特别是水分、汗渍等）的污染,其目的是使试验评定结果尽量与实际航空发动机银部件与燃料作用的结果相一致。基于试验方法的这种考虑，喷气燃料与银片之间发生的腐蚀作用是在非水存在下进行，属于化学腐蚀过程。但是喷气燃料在实际储存、运输和使用中，总是为水所饱和，即喷气燃料中含有一定量的溶解水，水会在金属表面凝结，而水的存在使石油产品成为了一种电解质，此时金属与燃料间会发生电化学腐蚀现象。
银片在水环境中发生腐蚀，是一种电化学过程。在水环境中金属趋向于离子化而剩余电子（e-）：
AgAg++ e-
H2S和S作为去极化剂脱除银片表面电子，使银片离子化作用增强，直至发生可视的腐蚀现象。
反应式为：H2S+2AgAg2S+H2 (即氢离子过剩)
S+ 2e-S2-， S2-+2Ag+Ag2S
硫醇的腐蚀反应，根据Couper[4]机理认为是，硫醇C―S键断裂生成疏硫自由基，疏硫自由基离解生成硫化氢而腐蚀金属。
生成的金属硫化物沉积在金属表面，使被腐蚀的银片含硫量Ag2S的不同或金属硫化物排列方式的不同而呈现不同的腐蚀级。
5结论
本文通过硝酸银及酸、碱、水、汞洗试验，卤素、氮化物和腐蚀产物组成分析，找出了造成喷气燃料银片腐蚀的原因为硫化腐蚀，而腐蚀性物质主要是存在于喷气燃料中的微量元素硫，其中也不排除其它未明的腐蚀性硫化物。硫醇单独存在时不会引起银片腐蚀，当其与元素硫共存时，能加重元素硫对银片的腐蚀。并结合喷气燃料在实际储存、运输和使用中的状况分析了银片腐蚀的机理，对研究喷气燃料银片腐蚀物质、弄清喷气燃料银片腐蚀原因提供了理论基础。
参考文献：
[1]谭立阳,刘琳,钱建华.喷气燃料银片腐蚀的分析[J].石油化工高等学校学报.2003,16(3):20-24.
[2]佟丽萍,费逸伟,梁国宏等.喷气燃料硫化物的腐蚀性及分析检测技术研究[J].徐州空军学院学报.2007,2:54-56.
