生物质在制备、储存和处理特性方面与煤有很大不同。生物质的体积能量密度低,一般含有较高的水分,且强亲水性,质地不脆。生物质的热值通常略高于煤的一半,其颗粒密度约为煤的一半,而体积密度仅为煤的五分之一。这导致生物质的总体燃料密度约为煤的十分之一。因此,当生物质的热输入率为10%时,生物质与煤的体积流量大致相当。这意味着,生物质在运输、储存和现场燃料处理方面的需求远远高于其热量贡献。
生物质在粉碎过程中会产生一种不易破碎的纤维状物料。将生物质粉碎到与煤相同的尺寸或形状通常是不可行(且没有必要的)。在国外许多示范电厂中,生物质燃烧的颗粒大小通过6.4毫米的筛网,这些颗粒的粒径主要在3毫米以下。根据生物质的种类和制备技术,这些颗粒的平均长宽比在3到7之间,许多颗粒的长宽比甚至更高。这样的颗粒密度非常低,在使用气力输送或其他方式运输生物质燃料时会带来挑战。
生物质木屑在与煤炭混合计量后进入磨机
当生物质与煤一起研磨时,生物质颗粒往往以较大的非球形颗粒形式离开研磨机,这对燃料转换效率构成挑战。如果煤颗粒达到这种尺寸,在煤锅炉中燃烧不完全,但生物质具有一定的补偿特性。与煤相比,生物质通过热解释放出更多的质量比例。通常在典型的生物质与煤混烧条件下,生物质在热解过程中能释放其干燥、无机物质量的90-95%,而大多数煤的热解比例仅为55-60%。热解反应快速进行,且由温度驱动,因此大多数生物质燃料只要被烟气夹带,便能释放出至少如此比例的质量。过大或过密的生物质颗粒如果无法被烟气夹带,有时会在底灰中排出,几乎没有进行干燥以外的转化。然而,对于调整良好的燃料制备系统来说,这种情况一般较少发生。其次,低颗粒密度有助于生物质颗粒的氧化速度远高于煤。然而,过多的水分或过大的颗粒仍可能对生物质混烧的燃料转化造成问题,即使有上述缓解效果。
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