竹柳燃烧特性与灰熔融特性研究开题报告

1. 研究目的与意义

生物质能以其可再生、资源丰富、生态环境友好而逐渐成为一种重要的新的替代能源。我国是一个农业大国，针对我国有7.5x108农民的基本国情和油气等化石能源资源十分短缺的情况，开发利用生物质能，对于维护我国能源安全、促进农村和农业可持续发展具有十分重要的意义。

通过研究竹柳的燃烧过程，发现其作为生物质能源的优点并加以发展，有利于解决能源危机状况，改善能源结构。通过对生物质燃烧过程中灰样的分析，初步得出竹柳等生物质灰熔融机理，可以缓解工业生物质锅炉的结渣问题。

2. 国内外研究现状分析

世界各国都在研究生物质能，在德国，生物质被用来和煤混用用于发电。英国建立了要在十年之内国家电力需求的10%来自生物质的目标。法国建立了要在2年之内将生物质燃料的产量提高3倍的目标，是能源作物种植面积达到100万公顷，并最终成为欧洲生物质燃料生产的第一大国。瑞典以树枝、树叶等林业废弃物作为大型流化床锅炉的燃料加以利用,锅炉热效率可达到80%。丹麦采用高倍率循环流化床锅炉,将干草与煤炭按照6:4的比例送入炉内进行燃烧,锅炉出力为100t.h-1,热功率达80MW有不少国家都制定了相应的开发研究规划,例如,日本的新阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等。奥地利成功地推行了建立燃烧木材剩余物的区域供电站计划。到本世纪末,该国已拥有装机容量为1MW一2MW的区域供热站及供电站80～90座。早在1992年,美国已经有1000个利用木材气化的发电厂,运行装机650KW,年发电4200MKWh,发电成本46美分/KWh；夏威夷15家糖厂利用蔗渣发电,提供了10%的电力供应,生物质动力工业在美国已成为仅次于水电的第二可再生能源工业[8]。我国在20世纪60年代就开发了60KW的谷壳气化发电系统,目前160KW和200KW的生物质气化发电设备在我国己得到小规模应用,显示出一定经济效益。

我国生物质资源丰富，国家早生物质的发展上取得了许多的优秀成果，产生了巨大的社会效益和经济效益。我国生物质气化发电技术研究于20世纪60年代，目前160、200KW的生物质气化发电设备在我国已得到小规模的应用，显示出一定的经济效益。到2005年底，全国已建成秸秆气化集中供气站539处，供气15000万m3,用户22000户。年来,在1MW的生物质气化发电系统的基础上,已经研制发出4～6MW的生物质气化燃气蒸汽联合循环发电系统,建成了相应的示范工程,燃气发电机组单机功率达500KW。我国也开展了秸秆生物质气化与集中供气的生物质气化技术的研究工作,并取得了一系列成果。特别是山东省科学院能源研究所研制开发的秸秆生物质气化集中供气系统,在农村具有广泛的开发应用前景,集中供气系统每立方米燃气成本低于0.15元,目前全国已经推广建成115个示范工程。根据我国《可再生能源中长期发展规划》确定的发展目标，到2010年，生物质发电达到550万kW，生物液体燃料达到200万t，沼气年利用量达到190亿m3，生物固体成型燃料达到100万t。到2020年，生物质装机容量达到3000万kW，生物液体燃料达到1000万t，沼气年利用量达到400亿m3，生物固体成型燃料达到5000万t。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容如下：

1.竹柳燃烧特性的研究：竹柳燃烧特性；试验的设备和方法；利用同步热分析仪分析竹柳燃烧过程（燃烧温度区间、燃烧质量变化、着火温度、燃尽温度等）、求解综合燃烧特性参数、研究不同升温速率对燃烧过程的影响。

2.生物质灰基本特性研究：采用微机灰熔融性测定仪测得竹柳灰熔点，分析竹柳的灰熔融特性；采用x射线电子能谱仪分析竹柳灰样成分（氧化物的含量）；根据实验得出竹柳灰样成分分析表，按照积灰、结渣特性判别指标的计算公式，计算判别指标（包括：碱金属含量、碱酸比、硅比、硅铝比、灰沾污指数hw),初步分析生物质灰的结渣特性。

4. 研究创新点

1.生物质能源作为一种清洁可再生能源受到很大关注，生物质发电呈现很好的势头，然而在实际的生物质燃烧气化利用过程中，很容易发生结渣现象。因此展开生物质的深入研究，掌握其燃烧过程中的结渣特性，可以减少结渣发生的可能性，对生物质锅炉安全高效运行提高可行的解决方案，对我国生物质能规模化利用水平提高有重要意义。

2.由于生物质的高碱金属含量带来了较严重的熔渣和灰污问题，需要寻求降低生物质燃料中碱金属所占比例的办法，而适当地掺入某种可以提高灰的软化温度的添加剂如al2o3，就是一种有效的途径，需对其展开深入细致的定量研究。

3.面对化石燃料的污染，我们可以大力发展生物质能源，竹柳发热量与稻草相近，达13183kj/kg，约为烟煤的57%，除此之外，其它燃烧性能均比烟煤优越，满足工业化可再生替代能源的基本要求，有利于保护环境，减少化石燃料的污染。