第三章助燃劑的研制
在分析生物質(zhì)原料成分的基礎(chǔ)上，針對塊狀生物質(zhì)成型燃料（經(jīng)過
秸稈壓塊機(jī)壓制生產(chǎn)而成），開展了多種助燃劑的研制并進(jìn)行了5000多次點(diǎn)火試驗(yàn)。助燃劑的研制先后經(jīng)歷了三個階段：第一階段“固體廢棄物”研制階段：試驗(yàn)過程中嘗試過各種廢塑料、泡沫、薪柴、玉米秸稈和紙片等，結(jié)果都未能如愿；第二階段“同體粉沫”研制階段：主要是利用現(xiàn)有的煤用助燃劑及增燃劑配方，配制成10多種固體粉沫助燃劑，但結(jié)果仍不夠理想；最終將目標(biāo)鎖定在合成液體助燃劑上，也就是第三階段“合成液體助燃劑”階段。根據(jù)生物質(zhì)成型燃料燃燒特性及點(diǎn)火所需要的條件，共合成了26種不同的液體助燃劑，圖3-1為合成的部分液體助燃劑。
3.1試驗(yàn)原料
3.1.1成型燃料
玉米秸稈塊狀成型燃料：以玉米秸為原料，由富通新能源生產(chǎn)的9SGJ-1000型生物質(zhì)致密固化成型成套設(shè)備機(jī)組壓制，成型燃料外形尺寸： 32x32mm，長度為30～80mm，密度為0.9g/crr13。
參照國家標(biāo)準(zhǔn)GBfT 212-2001《煤的工業(yè)分析方法》和GB/T 213-2003《煤的發(fā)熱量測定方法》，對玉米秸稈塊狀成型燃料進(jìn)行工業(yè)分析和發(fā)熱量測定，所得各成分空氣干燥基的質(zhì)量百分比及發(fā)熱量見表3.1。
表3-1玉米秸稈成裂燃料工業(yè)分析和發(fā)熱量
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水分/% |
灰分/% |
揮發(fā)分/% |
固定碳/% |
發(fā)熱量/% |
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9.25 |
11.84 |
72.19 |
6.72 |
17870 |
3.1.2助燃劑
(1)基礎(chǔ)助燃劑：
a．廢氣機(jī)油（代號為J）：有熱值高、著火點(diǎn)高的特點(diǎn)，成本為1.26分/mL。
b．廢棄柴油(代號為C):有熱值低、著火點(diǎn)低的特點(diǎn)，成本為0.438分/mL。
c．無水酒精（代號為j）：有熱值低、遇火即燃的特點(diǎn)，成本為1.16分/mL。
(2)混合助燃劑
配制原則及用量通過成本控制，最高成本不超過6.5分錢，最小用量以每次都能將成型燃料引燃為準(zhǔn)，經(jīng)過初步篩選選出15種引火助燃劑進(jìn)行詳細(xì)試驗(yàn)。
a．用廢氣機(jī)油和廢棄柴油按不同配比混合，配成JC51、JC52、JC53、JC54、JC55、JC45、JC35、JC25、Jc15九種助燃劑。其中J代表廢棄機(jī)油，C代表廢棄柴油，數(shù)字代表廢棄機(jī)油和廢棄柴油的體積比。
b．用廢棄柴油和無水酒精按不同配比混合，配成Cj51、Cj52、Cj53三種助燃劑。其中C代表廢棄柴油，j代表無水酒精，數(shù)字代表廢棄柴油和無水乙醇的體積比。
c．用廢棄機(jī)油、廢棄柴油和無水酒精按不同的配比混合，配成JCj151、JCj161兩種助燃劑。其中J代表廢棄機(jī)油，C代表廢棄柴油，j代表無水酒精，數(shù)字代表廢棄機(jī)油、廢棄柴油和無水酒精的體積比。
d．用廢棄機(jī)油和無水酒精按1：1體積比混合成Jjll助燃劑，其中J代表廢棄機(jī)油，j代表無水酒精，數(shù)字代表廢棄機(jī)油和無水酒精的體積比。
各混合助燃劑用來量及成本如表3-2所示：
表3-2混合助燃劑的最高用量及成本
3.2試驗(yàn)裝置
3. 2.1炊事爐具
由北京神州大蓄生物質(zhì)能科技有限公司生產(chǎn)的LLA-6型炊事爐具，該爐具2007年獲美國殼牌基金金獎，規(guī)格：340×340×720mm，煙囪高度：l.Om。如圖3-2所示：該爐具為組裝式爐體，分為上下兩部分，下爐體為燃燒室，上爐體為氣化室。爐具由氣化室、燃燒室、活動料箱、助燃器、水套、爐體、進(jìn)水管、輸氣管、蒸鍋、煙筒等部件組成。爐體總高度72cm，重量52kg。水套及助燃器為1mm不銹鋼板制成。內(nèi)膽由25mm的耐火材料制成。料箱高230mm，厚4mm，直徑180mm，爐體外殼厚4mm。
3.2.2點(diǎn)火助燃罩
點(diǎn)火助燃罩如圖3-3所示，具有快速攏火和迅速積聚熱量的作用，為耐火的金屬網(wǎng)所制，可以是任意形狀，但高度必須距離生物質(zhì)成型燃料I.5 -4cm，經(jīng)試驗(yàn)證明，最佳高度為3cm左右。
3.3試驗(yàn)方法
將配制好的15種引火助燃劑分別裝入容量為500mL的小噴壺（日常給花噴水的那種即可）中，將玉米秸稈塊狀成型燃料裝滿至料箱的3/4，用小噴壺將引火助燃劑噴灑在點(diǎn)火助燃罩下方的成型燃料表面，采用上燃式點(diǎn)火方式。
15種引火助燃劑以不同的用量分別噴灑在玉米秸稈成型燃料表面，用打火機(jī)或一根火柴點(diǎn)燃引火助燃劑，如果3～5分鐘后爐膛內(nèi)火焰高度達(dá)到爐口(火焰高度30～35cm)，視為引火助燃劑將成型燃料引著，如果點(diǎn)火后火焰逐漸減小，3～5分鐘后熄滅，則視為本次點(diǎn)火失敗，每種助燃劑的不同用量試驗(yàn)分別重復(fù)6次，取平均值，如果6次都能將成型燃料引燃，記為“√”，有一次或多次不能將其引燃記為“×”。
3.4結(jié)果與分析
不同用量的15種助燃劑引燃玉米秸稈塊狀成型燃料的結(jié)果如表3-3所示。
表3-3不同用量的15種助燃劑引燃結(jié)果
由表3-3可以看出，助燃劑JC51在允許的資金范圍內(nèi)不能將成型燃料引燃。用量為3mL時，只有助燃劑JC53和JC55能順利將成型燃料引燃，用量為4mL時，JC52也能順利將成型燃料引燃，助燃劑用量<5mL時，引燃效果不理想，用量>5mL時，除助燃劑JC51、Cj52和JCj161外，其它12種均能順利將成型燃料引燃，并且助燃劑用量越大，引燃效果越好，但受點(diǎn)火成本所限，并不是用量越大越好。
3. 4.1基礎(chǔ)助燃劑引燃情況
三種基礎(chǔ)助燃劑廢棄機(jī)油、廢棄柴油和無水酒精單獨(dú)噴灑在秸稈壓塊上均不能將其引燃。
3.4.2 JC系列助燃劑引燃情況
廢棄機(jī)油和廢棄柴油按不同體積比配制的9種助燃劑助燃劑JC51、JC52、JC53、JC54、JC55、JC45、JC35、JC25、JC15中，JC51不能將成型壓塊引燃，其他8種助燃劑在引燃成型燃料過程中的燃燒情況如圖3-4～3-11所示。
由這8張圖每種助燃劑所用最小用量引燃所需時間來看，助燃劑JC52所用時問最長為4分48秒，助燃劑JC35所用時I、日J(rèn)最短為1分25秒；從助燃劑所選最大用量引燃成型燃料所用時間來看，JC52所用時間最長為3分15秒，助燃劑JC15引燃所用時間最短為40秒。助燃劑用量越小，引燃成型燃料所用的時間就越長，助燃劑用量越大，引燃生物質(zhì)顆粒燃料所用的時間就越短，引燃效果也越好。
