【芒草成型燃料的基本燃烧特性的实验探究3800字】

芒草成型燃料的基本燃烧特性的实验探究目录TOC\o"1-3"\h\u30035芒草成型燃料的基本燃烧特性的实验探究 127531.1元素分析 1251591.1.1试样处理 1122131.1.2试验设备与方法 1146191.1.3试验结果与分析 3160711.2工业分析 390531.1.1试样准备 3172151.1.2试验设备与方法 3121211.1.3试验结果与分析 5106851.3发热量测定 5227011.3.1试验准备 589471.3.2试验设备与方法 6272771.3.3试验原料的结果与分析 6239181.4试验原料灰熔点分析 7125231.4.1试验设备与试验方法 7221521.4.2试验原料的结果与分析 71.1元素分析元素分析即为一种研究化合物中元素含量的分析方法，分为定性和定量两种。1.1.1试样处理试验原料：芒草；无烟煤；羧甲基纤维素原料处理：将芒草和无烟煤原料经过粉碎机粉碎之后，筛选出粒径小于0.2mm的颗粒（由于羧甲基纤维素原本就比较细，因此不用再进行粉碎，直接筛选即可），然后将这三种原料放置于105℃烘箱中烘干至绝干，除去其水分。1.1.2试验设备与方法试验设备：VarioELⅢ全自动元素分析仪，产自于德国Elementar公司，可同时测定C、H、N、S四种元素的含量，单独测定O元素的含量。如图2-1、2-2所示。图2-1元素分析仪Fig.2-1Elementanalyzer图2-2元素分析仪Fig.2-2Elementanalyzer试验方法：先称取在烘箱已经烘至绝干的芒草，无烟煤，羧甲基纤维素粉末5mg单独放置在锡纸小舟上，将它折叠并且包紧之后，按照顺序放入对应的孔位中。当试验开始之后，之前放入其中的样品便会自动落下，进入燃烧管中，同时打开仪器配有特殊设计的注氧装置，来保证所有分析的样品能完全分解。等芒草，无烟煤，羧甲基纤维素这三种试样都运行结束之后，检测器输出的信号经积分后可以直接转化为三种试样的各元素含量，并从主机中直观地显示出来1.1.3试验结果与分析利用元素分析仪对芒草，无烟煤，羧甲基纤维素进行元素分析，所得的元素分析结果见表2-1。表2-1芒草试样元素分析结果Tab.2-1ElementanalysisresultsofMiscanthussibiricus试样名称C(%)H(%)O(%)N(%)S(%)芒草46.886.2337.560.460.64无烟煤79.533.101.351.290.78羧甲基纤维素38.125.546.430.160.66芒草燃料中的主要可燃部分是C元素，它的含量将影响燃料燃烧的品质和产生的热量。H元素也是一种可燃成分，氢含量越多，表示越容易着火和燃烧。在燃烧时以气体的形态挥发出来。O元素是不可燃成分，O元素的存在会使发热量降低，且从表中可知芒草中含氧量高达37.56%。N、S元素是芒草燃料中的有害因素，燃烧后生成的NOX、SOX会严重污染环境，也有腐蚀设备的可能性。由表可以知道，芒草燃料中的氮硫含量较少，但是，在使用此燃料的同时，还是需要注意NOX、SOX的处理。1.2工业分析工业分析是通过规定的实验条件来测定燃料中的水分、灰分、挥发分和固定碳质量含量的百分数，并观察评判粘结特征。1.1.1试样准备试验原料：芒草；无烟煤；羧甲基纤维素原料处理：将芒草和无烟煤原料经过粉碎机粉碎之后，筛选出粒径小于0.2mm的颗粒（由于羧甲基纤维素原本就比较细，因此不用再进行粉碎，直接筛选即可），然后将这三种原料放置于105℃烘箱中烘干至绝对干燥，除去水分。1.1.2试验设备与方法试验设备：（1）电子天平；（2）DHG-C型全自动电脑干燥箱，产自杭州蓝天化验仪器厂，控温精度为±1℃；（3）可控温马弗炉，产自杭州蓝天化验仪器厂，SXF程控器，控温范围为室温-1200℃，燃烧室的规格为300×200×120mm；（4）粉碎机，每分钟转速为800转。试验方法：（1）水分的测定：取粒径小于0.2mm的颗粒1（±0.1）g，误差不超过0.0002g，注意原料需在称量瓶中平摊。戴上手套将称量瓶放入预先通风且已经加热到105～110℃的干燥箱中并将瓶口打开，连续干燥1～1.5h（注：预先通风是为了使干燥箱加热更均匀，需要将装有试样的称量瓶放进干燥箱之前3～5min再开始通风）。完全干燥以后，带上手套把重称量瓶从干燥箱中拿出,取出时注意要盖上盖子,然后再放在干燥器中冷却至室温，然后再进行称量（大概20min）。之后不断地重复以上的过程,直至连续两次干燥试样的质量不再进一步地上升即可。（2）灰分的测定：预先烧灰皿质量灼烧至恒定，再分别称取芒草，无烟煤，羧甲基纤维素试样1（±0.1）g，误差不超过0.0002g，在质量恒定的灰皿中均匀摊平（每平方厘米的质量不超过0.15g）。戴上隔热手套，两手抓住坩埚钳夹起灰皿送进炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中（注意坩埚钳不要碰到原料），最后小心将炉门关上（留出15mm左右的缝隙）。在超过30min时间内将炉温缓慢升高至500℃，保持30min，接着继续升温至815（±10℃），保持该温度将芒草，无烟煤，羧甲基纤维素灼烧1h。灼烧完成后，戴上隔热手套，然后使用坩埚钳小心地将灰皿从马弗炉中取出，将它缓慢地放在石棉板或耐热瓷板上，冷却大概5min，再放入干燥器中待其温度与室温差不多时再取出称量（20min左右）。（3）挥发分的测定：将带盖瓷坩埚在900℃下在马弗炉里灼烧，将它质量灼烧至恒定，再称取小于0.2mm粒径的芒草，无烟煤，羧甲基纤维素试样1（±0.1）g（误差不超过0.0002g），注意需要轻轻地振动坩埚，这样坩埚中样品就会被摊平，然后盖上坩埚的盖子，将整个坩埚放在坩埚架上。将马弗炉先预热至920℃左右，戴上隔热手套，然后两手抓住坩埚钳夹起装有坩埚的坩埚架放入其恒温区，立即关上炉门并开始计时，加热7min。注意当坩埚架放进马弗炉之后，炉温需要在3min以内恢复到900（±10）℃，此后一直保持在900（±10）℃，否则视为实验失败，恢复温度也在加热温度里面。结束后，戴上隔热手套，然后两手抓住坩埚钳将坩埚取出，在空气中先冷却冷却大概5min，再放入干燥器中待其温度与室温差不多时再取出称量（20min左右）。1.1.3试验结果与分析进行三次重复实验，取三次正常试验的平均数值作为有效数据，可得出结果，结果见表2-2。表2-2工业分析数据分析Tab.2-2Industrialanalysisdataanalysis试样名称水分(%)灰分(%)挥发分(%)固定碳(%)芒草8.235.4771.7713.53无烟煤1.5511.717.1979.55羧甲基纤维素10.2020.4131.8036.59在生物质燃料中，我们认为若含水量越高，其在燃烧时所需的热量就越多、着火温度就越高，不可避免地会导致炉膛位温度降低，燃烧速率的降低。观察表2-2得出，常见生物质芒草、羧甲基纤维素的水分基本都在8-10%左右，相差并不是很大。灰分是燃料燃烧过程中最主要的杂质，因为燃烧之后灰分容易积聚结渣，其含量将直接影响燃料的发热量，通过表2-2，芒草的灰分含量较少仅为5.47%，而羧甲基纤维素的灰分含量较大，所以由此看来羧甲基纤维素做粘合剂添加时不应该过多添加。挥发分是指在高温下，生物质受热分解而产生的可燃性的气体。也就是说随着挥发分含量的增加，生物质燃料也会变得更易着火。从表2-2可见，芒草的挥发分是最高的，高达71.77%，因此芒草作为燃料而言，可燃性气体更容易析出，着火点更低，燃料更容易燃尽。芒草与无烟煤混合可以更好地互补，充分发挥挥发分高的特点。1.3发热量测定发热量是反映燃烧品质重要的指标，是组织设备热平衡，计算燃烧物平衡等各种参数和设备选择的重要依据。1.3.1试验准备试验原料：芒草；无烟煤；羧甲基纤维素原料处理：将芒草和无烟煤原料经过粉碎机粉碎之后，筛选出粒径小于0.2mm的颗粒（由于羧甲基纤维素原本就比较细，因此不用再进行粉碎，直接筛选即可），然后将这三种原料放置于105℃烘箱中烘干至绝干，除去水分。1.3.2试验设备与方法试验设备：XKRL-3000A微电脑全自动量热仪，产自于河南鑫科分析仪器有限公司，测温范围5～40℃，温度分辨率：0.0001K，精密度：小于等于0.1%，如图2-3所示。图2-3XKRL-3000A数显恒温量热仪Fig.2-3XKRL-3000Adigitaldisplaythermostaticcalorimeter试验方法：常见的生物质芒草、无烟煤、羧甲基纤维素的发热量分析相关数据的测定根据国标《生物质燃料发热量测试方法》的要求进行实验。无烟煤的发热量分析相关数据的测定根据国标《煤的发热量测定方法》的要求进行实验。1.3.3试验原料的结果与分析通过每个试样的3个有效试验数据选取的平均值，芒草、无烟煤、羧甲基纤维素的发热量分析结果见表2-3。表2-3试样的发热量分析结果（干燥基）Tab.2-3Analysisresultsofcalorificvalueofsamples(drybasis)试样名称芒草无烟煤羧甲基纤维素低位发热量（kJ/kg）150122606813656通过结合表2-1及表2-3，可以得出，原料的发热量与C元素的含量是成正比的。发热量测定结果说明：芒草的发热量较高。加入粘结剂并不会使其发热量明显降低，也不会降低燃料的燃烧品质。本文芒草型煤的生物质原料芒草、粘结剂羧甲基纤维素的发热量在数值上与I类烟煤（11300-154890kJ/kg）相当，说明芒草、羧甲基纤维素完全可以替代I类烟煤使用。1.4试验原料灰熔点分析1.4.1试验设备与试验方法试验设备：XKHR-3000微机灰熔融性测定仪，产自河南鑫科分析仪器有限公司，最高加热温度为1450℃±3℃，升温速度：温度＜900℃时，15-20℃/min；温度＞900℃后，5℃±1℃/min，试验中选取氧化性或弱还原性气氛。如图2-4。图2-4XkHR-3000微机灰熔融性测定仪Fig.2-4XkHR-3000microcomputerashfusibilitytester试验方法：灰熔融性相关数据的测定根据国标《煤灰熔融性的测定方法》要求的角锥法进行实验。按此法要求将待测样品的灰分堆成一定尺寸的三角锥，将其在托盘上放好后，置于瓷玉舟中，送入高温加热炉进行加热。观察四个特征熔融温度——变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HF）、流化温度（RT），一般将软化温度作为试样的灰熔点。1.4.2试验原料的结果与分析试验原料芒草、无烟煤、羧甲基纤维素的灰熔点的测试结果见表2-4。表格中的“＞1450”表示为温度超过微机灰熔融性测定仪最高设定温度。表2-4试样的灰熔点测定数据Tab.2-4Ashmeltingpointmeasurementdataofsamples试样名称变形温度DT（℃）软化温度ST（℃）半球温度HT（℃）流化温度FT（℃）芒草1137118211961246无烟煤1456＞1450＞1450＞1450羧甲基纤维素1317132513611406一般