不同配方生物質(zhì)燃料物理特性與燃燒特性研究

茍文濤，王曉劍，鐘俊周，郭鴻雁，李茂軍，文國(guó)宇，陳建軍，鄧世媛*

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究室，廣東廣州 510642；2.廣東煙草韶關(guān)市有限公司，廣東韶關(guān) 512000；3.廣東煙草韶關(guān)市有限公司始興縣公司，廣東韶關(guān) 512500)

21世紀(jì)以來，隨著煤、石油、天然氣等石化燃料的日益枯竭，生物質(zhì)能日益凸顯出其潛在的價(jià)值[1]。煙葉生產(chǎn)中的烘烤環(huán)節(jié)是一個(gè)大量耗能的過程[2]，雖然我國(guó)的煙葉烤房已經(jīng)從普通烤房改進(jìn)成了密集型烤房，在一定程度上達(dá)到了節(jié)能的目的，但在全國(guó)各煙區(qū)，煙葉烘烤的熱量來源仍然以煤炭為主，隨著能源的日趨緊張，尋找煙葉烘烤能源替代途徑已成為當(dāng)前烤煙生產(chǎn)中亟待解決的問題[3]。農(nóng)作物秸稈是地球上最豐富的固體可再生資源之一，也是唯一可運(yùn)輸與儲(chǔ)存的清潔能源[4]，作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)的生物質(zhì)產(chǎn)量高居世界首位[5]，但目前的利用途徑多為就地焚燒，不僅造成大量資源浪費(fèi)，而且?guī)碇T多環(huán)境問題。

當(dāng)前，生物質(zhì)顆粒燃料的成型技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，近年來研究者們也開展了一定的研究，但主要集中在生物質(zhì)燃料的成型和制備技術(shù)等方面[6-9]。前人研究表明，生物質(zhì)壓塊燃料具有清潔環(huán)保、著火點(diǎn)低、升溫快、可控性強(qiáng)、熱效高、燃燒性好的特點(diǎn)，在煙葉烘烤的各階段，都可以充分調(diào)控烘烤工藝條件，從而提高烤后煙葉質(zhì)量[10-11]。我國(guó)煙草行業(yè)提出：要發(fā)展可持續(xù)、社會(huì)友好型煙草農(nóng)業(yè)，因此，利用生物質(zhì)能源逐步替代煤炭成為解決煙葉烘烤環(huán)節(jié)能耗問題的有效途徑。筆者采用高效生物質(zhì)顆粒成型設(shè)備壓制不同配方的生物質(zhì)顆粒燃料，通過比較分析不同配方生物質(zhì)燃料物理特性和燃燒特性的相關(guān)指標(biāo)，以期篩選出符合煙葉烘烤工藝要求的生物質(zhì)燃料配方，為生物質(zhì)燃料作為煙葉烘烤替代能源及其進(jìn)一步的應(yīng)用提供理論和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1材料試驗(yàn)于2015—2016年進(jìn)行，選用廣東省韶關(guān)市始興縣木材加工廠提供的木屑、廣東煙草韶關(guān)市有限公司始興縣公司馬市煙站提供的煙稈和廣東省韶關(guān)市煙葉復(fù)烤廠提供的煙梗作為生物質(zhì)成型顆粒的原材料，利用廣東省韶關(guān)市?；浬锟萍加邢薰a(chǎn)的HCK045A型高效生物質(zhì)顆粒成型機(jī)壓制成不同配方的生物質(zhì)顆粒燃料，各取2 kg樣品帶回華南農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行燃燒特性相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.2處理該試驗(yàn)設(shè)置9個(gè)生物質(zhì)顆粒燃料配方，同時(shí)以廣東煙草韶關(guān)市有限公司始興縣公司馬市煙站提供的優(yōu)質(zhì)無煙煤粉為對(duì)照(CK)，共10個(gè)處理(表1)。

表1 生物質(zhì)顆粒燃料配方

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1生物組分的測(cè)定。參照GB/T 2677.10—1995[12]的方法對(duì)生物質(zhì)燃料中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素等生物組分進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2工業(yè)分析及熱值測(cè)定。該項(xiàng)目在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化與產(chǎn)品加工機(jī)械實(shí)驗(yàn)室(熱能工程分析室)進(jìn)行。測(cè)定方法：參照國(guó)標(biāo)GB/T 212—2008煤樣的工業(yè)分析方法[13]，使用長(zhǎng)沙有欣儀器制造有限公司生產(chǎn)的YX-GYFX7701全自動(dòng)工業(yè)分析儀進(jìn)行工業(yè)分析；參照國(guó)標(biāo)GB/T 213—2003[14]的要求，使用長(zhǎng)沙有欣儀器制造有限公司生產(chǎn)的YX-ZR天鷹自動(dòng)熱量?jī)x進(jìn)行熱值測(cè)定。

1.3.3煤灰成分及灰熔點(diǎn)測(cè)定?；曳值臏y(cè)定在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)測(cè)試中心進(jìn)行。測(cè)定方法：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 21923—2008《固體生物質(zhì)燃料檢驗(yàn)通則》[15]，并參照歐盟標(biāo)準(zhǔn)“DD CEN/TS15290：2006 Solid Biofuels-Determination of major elements”[16]，采用HF-HClO4分解不同處理燃燒后的灰樣，并用原子吸收法測(cè)定Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O55項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)。SiO2、Al2O32項(xiàng)指標(biāo)采用GB/T 1574《煤灰成分分析》[17]中的半微量分析法進(jìn)行測(cè)定。

灰熔點(diǎn)的測(cè)定在中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所進(jìn)行。測(cè)定方法參照GB/T 219—2008灰熔點(diǎn)測(cè)定的方法[18]，使用ZRC2000智能灰熔點(diǎn)測(cè)定儀測(cè)定不同處理的灰熔點(diǎn)。

1.3.4物理特性的測(cè)定。參照GB/T 217—2008煤的真相對(duì)密度測(cè)定方法[19]進(jìn)行。

1.3.4.1真相對(duì)密度。計(jì)算公式如下：

D=m/(V-V0)

式中，D為生物質(zhì)成型燃料的密度(g/cm3)；m為試樣的質(zhì)量(g)；V為加入試樣后量筒水面讀數(shù)(cm3)；V0為加入試樣前量筒水面讀數(shù)(cm3)。

1.3.4.2抗碎強(qiáng)度。成型燃料跌落后殘存的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(總質(zhì)量與損失量的差值除以總質(zhì)量)反映了其抗跌碎能力的大小。參考煤的抗碎強(qiáng)度測(cè)定方法(GB/T 15459—1995)[20]進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4.3抗?jié)B水性。目前生物質(zhì)成型燃料抗?jié)B水性能的測(cè)試方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)還無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。該次試驗(yàn)參照目前常用的方法[21]，即將成型燃料樣品置于27 ℃水面下25 mm處，連續(xù)觀察成型燃料的形態(tài)直至成型燃料完全剝落分解為止，以成型燃料在水中保持完整形態(tài)的時(shí)間作為評(píng)價(jià)成型燃料抗?jié)B水性的技術(shù)指標(biāo)，每個(gè)處理記錄5次，取平均值。

1.3.5燃燒特性的測(cè)定。

1.3.5.1點(diǎn)火特性。用秒表記錄自燃燒器啟動(dòng)至點(diǎn)火成功持續(xù)的時(shí)間。

1.3.5.2持續(xù)明火時(shí)間。用秒表記錄燃料從開始燃燒到燃燒明火熄滅所持續(xù)的時(shí)間。

1.3.5.3燃盡時(shí)間。用秒表記錄燃料從開始燃燒到燃料燃燒成灰燼所持續(xù)的時(shí)間。

1.3.5.4底灰結(jié)渣率測(cè)定及計(jì)算方法[22]。分別取不同處理的生物質(zhì)成型燃料(20±0.5)g，在燃燒器內(nèi)燃燒，進(jìn)料量、進(jìn)風(fēng)量等其他條件一致，待燃燒器停止后，冷卻，將底灰全部取出，稱質(zhì)量記為m1，篩出灰渣中粒度大于6 mm的渣塊，稱質(zhì)量記為m2。計(jì)算方法：粒度大于6 mm的渣塊占灰渣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，即為該試樣的底灰結(jié)渣率C，C=m2/m1×100%。

1.4數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel 2003和SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、繪圖和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同配方生物質(zhì)燃料的結(jié)構(gòu)組成分析生物質(zhì)主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成的高聚物，單一生物質(zhì)的熱解或燃燒行為可以認(rèn)為是這3種主要組分的綜合表現(xiàn)[23]。生物質(zhì)中纖維素含量越高，揮發(fā)分的析出越多，燃燒越劇烈；木質(zhì)素含量越高，焦炭燃燒反應(yīng)越劇烈；半纖維素的燃燒以揮發(fā)分燃燒為主，其含量越高，越促進(jìn)揮發(fā)分和焦炭的燃燒，但影響程度低于纖維素或木質(zhì)素的影響[24]。對(duì)不同配方生物質(zhì)顆粒燃料生物結(jié)構(gòu)組成的分析(因CK處理為100%煤粉，因此未進(jìn)行此項(xiàng)分析)結(jié)果如表2所示，處理②(100%木屑)的纖維素、木質(zhì)素和半纖維素等生物組分含量最高，其次是處理⑥(50%木屑+50%煙稈)和處理④(100%煙稈)，與其他各生物質(zhì)配方處理相比均達(dá)到顯著水平。

表2 不同配方生物質(zhì)燃料的結(jié)構(gòu)組成

注：表中同列數(shù)據(jù)后的不同字母表示在0.05水平差異顯著，相同字母表示在0.05水平差異不顯著

Note：Different letters after data in the same column represent 0.05 significant differences.The same letters represent 0.05 insignificant differences

2.2不同配方生物質(zhì)燃料的工業(yè)分析及熱值比較表3顯示，不同配方生物質(zhì)顆粒燃料的工業(yè)分析與CK(100%煤粉)相比存在較大的差異。從含水量來看，最低的是CK，僅為2.71%；最高的是處理⑤(50%木屑+50%煙梗),達(dá)18.18%;含有煙梗的生物質(zhì)配方(處理③、⑦、⑨)含水量明顯高于其他處理。揮發(fā)分仍然以CK最低(10.94%)，含有木屑和煙稈配方的揮發(fā)分含量也較高，且所有含有生物質(zhì)配方處理的揮發(fā)分都顯著高于CK。灰分分析結(jié)果差異顯著，CK處理顯著高于所有的生物質(zhì)配方處理，從各生物質(zhì)配方處理間的比較來看，含有煙梗的配方(處理③、⑤、⑦、⑨)較高，而含有木屑和煙稈的處理較低，尤以處理②(100%木屑)最低。固定碳含量顯示，CK處理(達(dá)46.47%)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于所有生物質(zhì)配方處理，從生物質(zhì)配方處理間的比較看，煙稈在3個(gè)生物質(zhì)材料中固定碳含量是最高的，因此其他各配方只要有煙稈，固定碳含量就較高，而含有煙梗的配方則較低。

生物質(zhì)燃料是由多種可燃質(zhì)、不可燃的無機(jī)礦物質(zhì)及水分組成的，生物質(zhì)燃料揮發(fā)分產(chǎn)率通常高于固定碳產(chǎn)率，煤的揮發(fā)分與固定碳的產(chǎn)率之比通常小于1.0，而生物質(zhì)通常大于4.0。由表3結(jié)果計(jì)算出處理①～⑨的揮發(fā)分與固定碳產(chǎn)率比依次為1∶5.0、4.9∶1、5.1∶1、4.3∶1、4.8∶1、4.7∶1、5.0∶1、3.1∶1、3.3∶1、3.4∶1。結(jié)果顯示，生物質(zhì)顆粒燃料的揮發(fā)分與固定碳的產(chǎn)率比較高，均在3：1以上，而CK處理僅為1∶5?？梢姡c煤粉相比，生物質(zhì)顆粒燃料的揮發(fā)分與固定碳產(chǎn)率比較高，因此燃燒更容易進(jìn)行，反應(yīng)更劇烈[25]。

表3不同配方生物質(zhì)燃料的工業(yè)分析

Table3Theindustrialanalysisofdifferentformulabiomassfuels%

注：表中同列數(shù)據(jù)后的不同字母表示在0.05水平差異顯著，相同字母表示在0.05水平差異不顯著

Note：Different letters after data in the same column represent 0.05 significant differences.The same letters represent 0.05 insignificant differences

熱值分析結(jié)果見表4，CK處理(100%煤粉)的熱值最高，發(fā)熱量達(dá)24.03 MJ/kg，顯著高于其他生物質(zhì)配方處理。從各生物質(zhì)配方之間的比較來看，由于煙梗的發(fā)熱量最低，因此凡含有木屑和煙稈配方處理的發(fā)熱量都要高于含有煙梗配方的處理，表明木屑和煙稈在燃燒過程中的熱值要高于煙梗。

2.3不同配方生物質(zhì)燃料的煤灰成分及灰熔點(diǎn)比較秸稈類生物質(zhì)在生長(zhǎng)過程中會(huì)吸收一定量的堿金屬元素，這些元素以鹽或氧化物等形式存在于生物質(zhì)機(jī)體內(nèi)，這些物質(zhì)的熔點(diǎn)相對(duì)較低，大部分700～900 ℃。當(dāng)秸稈類生物質(zhì)固體成型燃料在鍋爐內(nèi)燃燒時(shí)，爐內(nèi)溫度遠(yuǎn)高于堿金屬化合物的熔點(diǎn)，導(dǎo)致爐排上的秸稈灰在800～900 ℃時(shí)就開始發(fā)生軟化，溫度過高時(shí)灰分會(huì)全部或者部分發(fā)生熔化，形成玻璃狀堅(jiān)硬爐渣，難以清除；另外，煙氣中夾帶著熔化或半溶化的堿金屬硅酸鹽，在接觸到鍋爐內(nèi)壁面時(shí)凝結(jié)，不斷積聚，最終產(chǎn)生嚴(yán)重的積灰、結(jié)渣等問題[26-28]，影響燃燒。

表4不同配方生物質(zhì)燃料的熱值比較

Table4ComparisonofheatvalueofdifferentformulabiomassfuelsMJ/kg

注：表中同列數(shù)據(jù)后的不同字母表示在0.05水平差異顯著，相同字母表示在0.05水平差異不顯著

Note：Different letters after data in the same column represent 0.05 significant differences.The same letters represent 0.05 insignificant differences

圖1顯示了不同處理燃料的底灰成分及其與結(jié)渣率的關(guān)系。從底灰成分來看，CK(100%煤粉)中Na、K、Ca、Mg的含量均低于生物質(zhì)顆粒燃料，而Al和Si的含量則相對(duì)較高。比較各生物質(zhì)配方燃料中的底灰成分發(fā)現(xiàn)，Na、Mg、Fe含量以煙稈和木屑配方的處理較高，而煙梗則較低，但含有煙梗配方的生物質(zhì)燃料中K和Ca含量較高。底灰結(jié)渣率以處理⑨(10%煤+90%煙梗)最高，達(dá)50%以上；其次是處理③、⑧、⑩，而處理②(100%木屑)和處理⑥(50%木屑+50%煙稈)的底灰結(jié)渣率比CK低。

表5的灰熔融性分析結(jié)果表明，燃燒過程中，CK(100%煤粉)處理的變形溫度、軟化溫度、半球溫度和流動(dòng)溫度等均高于各生物質(zhì)配方處理。各生物質(zhì)配方處理之間的比較結(jié)果顯示，加了10%煤粉的配方(處理⑧、⑨、⑩)灰熔點(diǎn)溫度相對(duì)較高，較為接近CK處理，其他未添加煤粉的生物質(zhì)配方中則以處理⑥(50%木屑+50%煙稈)較高，100%木屑和100%煙稈較低，其中，含有煙梗配方的處理(③、⑤、⑦)則未能觀測(cè)到灰熔點(diǎn)溫度，原因是在溫度升到900 ℃之前，這3個(gè)處理的灰錐已經(jīng)坍塌，因此無法讀取數(shù)據(jù)。

羅娟等[22]研究表明，生物質(zhì)燃料的灰熔融特性對(duì)其結(jié)渣率的影響較大，同時(shí)生物質(zhì)燃料的結(jié)渣趨勢(shì)與 Si、堿金屬和堿土金屬含量有關(guān)。對(duì)大多數(shù)生物質(zhì)燃料來說，軟化溫度越高，結(jié)渣率越低，Si和堿金屬含量越大，越易于結(jié)渣，堿土金屬含量越大，越抗結(jié)渣。結(jié)合圖1和表5的結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)顆粒燃料的底灰結(jié)渣率不僅與灰分中礦質(zhì)元素含量有關(guān)，而且綜合結(jié)果表明，處理⑥(50%木屑+50%煙稈)由于堿金屬(Na、K)含量較低，而堿土金屬(Ca、Mg)和Fe含量較高，同時(shí)其灰熔點(diǎn)溫度較高，因此底灰結(jié)渣率較低。

圖1 不同處理底灰元素與結(jié)渣率Fig.1 Chemical components and clinkering rate of bottom ash in different treatments

注：處理③、⑤、⑦在溫度升到900 ℃之前灰錐已經(jīng)坍塌，無法讀出灰熔點(diǎn)溫度

Note：Ash piles of treatments ③，⑤，and ⑦ had collapsed before the temperature reached 900 ℃.Their ash fusion temperatures could not be read

2.4不同配方生物質(zhì)燃料的物理特性生物質(zhì)顆粒燃料除燃燒特性外，其物理特性也是重要的檢測(cè)指標(biāo)，直接影響到生物質(zhì)燃料的使用、運(yùn)輸和貯存，其中松弛密度和耐久性就是衡量物理品質(zhì)特性的2個(gè)重要指標(biāo)[29-30]。有人將耐久性又具體細(xì)化為抗變形性、抗跌碎性、抗?jié)L碎性、抗?jié)B水性和抗吸濕性等幾項(xiàng)指標(biāo)，通過不同的試驗(yàn)方法檢驗(yàn)生物質(zhì)燃料的黏結(jié)強(qiáng)度，并采用不同的指標(biāo)來表示各項(xiàng)性能[31]。表6的試驗(yàn)結(jié)果表明，含水量為8%～16%的生物質(zhì)原材料采用HCK045A型高效生物質(zhì)顆粒成型機(jī)熱壓成型并放置一段時(shí)間后，各配方顆粒燃料的真相對(duì)密度、抗碎強(qiáng)度、平均粒長(zhǎng)和抗?jié)B水性顯示出一定差異。生物質(zhì)原料壓塊成型后的顆粒真相對(duì)密度以含有10%煤粉的處理(⑧、⑨、⑩)較大，其次是含有煙稈配方處理較大，含有木屑配方處理(②、⑤)的真相對(duì)密度明顯較低。從抗碎強(qiáng)度來看，100%的生物質(zhì)配方處理以煙梗最強(qiáng)、木屑最低，而不同生物質(zhì)混合配方則以50%煙梗+50%煙稈最大，生物質(zhì)與煤粉的混合配方中，仍然以煤粉+煙梗最高。成型顆粒長(zhǎng)度顯示為，處理③(100%煙稈)、⑦(50%煙梗+50%煙稈)、⑨(10%煤+90%煙梗)平均粒長(zhǎng)較大，顯著高于其他處理，100%木屑配方的平均粒長(zhǎng)最小，說明木屑成型性稍差。吸水性會(huì)嚴(yán)重影響生物質(zhì)顆粒燃料的貯存和運(yùn)輸，表6結(jié)果顯示，以木屑為原材料的配方(處理②)抗?jié)B水性最低，浸在水中僅3.82 min即剝落分解，最高的則是處理⑩(10%煤+90%煙稈)，其次為處理⑨、⑦、⑥?？傮w來看，凡是含有木屑配方的生物質(zhì)顆粒燃料抗?jié)B水性都較低，含有煙稈和煙梗的配方則具有較高的抗?jié)B水性。

表6 不同配方生物質(zhì)燃料的物理性狀

注：表中同列數(shù)據(jù)后的不同字母表示在0.05水平差異顯著，相同字母表示在0.05水平差異不顯著

Note：Different letters after data in the same column represent 0.05 significant differences.The same letters represent 0.05 insignificant differences

2.5不同配方生物質(zhì)燃料的燃燒特性研究有研究表明，生物質(zhì)顆粒燃料揮發(fā)分越高、含水率越低，點(diǎn)火時(shí)間越短[28]。從表7可以看到，CK處理(100%煤粉)的點(diǎn)火時(shí)間和燃盡時(shí)間最長(zhǎng)，均顯著大于其他處理，生物質(zhì)顆粒燃料的點(diǎn)火時(shí)間較混煤成型顆粒要短，但混煤成型顆粒的燃盡時(shí)間較長(zhǎng)。處理⑥(50%木屑+50%煙稈)、⑤(50%木屑+50%煙梗)的點(diǎn)火時(shí)間最短，顯著低于其他處理，說明木屑較其他生物質(zhì)更容易點(diǎn)火，而混有煤粉配方的處理(⑧、⑨、⑩)點(diǎn)火時(shí)間較長(zhǎng)。CK處理(100%煤粉)的明火持續(xù)時(shí)間最短，顯著低于各生物質(zhì)配方處理，而生物質(zhì)配方中以處理⑥的明火持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，其次是處理③，而含有煙梗的生物質(zhì)顆粒燃料(處理③和⑤)明火持續(xù)時(shí)間較短。從整體燃燒持續(xù)時(shí)間來看，CK(100%煤粉)的燃盡時(shí)間最長(zhǎng)，但由于其揮發(fā)分含量較低其點(diǎn)火時(shí)間也最長(zhǎng)，其他生物質(zhì)配方則以處理②、⑧、⑩、④的燃盡時(shí)間較長(zhǎng)，顯著高于其他處理，而處理③(100%煙梗)和處理⑤(50%木屑+50%煙梗)的燃盡時(shí)間較短，表明煙梗的燃燒持續(xù)性較低。

表7不同配方生物質(zhì)燃料的燃燒特性

Table7Thecombustioncharacteristicsofdifferentformulabiomassfuels

處理Treat-ment點(diǎn)火時(shí)間Ignition times持續(xù)明火時(shí)間Flaming durationmin燃盡時(shí)間Burnout timemin①(CK)954.67±5.78 f244.33±11.92 a134.11±7.23 f②477.34±6.94 bc418.36±6.93 fg87.33±4.33 de③452.36±8.98 b286.67±6.94 b51.67±2.03 a④497.68±7.27 cd386.34±3.84 ef88.11±4.04 e⑤421.67±10.17 a270.23±11.55 ab54.57±2.03 ab⑥411.12±7.00 a441.27±14.72 g71.79±2.07 cd⑦459.23±7.22 b349.43±10.97 cd68.35±1.73 bc⑧557.73±10.11 e365.57±13.57 de93.78±1.53 e⑨513.54±9.45 d328.46±10.39 c77.67±3.18 cde⑩524.37±5.78 d386.67±4.91 ef87.35±1.45 de

注：表中同列數(shù)據(jù)后的不同字母表示在0.05水平差異顯著，相同字母表示在0.05水平差異不顯著

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3 結(jié)論與討論

近年來，可再生能源因其可再生性、取之不竭等特點(diǎn)成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)，并被廣泛應(yīng)用于各項(xiàng)耗能產(chǎn)業(yè)。因此，深入探討可再生能源在我國(guó)煙葉烘烤中的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景，不僅有利于降低烤煙生產(chǎn)成本，緩解能源危機(jī)，而且有利于我國(guó)烤煙生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展[32]。該試驗(yàn)研究表明，生物質(zhì)顆粒燃料除具有優(yōu)良的物理特性，還具備揮發(fā)分含量高、點(diǎn)火時(shí)間短、持續(xù)明火時(shí)間長(zhǎng)、結(jié)渣率低等燃燒特性，這與王漢文等[11]的研究結(jié)果基本一致。此外，前人已采用生物質(zhì)氣化發(fā)生裝置將各類農(nóng)作物秸稈、廢棄煙桿、煙梗通過燃?xì)獍l(fā)生爐進(jìn)行控氧燃燒使其熱解出由一氧化碳、氫氣、甲烷等組成的可燃?xì)怏w，經(jīng)管網(wǎng)送往各烤房實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制烘烤煙葉，通過試驗(yàn)得出生物質(zhì)能源煙葉烘烤系統(tǒng)與傳統(tǒng)煙葉烘烤系統(tǒng)從操作、烘烤工藝控制、煙葉品質(zhì)、干煙成本和節(jié)能減排等方面均較優(yōu)越[3]。譚方利等[10]也曾對(duì)生物質(zhì)壓塊燃料與煤炭進(jìn)行對(duì)比研究，得出生物質(zhì)壓塊用于煙葉烘烤可以充分調(diào)控?zé)熑~烘烤工藝，能降低煙葉烘烤成本，節(jié)能減耗，提高煙葉質(zhì)量。該試驗(yàn)旨在篩選出適合煙葉烘烤的最佳生物質(zhì)燃料配方，為生物質(zhì)燃料在煙葉烘烤上的應(yīng)用提供理論依據(jù)，以期達(dá)到替代煤炭、節(jié)能環(huán)保、降本減工的目的。同時(shí)該試驗(yàn)得出以下結(jié)論：木屑和煙稈配方的生物質(zhì)顆粒燃料的纖維素、木質(zhì)素等生物組分含量較高，以此為原料制成的生物質(zhì)顆粒燃料揮發(fā)分高，熱值也較高，同時(shí)由于含水量和灰分較低，因此燃燒時(shí)點(diǎn)火時(shí)間短但燃燒持續(xù)時(shí)間卻較長(zhǎng)，尤以50%木屑+50%煙稈處理較優(yōu)。

燃料的灰熔融性與結(jié)渣率相關(guān)，軟化溫度越高、結(jié)渣率越低。與煤相比，生物質(zhì)顆粒燃料的軟化溫度較低，但從各生物質(zhì)材料之間的比較來看，以50%木屑+50%煙稈混合制成的顆粒燃料軟化溫度較為接近煤，因此結(jié)渣率與煤相差不大，但大大低于其他生物質(zhì)配方。從底灰元素來看，Al和K的含量對(duì)生物質(zhì)燃料結(jié)渣率有較大的影響，此2種元素含量越高，生物質(zhì)燃料結(jié)渣越嚴(yán)重。

制粒長(zhǎng)度、抗碎強(qiáng)度、抗?jié)B水性等物理特性對(duì)生物質(zhì)燃料的貯藏和運(yùn)輸有重要影響，以煙稈和煙梗為原料制成的生物質(zhì)顆粒燃料相對(duì)密度較大，平均粒長(zhǎng)較長(zhǎng)，抗碎強(qiáng)度和抗?jié)B水性均較高。

從熱值、燃燒性能是否符合煙葉烘烤工藝要求，并結(jié)合貯藏和運(yùn)輸環(huán)節(jié)綜合考慮，該試驗(yàn)認(rèn)為50%木屑+50%煙稈是較為理想的可替代煤炭的生物質(zhì)燃料配方，雖然混合10%煤粉能一定程度上增加熱值，但在制粒過程加入煤粉對(duì)生物質(zhì)成型設(shè)備的機(jī)械磨損較大，不利于設(shè)備的養(yǎng)護(hù)，且在混合過程中需要增加人力，也不利于生產(chǎn)成本的降低。