生物质三组分在O2/CO2气氛下的着火行为研究

摘要

生物质的富氧燃烧技术结合了生物质燃烧与富氧燃烧的优点,既能减少化石燃料的使用,又易实现CO2捕集.富氧燃烧的最显著特点是气氛中的氧气体积分数大于21％,其对生物质着火行为的影响至关重要.纤维素、半纤维素和木质素是生物质的3种主要组分,研究其在富氧条件下的着火及燃烧行为,可为生物质的着火及燃烧行为研究提供重要依据.利用滴管炉结合高速摄像机,研究了粒径74～154 μm的纤维素、半纤维素和木质素在温度 1273 K,氧气体积分数21％、30％、50％、70％和100％的O2/CO2气氛中的着火行为,并利用辐射能测温技术计算着火图片中的颗粒温度.结果表明,随着O2体积分数增加,纤维素、半纤维素由联合着火以及木质素由均相着火均转为非均相着火,纤维素、半纤维素、木质素着火机理发生转化的O2体积分数分别为30％、70％和50％.纤维素着火对O2体积分数变化敏感,氧气体积分数超过30％时,纤维素焦率先发生着火.半纤维素和木质素的升温速率随氧气体积分数的升高而提高,半纤维素是由于挥发分在燃烧过程中随着氧气体积分数的增加,其燃烧比例减弱,焦燃烧比例增加,而木质素因为氧气体积分数的升高强化了木质素焦燃烧.半纤维素和木质素燃烧时间均随氧气体积分数的升高而缩短,两者都是由于氧气体积分数升高强化了焦的燃烧.另外,在较高氧气体积分数下木质素焦会发生熔融并膨胀,形成明显的膨胀火焰.