我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，所以煤烟型污染是中国大气污染的主要特征。据报道，2006年中国的二氧化硫排量为2549亿吨，比2000年增长了27%，居世界第一位，其中78%来自于工业燃煤排放；二氧化碳的排量为50亿吨，居世界第二，其中燃煤排放的二氧化碳量占62%。我国又是农业大国，每年都产生大量的生物质能，生物质能是一种丰富的可再生能源，世界各国都在研究如何更加有效的使用生物质能。
生物质型煤就是合理利用煤炭和生物质能的有效途径之一。国外对生物质型煤进行了比较多的研究，美国有研究表明，生物质型煤对减少温室气体、氮氧化物、硫氧化物的排放有明显的效果，能够有效地减缓煤烟型污染状况。并且有研究表明生物质型煤有良好的燃烧特性。因此，发展生物质型煤对中国的能源与环境的可持续发展有重要意义。
1、生物质型煤的组成结构特点
生物质型煤是指破碎成一定粒度和干燥到一定程度的煤及可燃生物质，按一定比例掺混，加入少量固硫剂，利用生物质中的木质素、纤维素、半纤维素等的粘结与助燃作用，经高压成型机压制而成的型煤。
由表1可以看出生物质有比较高的挥发分，使得生物质燃料有较低的着火温度，和煤相比生物质含硫和含氮量均较低，因此燃烧后S02、NOx排放量比化石燃料要小得多，是可再生能源中理想的清洁燃料。所以生物质型煤有比较优越的污染特性，下图所示为
秸秆颗粒机、
木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
2、生物质型煤的污染特性
2.1有效降低SOx的排放
生物质型煤有效降低SOx排放的原因：固硫添加剂的使用使释放的硫氧化物大大减少；生物质燃烧形成的微孔组织增大了固硫剂和硫氧化物的接触时间，何方等人对生物质峰窝煤燃烧后的灰渣进行SEM分析显示，生物质复合蜂窝煤的灰渣比不含生物质的蜂窝煤灰渣具有更发达的微观孔隙结构，这种优良的微观孔隙结构能有效防止固硫剂孔隙堵塞、提高S02气体与固硫剂的接触时间和接触几率，从而有利于固硫反应的进行，提高蜂窝煤的固硫性能；低温燃烧时，硫酸钙生成反应起主要作用，其分解很少；生物质本身具有一定的木质素和腐植酸，它们对二氧化硫有较强的吸附能力和具有巨大的比表面积，延缓二氧化硫的析出速度，增加反应表面；生物质型煤燃烧中形成的灰壳中含有碱金属与碱土金属的化合物，它们也能起到一定的固硫作用；还有就是由表1可以看出生物质本身含硫量就低于煤，燃烧后生成的硫氧化物也就比较少。基于这些因素，燃用生物质型煤可以有效降低硫氧化物的排量。
2.1.1固硫剂
目前使用最多的固硫剂为Ca0和Ca (HO)。，陆永琪等使用CaC03也得到了预期的固硫效果，固硫过程就是Ca0和硫氧化物生成固体硫酸钙的过程。
2.1.2固硫率
生物质型煤固硫效果的好坏可用固硫率来衡量，固硫率是指定质量型煤有效燃烧后，其中灰中的
总硫量与原型煤中总硫量之比，计算公式为：
2.1.3固硫率的影响因素
大量的实验研究表明固硫率主要受燃烧温度、Ca/S，通风量、生物质型煤的种类和固硫添加剂等的影响。
(1)燃烧温度的影响
燃烧温度对生物质型煤固硫效果有一定影响，固硫率随温度升高而略有降低。因为在较高的温度下燃烧时，固硫产物CaS01有一部分能分解成Ca0和S02，燃烧温度越高固硫产物的分解越多，固硫率也就越低。何方等人以含木屑的生物质型煤为燃料通过实验得出：在800℃下燃烧时，生物质复合型煤的固硫率均在90%以上；当温度在900℃时，固硫产物硫酸钙开始分解，但分解速度相当慢，生物质复合型煤固硫率比800℃时稍低，但仍在85%以上；在温度接近1000℃时，硫酸钙有少量分解，固硫率降低，但降低很少；当温度超过1000℃时，硫酸钙分解量增大，固硫率则随之显著降低。刘伟军等人也得出当温度在850～950℃范围内控温燃烧时，相对固硫率可以达到90%，超过1000℃时，生物质型煤的固硫率就会降低。
(2)钙硫比的影响
型煤燃烧过程中S02的释放速度往往要大于固硫剂对S02的吸收的速度，反应固体产物也会阻碍S02向固硫剂表面扩散，所以要想得到较高的固硫率，应该加入过量的固硫剂，但实验表明过高的Ca/S对提高固硫率效果不明显，龚梦锡认为对高硫煤种，钙硫比在0. 8-1.0可以减轻对煤质的影响和降低固硫成本；黄海珍通过实验表明当Ca/S达到2时，固硫率达到最大值，再增大Ca/S，固硫率变化不明显。金会心等通过实验得到了相同的结论，并得出在同- Ca/S下，Ca (OH)。的固硫效果最好，Ca0次之，CaC03的固硫效果最差。
(3)通风量的影响
通风量的多少对生物质型煤固硫作用有显著影响，过量空气增多，S02的排放浓度提高，反之S02的排放浓度降低。这主要是因为燃料中有充分的机会与氧化合成S02。对于生物质型煤，采用低氧燃烧是降低S02生成的有效方法。
(4)生物质型煤种类的影响
生物质本身就有一定的固硫作用，不同的生物质型煤种类对固硫作用也有影响，研究表明不同的生物质其固硫作用程度不同，锯末高硫煤型煤平均相对固硫率为40%左右，稻壳高硫煤型煤平均相对固硫率为50%左右。这与生物质原料的组成性质有关，稻壳中的矿物元素要比木屑中的矿物元素丰富得多，相应地能发生固硫反应的碱金属、碱土金属就比较多，所以稻壳生物质型煤的固硫率要高一些n“。总的来说就是生物质含量越高，固硫率也就越高。
(5)固硫添加剂的影响
近年来，人们就如何使用添加剂来提高固硫剂的固硫效果做了比较多的研究。已研究的添加剂主要有碱金属化合物和过渡金属氧化物，其主要原理为添加剂的加入降低了SO。和Ca0反应的活化能，使得SOx和Ca0的反应更容易进行，同时还可以抑制固硫产物的再分解。何方n“等人使用铁系固硫添加剂取得了明显的效果。陆永琪等人在实验中对有Al。0。添加剂的生物质固硫型煤的灰渣的XPS和XRD分析表明，所固定的硫仍以硫酸钙的价键形态存在，但形成了CaS01、Ca0和Al203的复盐，其分子式为CaS04.3Ca0·3Al203。由于复盐的热稳定性高，并有覆盖或包裹CaS04晶体表面的作用，从而抑制了CaS04的分解，测得固硫产物的高温分解率下降了约89%;添加Fe203和Mrl02没有固硫增强作用，而同时添加Fe203和Mn02对固硫有负影响。何建等通过对生物质型煤加入以铁系化合物、固体粉末强氧化剂和氯化钠为脱硫添加剂的实验发现固硫率达到了95%左右，几乎完全把煤中的硫固定在炉渣中。强氧化剂能将燃煤中的金属矿物质催化分解，与二氧化硫和氧气生成硫酸盐固体物质，提高固硫效果。铁系化合物对固硫反应有较高的催化作用。周俊虎等人通过实验得出一定范围内催化固硫效果随添加剂含量增加而提高，但添加剂含量大到一定程度后，效果增加减缓。添加剂的效果还随温度变化而变化，在900℃～1100℃这段温度内，一般来说，温度越高，则效果有所降低，并且比较了K2C03、NaCl、Na2C03的固硫效果，其固硫效果好坏的顺序为：K2C03>NaCl>Na2C03。
2.2比较低的氮氧化物排放量
现代的研究认为氮氧化物有三种不同的生成机理：燃料型氮氧化物、快速型氮氧化物、热力型氮氧化物。生物质型煤中由于加入了高挥发分的生物质，由表1可以看出生物质本身的含氮量就低于煤，所以生物质型煤燃烧生成的燃料型氮氧化物比较少；由于生物质的加入使得生物质型煤有较低的燃烧温度，实验得出生物质型煤的燃烧温度一般都低于1000℃，属于低温燃烧，这样生物质型煤就不具备生成热力型氮氧化物的条件，因为热力型氮氧化物仅在温度达到1540℃才很显著；而快速型氮氧化物的总量一般只占氮氧化物总量的5%，不予考虑。刘伟军等人配制了以锯末和稻壳为原料的生物质型煤，通过燃烧实验测得平均换算氮氧化物为42.2mg/m3，这要比煤燃烧时产生的氮氧化物少很多。总之，生物质型煤燃烧时，温度低，挥发分析出是随过程渐变的，而且型煤中始终处于低氧或缺氧状态燃烧，因此，氮氧化物生成会大幅度降低。
2.3降低C02的排放
生物质的燃烧不影响自然界碳的自然循环，因为其转化过程中排出的C02被新的植物生长过程吸收，碳被循环利用。即使不燃烧利用、不烧荒，生物质也会在自然消化过程中放出CO。，而由植物周期性的生长和衰亡维持自然界的平衡。生物质代替原煤，生物质燃烧产生的C02可视为零。所以生物质型煤中由于使用了生物质代替煤，将会降低C02的排放。国内工业型煤初步应用的实践己表明，型煤燃烧的节煤率可达10%-12%。加入生物质后由于燃烧性能的改善，节煤效果会更好。若按20%的生物质加入量和10%的节煤率作估算，原煤和生物质的热值分别取17393和10470kj/kg，则可消减C02为(10470×20%+17693×10%) /17693=21. 8%，可见生物质型煤有比较低的CO2排放。
3、结语
生物质型煤对合理利用生物质能和煤炭资源，减少环境污染具有重要意义。生物质型煤的污染特性对其推广应用具有重要作用。总结分析生物质型煤的污染特性及其影响因素可以发现，影响生物质型煤污染特性的因素多而复杂，但主要归结于生物质燃料自身的优点和固硫剂的使用，使得生物质型煤具有较低的硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳排放量，对缓解我国严重的污染状况有重要作用，是一种值得大力推广的燃料。
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