第三章助燃剂的研制
在分析生物质原料成分的基础上，针对块状生物质成型燃料（经过
秸秆压块机压制生产而成），开展了多种助燃剂的研制并进行了5000多次点火试验。助燃剂的研制先后经历了三个阶段：第一阶段“固体废弃物”研制阶段：试验过程中尝试过各种废塑料、泡沫、薪柴、玉米秸秆和纸片等，结果都未能如愿；第二阶段“同体粉沫”研制阶段：主要是利用现有的煤用助燃剂及增燃剂配方，配制成10多种固体粉沫助燃剂，但结果仍不够理想；最终将目标锁定在合成液体助燃剂上，也就是第三阶段“合成液体助燃剂”阶段。根据生物质成型燃料燃烧特性及点火所需要的条件，共合成了26种不同的液体助燃剂，图3-1为合成的部分液体助燃剂。
3.1试验原料
3.1.1成型燃料
玉米秸秆块状成型燃料：以玉米秸为原料，由富通新能源生产的9SGJ-1000型生物质致密固化成型成套设备机组压制，成型燃料外形尺寸： 32x32mm，长度为30～80mm，密度为0.9g/crr13。
参照国家标准GBfT 212-2001《煤的工业分析方法》和GB/T 213-2003《煤的发热量测定方法》，对玉米秸秆块状成型燃料进行工业分析和发热量测定，所得各成分空气干燥基的质量百分比及发热量见表3.1。
表3-1玉米秸秆成裂燃料工业分析和发热量
|
水分/% |
灰分/% |
挥发分/% |
固定碳/% |
发热量/% |
|
9.25 |
11.84 |
72.19 |
6.72 |
17870 |
3.1.2助燃剂
(1)基础助燃剂：
a．废气机油（代号为J）：有热值高、着火点高的特点，成本为1.26分/mL。
b．废弃柴油(代号为C):有热值低、着火点低的特点，成本为0.438分/mL。
c．无水酒精（代号为j）：有热值低、遇火即燃的特点，成本为1.16分/mL。
(2)混合助燃剂
配制原则及用量通过成本控制，最高成本不超过6.5分钱，最小用量以每次都能将成型燃料引燃为准，经过初步筛选选出15种引火助燃剂进行详细试验。
a．用废气机油和废弃柴油按不同配比混合，配成JC51、JC52、JC53、JC54、JC55、JC45、JC35、JC25、Jc15九种助燃剂。其中J代表废弃机油，C代表废弃柴油，数字代表废弃机油和废弃柴油的体积比。
b．用废弃柴油和无水酒精按不同配比混合，配成Cj51、Cj52、Cj53三种助燃剂。其中C代表废弃柴油，j代表无水酒精，数字代表废弃柴油和无水乙醇的体积比。
c．用废弃机油、废弃柴油和无水酒精按不同的配比混合，配成JCj151、JCj161两种助燃剂。其中J代表废弃机油，C代表废弃柴油，j代表无水酒精，数字代表废弃机油、废弃柴油和无水酒精的体积比。
d．用废弃机油和无水酒精按1：1体积比混合成Jjll助燃剂，其中J代表废弃机油，j代表无水酒精，数字代表废弃机油和无水酒精的体积比。
各混合助燃剂用来量及成本如表3-2所示：
表3-2混合助燃剂的最高用量及成本
3.2试验装置
3. 2.1炊事炉具
由北京神州大蓄生物质能科技有限公司生产的LLA-6型炊事炉具，该炉具2007年获美国壳牌基金金奖，规格：340×340×720mm，烟囱高度：l.Om。如图3-2所示：该炉具为组装式炉体，分为上下两部分，下炉体为燃烧室，上炉体为气化室。炉具由气化室、燃烧室、活动料箱、助燃器、水套、炉体、进水管、输气管、蒸锅、烟筒等部件组成。炉体总高度72cm，重量52kg。水套及助燃器为1mm不锈钢板制成。内胆由25mm的耐火材料制成。料箱高230mm，厚4mm，直径180mm，炉体外壳厚4mm。
3.2.2点火助燃罩
点火助燃罩如图3-3所示，具有快速拢火和迅速积聚热量的作用，为耐火的金属网所制，可以是任意形状，但高度必须距离生物质成型燃料I.5 -4cm，经试验证明，最佳高度为3cm左右。
3.3试验方法
将配制好的15种引火助燃剂分别装入容量为500mL的小喷壶（日常给花喷水的那种即可）中，将玉米秸秆块状成型燃料装满至料箱的3/4，用小喷壶将引火助燃剂喷洒在点火助燃罩下方的成型燃料表面，采用上燃式点火方式。
15种引火助燃剂以不同的用量分别喷洒在玉米秸秆成型燃料表面，用打火机或一根火柴点燃引火助燃剂，如果3～5分钟后炉膛内火焰高度达到炉口(火焰高度30～35cm)，视为引火助燃剂将成型燃料引着，如果点火后火焰逐渐减小，3～5分钟后熄灭，则视为本次点火失败，每种助燃剂的不同用量试验分别重复6次，取平均值，如果6次都能将成型燃料引燃，记为“√”，有一次或多次不能将其引燃记为“×”。
3.4结果与分析
不同用量的15种助燃剂引燃玉米秸秆块状成型燃料的结果如表3-3所示。
表3-3不同用量的15种助燃剂引燃结果
由表3-3可以看出，助燃剂JC51在允许的资金范围内不能将成型燃料引燃。用量为3mL时，只有助燃剂JC53和JC55能顺利将成型燃料引燃，用量为4mL时，JC52也能顺利将成型燃料引燃，助燃剂用量<5mL时，引燃效果不理想，用量>5mL时，除助燃剂JC51、Cj52和JCj161外，其它12种均能顺利将成型燃料引燃，并且助燃剂用量越大，引燃效果越好，但受点火成本所限，并不是用量越大越好。
3. 4.1基础助燃剂引燃情况
三种基础助燃剂废弃机油、废弃柴油和无水酒精单独喷洒在秸秆压块上均不能将其引燃。
3.4.2 JC系列助燃剂引燃情况
废弃机油和废弃柴油按不同体积比配制的9种助燃剂助燃剂JC51、JC52、JC53、JC54、JC55、JC45、JC35、JC25、JC15中，JC51不能将成型压块引燃，其他8种助燃剂在引燃成型燃料过程中的燃烧情况如图3-4～3-11所示。
由这8张图每种助燃剂所用最小用量引燃所需时间来看，助燃剂JC52所用时问最长为4分48秒，助燃剂JC35所用时I、日J最短为1分25秒；从助燃剂所选最大用量引燃成型燃料所用时间来看，JC52所用时间最长为3分15秒，助燃剂JC15引燃所用时间最短为40秒。助燃剂用量越小，引燃成型燃料所用的时间就越长，助燃剂用量越大，引燃生物质颗粒燃料所用的时间就越短，引燃效果也越好。
