生物质三组分在O2/CO2气氛下的着火行为研究

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，又能很容易地实现CO2的捕集。富氧燃烧的最显著特点是气氛中的氧气浓度大于21%，因而氧气浓度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三种主要组分，研究其富氧条件下的着火及燃烧行为能为生物质的着火及燃烧行为的研究提供重要依据。本文利用滴管炉结合高速摄像机，研究了74-154μm粒径的纤维素、半纤维素和木质素在温度为1273 K，氧气浓度为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，随着氧气浓度的增加，纤维素、半纤维素由联合着火以及木质素由均相着火机理都转为非均相着火机理，纤维素、半纤维素、木质素着火机理发生转化的氧气浓度分别为30%、70%和50%。纤维素着火对氧气浓度变化敏感，当氧气浓度超过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浓度升高而提高，半纤维素是由于挥发分在燃烧过程中随着氧气浓度的增加其燃烧比例减弱，焦燃烧比例增加，而木质素则是因为氧气浓度的升高强化了木质素焦的燃烧。半纤维素和木质素燃烧时间都随氧气浓度的升高而缩短，两者都是由于氧气浓度的升高强化了焦的燃烧。另外，在较高氧气浓度下木质素焦会发生熔融并膨胀，形成明显的膨胀火焰。

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