五節芒草與其生質炭燃燒特性之研究

Abstract

生質能源，依據生質物轉變成生質燃料的方法分類，能分成熱化學轉換(Thermochemical conversion)及生物化學轉換(Biochemical conversion)，在熱化學轉換法中又以“直接燃燒”被視為技術上較為完善、發展風險及成本較低的生質能源技術。而且據統計，地球上每年生物總產量約1400億~1800億千噸，換算成能量相當於目前全球每年總能耗的10倍，因此國外已有?多生質能燃燒發電實例，除了新建的純生質燃料燃燒發電裝置、工業鍋爐外，亦有?多工業鍋爐採用部分混燒方式參入生質燃料燃燒，燃燒或混燒生質燃料，不僅能取代石化燃料，更能減少二氧化碳的排放。 生物質揮發分含量高，而且燃料中大部分碳與氫以低分子的碳氫化合物形態結合再一起，所以較易被引燃。但是生物質在燃燒初期，因揮發速度較快且水分多，所以在低溫或空氣不足情況下，燃燒常帶有黑煙火焰加上生物質揮發份釋出溫度與引燃溫度都低於煤，以及主要組成物相異，使得生物質與煤的基本燃燒特性表現出?多不同，若直接將燃煤鍋爐改成燒生物質或混燒生物質將會出現?多問題。所以設計生物質燃燒設備必須從研究燃料基本特性下手，以及選用與煤燃燒特性相似的燃料混燒。 本研究將使用嘉義農試所種植的五節芒草做為生質原料，因為五節芒具有生長容易、產量巨大、不需施肥、不易受病蟲害侵襲等，且不會與糧食作物產生競爭；本研究除探討五節芒草燃燒特性外，並導入焙燒技術，進行焙燒程度對五節芒草燃燒特性改變與影響之研究。因為，如過能讓五節芒草燃燒特性改善，或是與煤炭相似，那麼便可直接提升此生物質燃料應用層面。 研究藉由氧化實驗及單顆自由燃燒實驗研究燃料化學反應特性與燃燒現象，結果發現，焙燒改變了燃料在各溫度區間下的熱裂解速率與氧化速率，以及燃燒模式，進而改變了燃料在600度下，自燃對流空氣環境中燃燒的型態，結果顯示焙燒雖讓燃料引燃溫度提高，但實際燃燒時焙燒卻能加快燃料被引燃速度，以及提升擴散火焰的燃燒延續時間焙燒後，這主要是因為，焙燒反應改變了五節芒草原始成分以及熱裂解反應級氧化反應特性，芒草炭隨焙燒成度提高，炭化程度跟著提升、揮發份減少，且O/C比值大幅下降，使得芒草炭熱值提高，而且裂解與氧化反應速率也跟著改變。

Date of Award	2014 Aug 9
Original language	Chinese
Supervisor	Yei-Chin Chao (Supervisor)