【正文】 及爐窯加熱噴射燃燒用的煤粉，而且其用量也很大。由于秸稈含硫量和灰份都比煤粉低，因此品質(zhì)優(yōu)于普通煤粉。（1）秸稈炭化原理各類秸稈和木材炭化的原理是一樣的，即：有機(jī)物+熱（在無氧或者缺氧時(shí)）=可燃?xì)怏w+有機(jī)液體+固體碳。木材的炭化，因其直徑較大，一般是在碳化窯中進(jìn)行；先把窯中所有木材點(diǎn)燃，燒旺后再封死窯門保溫（在無氧或缺氧下）。木材從表層首發(fā)散發(fā)出揮發(fā)物、水分、可燃?xì)怏w，然后通過燃燒這些揮發(fā)物來保持炭化爐溫度。爐內(nèi)木材保留表層炭化層，再一層一層向中心發(fā)展，直到全部炭化。而秸稈直徑較小，容易燒盡成灰，不能采取如上操作。農(nóng)作物秸稈的炭化采取農(nóng)家做飯燒火時(shí)，將著火的小雜樹等置于密閉爐內(nèi)炭化法。由此原理而設(shè)計(jì)成的干餾式炭化爐，其關(guān)鍵是掌握好將燒著的秸稈放入炭化爐的火候。一般入爐后的溫度應(yīng)在220~300℃，如溫度過高，就會(huì)使部分炭變成木焦油而降低成炭率。對(duì)于稻草類秸稈，因其更易氧化燃燒成灰，同樣采用干餾法來進(jìn)行炭化。（2）秸稈生物煤和原理 “秸稈生物煤炭”是以玉米、棉花、大豆、小麥、水稻等各種農(nóng)作物秸稈及花生殼、鋸末、枯枝、雜草等為原料，采用煤炭在地下形成的原理，原材料無需粉碎，干濕沒有嚴(yán)格要求，利用秸稈生物質(zhì)自然進(jìn)行分解，在隔絕空氣的條件下，經(jīng)過68+即可形成生物質(zhì)碳。碳化過程中，不添加任何化工原料，不使用電，不使用碳化池以外的其它設(shè)備，炭化池?zé)o需密封或加蓋，整個(gè)碳化過程零成本，不會(huì)造成污染，加入粘合劑配方機(jī)制成型。目前可以生產(chǎn)出蜂窩煤、煤球、炭棒和燒烤炭等五種產(chǎn)品。是替代傳統(tǒng)原煤的鎢金產(chǎn)品；前景十分光明、國家又非常重視的一種新型清潔環(huán)保能源。（3）秸稈生物質(zhì)煤的市場前景全球性能源危機(jī)，導(dǎo)致液化氣、柴油燃料供應(yīng)緊張，價(jià)格大幅上漲。小煤窯被強(qiáng)制關(guān)閉，將在一定時(shí)期內(nèi)導(dǎo)致原煤價(jià)格上漲。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，煤及燃料需求量不斷增大，導(dǎo)致了煤及燃料市場貨物緊缺，是投資者切入市場非常難得的機(jī)遇。在我國農(nóng)村，大量的農(nóng)作物秸稈被廢棄，豫廣秸稈煤技術(shù)的誕生，一方面使這些資源得到有效合理的利用，另一方面又使玉米秸、稻草、麥秸、樹枝等這些生活垃圾、廢棄物找到了最好的處理方法，免除了處理不當(dāng)造成污染環(huán)境的弊端。利用這些生物質(zhì)能可以民用做飯、取暖。工業(yè)上可以用于鍋爐、煉鋼等等。環(huán)保節(jié)能型社會(huì)的建設(shè)離不開這些節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品，再加上國家相關(guān)行業(yè)政策的支持與資助，這些在農(nóng)村遍地都是的生物質(zhì)轉(zhuǎn)眼間成了人們眼中的寶貝，財(cái)富。（4）秸稈生物質(zhì)煤與天然原煤的區(qū)別天然煤是農(nóng)作物、秸稈、樹枝、雜草等生物質(zhì)堆積層埋在地下后，經(jīng)過長時(shí)期的地質(zhì)作用和一系列的物理化學(xué)反應(yīng)而形成的。而“秸稈煤”則是利用現(xiàn)代生物化學(xué)技術(shù)，以模擬天然煤的形成過程，將農(nóng)作物、秸稈等進(jìn)行煤化反應(yīng)，讓其具備天然煤一樣的品質(zhì)，且燃燒時(shí)無煙無味，無論熱值還是燃燒效果均可達(dá)到普通天然煤的效果。農(nóng)作物、秸稈等生物質(zhì)制成秸稈煤后，其密度、強(qiáng)度、燃燒性能等都有了進(jìn)一步的改善。（5）秸稈生物質(zhì)煤的優(yōu)勢原料來源廣泛：農(nóng)作物秸稈、樹葉、枯枝、鋸末、雜草等一切可燃的生物質(zhì)，都可做它的原料，遍地都是，生生不息，永不枯竭。環(huán)保高效節(jié)能：變廢為寶，既解決了秸稈焚燒，又可為農(nóng)民增加收入，又有相關(guān)國家產(chǎn)業(yè)政策支持。生產(chǎn)成本低廉：投資小，操作簡便，普通人員經(jīng)培訓(xùn)即可上崗。產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣：適用于所有爐具，可替代煤炭、用于取暖、洗浴、鍋爐及賓館酒店、單位食堂做飯及電廠發(fā)電等。投資小利潤豐厚：在煤炭價(jià)格大幅上漲的今天，投資秸稈煤技術(shù)辦廠，市場廣闊，不愁銷路，有著豐厚的利潤回報(bào)。使用高速CCD攝像機(jī)觀察粒度范圍為125~149μm的雪松木炭顆粒（炭化溫度分別為300℃, 400℃, 500℃,焦粉和煤粉在激光快速加熱條件下的燃燒過程，如下圖所示，通過燃燒火焰面積計(jì)算燃燒反應(yīng)速率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)木炭與煤粉的燃燒速度幾乎一樣，燃盡時(shí)間在250ms左右，而焦粉的燃燒速度較慢，木炭的燃盡性能與炭化溫度之間的關(guān)系并不明顯。采用熱重法對(duì)5種木炭和2種煤粉進(jìn)行了燃燒對(duì)比試驗(yàn)，木炭的燃燒性優(yōu)于高揮發(fā)性煤，而低揮發(fā)性煤燃燒性最差。揮發(fā)份含量并不是決定燃燒性能的決定因素，木炭疏松多孔的表面結(jié)構(gòu)更有利于燃燒。在惰性氣氛下加熱時(shí)，低炭化溫度下生產(chǎn)的木炭揮發(fā)份高，失重較快。在恒溫1500℃的空氣中燃燒時(shí)，高炭化溫度下生產(chǎn)的木炭燃盡時(shí)間短，而且粒度越小，燃燒速度越快[11]。在噴吹爐內(nèi)模擬燃燒帶氧化區(qū)進(jìn)行的燃燒試驗(yàn)表明[12]，在氧濃度較低的條件下，木炭的燃燒率明顯高于煤粉，這是由于木炭表面的孔網(wǎng)纖維結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，氧擴(kuò)散速率增加，揮發(fā)份分解析出變快，進(jìn)而燃燒性能得到提高。木炭燃燒對(duì)氧濃度的要求低于煤粉，有利于提高噴吹量。隨著OTC比的增加，木炭的燃燒率增加，但增加的幅度小于煤粉。在風(fēng)口噴吹的中試試驗(yàn)中，木炭的平均燃燒率比煤粉高10%，但噴吹濃度低了22g/Nm3。當(dāng)噴吹濃度和噴吹速度相同時(shí)，沿風(fēng)口徑向煤氣中CO和O濃度變化規(guī)律基本相同，木炭的峰值溫度比煤粉的峰值溫度高了16℃（分別為1714℃和1698℃），木炭層中未燃煤粉的數(shù)量比焦炭低。通過相同的實(shí)驗(yàn)方法[13]研究了了生物質(zhì)炭、煤炭以及混合燃料的燃燒性，可得出單種物質(zhì)燃燒時(shí)，生物質(zhì)炭的燃燒性優(yōu)于煤炭，但是在煤粉中混合生物質(zhì)炭時(shí)得出了不同的結(jié)果，煤粉中混合生物質(zhì)炭并不能改善燃燒性，但生物質(zhì)炭的加入提高了煤粉的燃燒性。通過對(duì)兩人的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭的炭化溫度是不同的，導(dǎo)致?lián)]發(fā)份不同，生物質(zhì)炭中的揮發(fā)份對(duì)燃燒有促進(jìn)作用，選擇合適的熱解炭化溫度對(duì)生物質(zhì)炭的燃燒性有很大影響。焦炭的反應(yīng)性是指焦炭與性。焦炭在高爐冶煉過程中，CO2,O2和水蒸氣等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的能力，即焦炭氣化特會(huì)與CO2,O2和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng):C+O2=CO2（21）C+1/2O2=CO （22）C+CO2=2CO（23）C+H2O=CO+H2（24）由于焦炭與O2和H2O的反應(yīng)與CO2反應(yīng)相類似的規(guī)律，因此一般都用焦炭與CO2的反應(yīng)特性來評(píng)定焦炭的反應(yīng)性。焦炭的反應(yīng)性與焦炭塊度、氣孔結(jié)構(gòu)、光學(xué)組織、比表面積、灰分的成分有關(guān)。通過熱解制備的生物質(zhì)炭是一種半焦，成分接近焦炭，因此可以通過焦炭的反應(yīng)性判斷方式來評(píng)定生物質(zhì)炭的反應(yīng)性[14]。木炭表面孔隙發(fā)達(dá)，其比表面積與表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，不能通過計(jì)算得到，Babich用BET[13]法測定的木質(zhì)生物質(zhì)炭化后所得木炭的表面積，木炭表面積為150 m2/g~350m2/g，~，煤是木炭的1/350~1/60，意味著木炭的反應(yīng)性非常好。木材的炭化溫度越高，木炭的比表面積越大。熱解溫度升高可以顯著增加揮發(fā)物質(zhì)的釋放和多孔構(gòu)造的發(fā)展。比起粉煤，木炭活躍的比表面積更大，反應(yīng)性更強(qiáng)，木炭則能以更大晶粒尺寸在高爐中使用，這可以使研磨粉塵的能源消耗減少。另外通過成像分析法在光學(xué)顯微鏡下定量分析了氣孔的數(shù)量，木炭樣品的多孔率介于1/3和1/2之間，而粉煤是無孔的，說明生物質(zhì)炭具有很強(qiáng)的反應(yīng)性。生物質(zhì)能在煉鐵過程中主要是用于替代部分煤粉或焦炭等化石能源，即替煤代焦。生物質(zhì)能在煉鐵工藝中可起到重要的輔助作用，具體應(yīng)用方式如下:（1）用于焦?fàn)t煉焦[16]。生物質(zhì)或生物質(zhì)焦能夠代替煉焦配煤中的部分煤炭，將生物質(zhì)或生物質(zhì)焦按一定比例與煉焦煤混合后生產(chǎn)高爐焦炭，可以降低焦?fàn)t煉焦過程的污染。（2）用于鐵礦造塊。利用生物質(zhì)能可以生產(chǎn)新型的含碳球團(tuán)等爐料，將這些高反應(yīng)性爐料應(yīng)用于高爐，可實(shí)現(xiàn)高爐低還原劑操作或低碳煉鐵。將生物質(zhì)能用于鐵礦石燒結(jié)配料，或能代替部分焦粉，從而可降低燒結(jié)過程中SO2,NO2等污染物的排放。（3）用于高爐煉鐵[17~18]。生物質(zhì)或生物質(zhì)焦可以部分或完全代替高爐噴吹用煤粉而通過高爐風(fēng)口噴人，這已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了實(shí)踐。某些高強(qiáng)度生物質(zhì)焦可以與焦炭混合直接加人高爐，從而可以代替部分冶金焦炭。（4）用于非高爐煉鐵。生物質(zhì)或生物質(zhì)焦或可代替煤基直接還原工藝和煤基熔融還原工藝中的煤粉，起到發(fā)熱劑和還原劑的作用，從而可較清潔地生產(chǎn)高質(zhì)量直接還原鐵（DRI）和鐵水。此外，生物質(zhì)（焦）還可用于鐵礦的還原磁化、球團(tuán)礦的焙燒及熱風(fēng)爐的加熱等。盡管生物質(zhì)能在煉鐵過程中的應(yīng)用較少，且大多處于起步階段，但是其開發(fā)潛力巨大。、磁化鐵礦鐵礦石的磁化焙燒技術(shù)中最成熟并已工業(yè)化的是氣基或煤基還原焙燒法，其中氣基還原[19]，[20~22]系數(shù)最高時(shí)焙燒溫度均在800~1400℃℃，還原度達(dá)90%.煤直接還原鐵礦石，產(chǎn)品質(zhì)量取決于煤的品質(zhì)、焙燒溫度和時(shí)間等[21]，適宜的焙燒溫度在1250~1275℃之間，時(shí)間為15 [22]和灰分含量對(duì)礦石還原度影響頗大，煤基還原對(duì)煤的要求很高，且時(shí)間長、能耗大、煤的灰分主要是A12O3和SiO2等，溫度過高，極易使FeO與A12O3, SiO2反應(yīng)生成新的低熔點(diǎn)復(fù)雜化合物，%3%[23]，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不良影響.生物質(zhì)不僅是可再生綠色能源，且分布廣泛、廉價(jià)易得、資源豐富，生物質(zhì)廢棄物的總量相當(dāng)于我國煤炭年開采量的50%，[24].生物質(zhì)焙燒不僅透氣性好、還原均勻，還可以防止還原過程中的粘結(jié)，其灰分低，也有利于磁選回收鐵，最重要的是生物質(zhì)在低溫（600℃左右）就可使礦物快速還原，探討生物質(zhì)還原磁化鐵礦石對(duì)節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)及改善生態(tài)環(huán)境都具有非常重大的意義.煉鐵工業(yè)中關(guān)于生物質(zhì)的研究大多集中在生物質(zhì)作為高爐添加劑在爐內(nèi)與焦炭共同燃燒，或者通過生物質(zhì)熱解獲得液體、氣體燃料。關(guān)于生物質(zhì)應(yīng)用到煉焦配煤方面的文獻(xiàn)很少[25]。加拿大礦產(chǎn)和能源技術(shù)中心曾研究過煉焦配煤時(shí)加入木炭。研究發(fā)現(xiàn)，配煤中加入2%~10%的木炭（粒徑0. 25mm）可使焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）降低[26]，焦炭反應(yīng)性（ CRI）升高，且隨著木炭加入量提高變化趨勢增強(qiáng)。當(dāng)配煤中添加木炭比例小于2%，并適量增大木炭粒徑（~）可保持焦炭的CSR和CRI。延展性試驗(yàn)[27]顯示，~，當(dāng)粒徑。除收縮度外，加入木炭還會(huì)降低配煤時(shí)其他流變學(xué)性質(zhì)如流動(dòng)性、膨脹度等。巴西國家黑色冶金公司[28]也對(duì)此開展了焦?fàn)t試驗(yàn)，在配煤中添加不同的生物材料（炭化水稻殼、炭化椰殼、大豆皮、咖啡豆和木炭），試驗(yàn)結(jié)果在CSR /CRI和流動(dòng)性等方面與加拿大礦產(chǎn)和能源技術(shù)中心研究結(jié)果一致。焦?fàn)t試驗(yàn)也證實(shí)了當(dāng)生物質(zhì)添加量在2%