纤维素单独成型及燃烧特性研究

以纤维素为成型原料,利用万能试验机进行纤维素成型试验,研究物料含水率、成型温度及成型压力对成型颗粒品质影响,利用扫描电镜观察纤维素成型颗粒内部结构,热重分析仪分析纤维素粉末及成型后颗粒燃烧特性。结果表明,一定范围内增加纤维素含水率、成型压力及成型温度,可提高颗粒品质,含水率为14%~29%、成型压力为3~4 k N、成型温度为100℃时效果最好;纤维素粉末及纤维素颗粒主要失重部分在挥发分燃烧阶段,纤维素成型后会升高燃烧反应起始温度,提高燃烧最大速度时温度。建立燃烧动力学模型,结果表明,纤维素活化能较低,且遵循动力学一级和二级规律。     

热水热风两用秸秆成型燃料热管锅炉设计

根据秸秆成型燃料的元素分析、工业分析及其特性,采用热管作为换热设备,将热管技术与锅炉设计结合,设计了适合中国农村秸秆特点的既能产生热水又能产生热风,且可提高换热效率的秸秆成型燃料热管锅炉,并按正、反平衡法进行了该锅炉热性能与环保指标试验。结果表明,热水热风两用秸秆成型燃料热管锅炉排放烟气中SO2、NOx、CO2、CO、烟尘等污染物浓度符合GB13271,环保效益好;正、反平衡热效率分别为81.6%、81.3%;热水量、热风量、效率、温度等指标达到了设计的热性能要求,该锅炉提高了设备效率与能源利用率,具有较好的市场前景。     

秸秆成型燃料燃烧速度影响因素的研究

对影响秸秆成型燃料燃烧速度的因素进行了试验研究.结果表明,秸秆成型燃料燃烧初期的速度受温度的影响较大,温度越高,挥发分析出速度越快,燃烧平稳性越差;通风量增大导致炉膛内的温度降低,从而使挥发分析出速度相对平稳;成型密度的增大,一定程度上抑制了成型燃料挥发分的析出速度.而成型直径和成型质量的增加,使得燃烧初期的平均燃烧速度增大,即燃烧初期析出的挥发分增多;而在中后期挥发分的析出速度相对稳定.     

生物质成型燃料热水锅炉的设计与试验研究

在对生物质成型燃料元素分析及燃烧特性研究的基础上,设计生产了l80kW生物质成型燃料热水锅炉,井进行了热性能试验．结果表明,在试验工况下锅炉燃烧效率达94．8％,热效率达78．2％,排烟损失为10．09％,气体不完全损失为0．522％,散热损失为7．9％．排烟中NOx,SO2及烟尘浓度远远低于燃煤锅炉,且符合国家工业锅炉大气中污染物排放标准要求．     

温带草原生态系统CO2排放对环境因子变化的响应

 2001年6～9月，在内蒙古地区气候异常干旱的条件下（降水量不到历史正常年份的1/6），利用静态暗箱法分别对锡林河流域草甸草原、羊草草原、大针茅草原等典型温带草原生态系统的CO2排放状况及主要环境因子进行了实地观测，分析它们之间的相关性。结果表明，在草原群落活跃生长期内，CO2排放通量的月变化对气温和地温的响应都不明显；但CO2日变化与气温和地表温度呈显著正相关，与5、10 cm处的地温相关不显著；从 CO2排放的平均值来看，草甸、羊草、大针茅草原样地随降水梯度变化（年降水量递减），CO2的排放通量依次分别由268.7、211.6、181.4 mg·m-2·h-1递减，说明大气降水是影响CO2排放通量变化的重要环境因子。此外，CO2排放通量还与土壤水分、土壤有机质、土壤全氮含量呈正相关关系。     

秸秆成型燃料锅炉的研制

根据秸秆成型燃料特性,通过设计和试验研制出适合于秸秆成型燃料燃烧的专用锅炉．锅炉采用双层炉排结构,具有消烟除尘作用,燃烧效率高,气体及固体不完全燃烧损失小,排烟中的烟尘含量,氮氧化物及SO2含量低,符合国家锅炉的污染物排放标准要求．     

生物质链条蒸汽锅炉炉膛的设计与研究

设计了一种适合生物质燃烧的新型炉膛,将该炉膛结构应用于额定蒸发量1 t·h-1、额定蒸汽压力0.7MPa的链条蒸汽锅炉上,进行炉膛热性能试验以及炉膛温度场、气体浓度场的分布规律试验。实际性能测试结果表明,燃用生物质成型燃料的蒸汽锅炉采用该新型炉膛结构后燃烧效率为96.67%~97.91%,炉膛出口烟气温度在799~835℃之间;沿炉膛高度方向与横向截面方向上温度分布合理;炉内CO_2、CO与O_2混合良好,气体浓度场分布合理;SO_2、NO_X、烟尘等污染物排放远低于国家标准。证实该炉膛结构的设计能实现生物质燃料稳定、持续、高效清洁地燃烧。     

花生壳成型燃料结渣特性分析

[目的]研究花生壳成型燃料的结渣特性。[方法]根据灰熔融特征温度和灰渣成分,评价花生壳成型燃料的结渣特性;利用沾污指数和灰分中Na2O含量和当量Na2O,分析花生壳成型燃料的沾污特性。[结果]花生壳成型燃料具有中等结渣倾向和低沾污倾向。[结论]该研究为生物质成型燃料燃烧设备的设计和燃烧效率的提高提供了理论依据。     

大粒径生物质成型燃料物理特性的研究

以华北产量较大的玉米秸秆、大豆秸秆为原料,采用H PB-III改进型生物质秸秆成型机,就大粒径秸秆粒度、含水率等对成型密度、抗水性影响因素进行了研究。结果发现,原料含水率在8%～15%时均很容易压缩成型,在12%左右成型效果最佳,成型密度接近或大于1g·cm-3。经抗水性试验发现其耐水浸蚀性能好,玉米秸秆成型燃料最长达300h,便于储存、处理及运输。从成型燃料专用燃烧设备燃烧试验看到,该成型燃料燃烧充分,燃烧效率超过98%,最高燃烧温度1100℃以上,燃烧过程飞灰少,不结渣或轻微结渣。     

生物质致密成型技术研究

基于化石资源日益枯竭,燃烧化石燃料导致环境污染严重,而生物质资源储量大,生物质成型燃料具有低碳环保等特点,综述了生物质致密成型技术在生物质利用中的意义及其研究现状,介绍了我国在生物质成型燃料方面的产业政策和相关标准情况,研究了生物质致密成型技术中加热成型和常温成型的一些特点,并对成型技术的研究发展方向进行了展望。     

玉米秸秆成型燃料结渣特性试验与分析

根据燃料结渣特性测定方法和燃料灰渣分析方法及有关判别法则,对玉米秸秆成型燃料燃烧的结渣特性进行了试验与分析.结果表明,玉米秸秆成型燃料具有中等结渣与沾污倾向,为玉米秸秆成型燃料燃烧设备的设计提供了理论依据.     

生物质成型燃料的热解燃烧特性试验研究

研究了棉杆成型块等生物质固体燃料在小型移动层上吸式热解燃烧炉中的热特性.结果表明,密度较大的棉杆成型块升温速率和降温速率均较低,挥发份的逸出时间增加,高温燃烧时间延长,炉子的热效率提高.棉杆成型块在炉胆中的充填量对可燃气体的稳定燃烧和高温火焰的持续时间影响显著.填满炉胆的棉杆成型块的燃烧性能优于棉杆,其燃烧热效率达39.3%,为棉杆的1.72倍.     

秸秆成型燃料燃烧结渣分析及预防

秸秆成型燃料作为一种储量大、绿色环保的可再生能源,对其进行燃烧过程中的结渣分析具有十分必要性。在对其进行燃烧过程介绍的基础上,对成型燃料燃烧结渣机理、性能判断及主要影响因素作了具体分析,探讨了燃烧结渣的危害,并对预防燃烧结渣提出了一些主要措施;可以为秸秆成型燃料燃烧设备的设计提供一些理论参考。     

秸秆成型燃料热风采暖炉炉膛温度分布试验与分析

[目的]了解生物质成型燃料热风采暖炉炉膛的温度分布。[方法]在风门αpy为1.20、1.60、2.30、3.50 4种工况下,分别对秸秆成型燃料热风采暖炉炉膛温度分布进行分析。[结果]炉膛垂直方向、深度方向4种不同工况的温度变化呈现相似规律,炉膛宽度方向的温度分布不同。在燃料层内,炉温增加到一定程度突然增高,达到最高值。进炉口处炉温较低,距炉口15 cm处4种工况的炉温达到峰值。工况2、3炉膛空气与燃料混合良好,燃料燃烧速度快,炉温较高,且随炉膛深度增加,炉温变化幅度小。[结论]当αpy为1.6时秸秆成型燃料热风采暖炉的炉膛温度在炉膛垂直方向、深度方向、宽度方向分布均匀,燃料燃烧速度快,燃烧效率高。     

寒地玉米秸秆还田条件下土壤CO_2排放与土壤温度的关系

为探讨寒地玉米秸秆还田条件下土壤CO_2排放规律,研究不同秸秆还田方式下农田土壤CO_2与耕层土壤温度的关系,采用静态箱法测定了不同秸秆还田方式下寒地黑土区春玉米生长季土壤CO_2排放及土壤温度的变化情况。结果表明:玉米生育期土壤CO_2排放量与土壤温度均呈现明显的季节变化,春季及秋季CO_2排放通量小、土壤温度低,而CO_2排放峰值及土壤温度最高值均出现在夏季,不同土层土壤温度在6月末达到最高值,而排放峰值出现在7月末至8月初;秸秆还田的排放通量显著高于不还田处理。对二者进行指数方程拟合,发现秸秆不还田条件下土壤CO_2排放与土壤温度的相关性要高于秸秆还田处理;在5~25cm耕层范围内,随着土层深度的增加,土壤CO_2排放与土壤温度的相关性逐渐增加,且10、15、20、25cm四个层次的相关性显著高于5cm土层,表明10~25cm土层的土壤温度变化能够更好地表述黑土农田CO_2排放通量的变化趋势。     

水稻秸秆成型燃料热解特性试验研究

秸秆是我国最主要的生物质资源,对其进行热解是将生物质能转换为高效高品位清洁能源的最有效措施之一。利用热重分析方法对水稻秸秆及木屑成型燃料热解特性及其动力学规律进行了研究,分析了试样以不同升温速率在氩气气氛下进行热解的试验结果。结果表明:水稻秸秆成型燃料热解过程划分为三个重要阶段,即预热解、快速热解和慢速热解阶段;热解最大速率会随着热解升温速率的升高而增大,有利于热解进行,但会造成反应不彻底等问题,因此温升速率不宜过高;通过对比两种成型燃料的热解性能得到,木屑成型燃料的热稳定性优于水稻秸秆成型燃料;对水稻秸秆成型燃料热解进行动力学参数计算得到:活化能和指前因子会随着升温速率的升高而增大,线性拟合系数均在0.99之上,说明主反应阶段符合一级反应模型。     

典型农作物秸秆组成及燃烧动力学分析

为了探讨我国典型区域典型农作物秸秆的组成及燃烧特性,在典型农作物种植区(河北省和吉林省)选择了三种典型秸秆(小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆),对其进行组分分析(工业分析、元素分析、纤维组成),借助差热-热重仪对其燃烧动力学特性进行研究。结果表明:三种秸秆中水稻秸秆灰分和综纤维素含量最高,小麦秸秆中S、Hg含量最高,其他工业分析(水分、挥发分、固定碳)和元素(C、H、O、N)组成均无明显差异。不同升温速率下,三种秸秆的TG和DTG曲线总体趋势相似,两个明显的失重峰分别对应挥发分的析出和燃烧阶段、固定碳燃烧阶段,且前者的失重率远高于后者;同一升温速率下,三种秸秆在低温燃烧区(挥发分析出和燃烧)的最大失重率由高到低依次为小麦秸秆水稻秸秆玉米秸秆,而高温燃烧区(固定碳的燃烧)玉米和水稻秸秆的最大失重率没有明显差别,均高于小麦秸秆。秸秆低温区燃烧和高温区燃烧动力学过程均符合二级燃烧动力学方程。研究表明,三种秸秆具有高挥发分、低灰分(水稻秸秆除外)、低硫的特点;秸秆的燃烧失重主要是挥发分的析出和燃烧,其次是固定碳的燃烧,而水分蒸发贡献量最少;快速失重峰形不仅与秸秆的组成有关,还与挥发分初析温度高低有关;双组分分阶段反应模型能够科学地描述农作物秸秆的燃烧动力学过程。     

成型参数对有粘结剂成型玉米秸秆燃料密度与强度的影响

为探讨高钙粉煤灰复合粘结剂对玉米秸秆原料成型密度和强度的影响,采用闭式冲压成型装置对添加高钙粉煤灰复合粘结剂的玉米秸秆进行成型实验研究,分别考察压力、温度、粒度和含水率对成型燃料的影响,并给出了最佳的成型压力范围。结果表明:玉米秸秆在压力为32～50MPa的范围内,加热温度85℃,物料含水率在12%以下,平均粒度为2mm的颗粒,能实现较好的有粘结剂成型,密度和强度基本符合工业要求。     

秸秆生物反应堆对日光温室黄瓜生育环境及产量的影响

针对温室黄瓜生产中CO2浓度亏缺和地温偏低的问题,对秸秆生物反应堆技术进行了研究。结果表明：应用秸秆生物反应堆技术可提高温室内CO2浓度,在任何时刻均约为无秸秆温室内CO2浓度的1倍,并始终高于外界CO2浓度,满足了温室黄瓜生长发育的需要。应用秸秆生物反应堆技术能提高地温,与对照相比,10 cm地温提高1.13~1.52℃,20 cm地温提高1.71~2.01℃。黄瓜植株长势优于对照,可提早5 d采摘,前期产量提高30.58%,收益显著增加。