麦秸秆结渣特性实验与分析

生物质能的主要利用方向就是生物质成型燃料技术。秸秆是生物质成型燃料的最主要原料之一,但是目前在秸秆成型燃料燃烧的过程中存在的结渣现象严重影响了燃料与设备的燃烧效率,妨碍了生物质燃料的普及。文章以麦秆为实验材料进行散烧特性试验,以探索此种生物质燃料的结渣特性。     

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。     

生物质成型燃料炉灶结渣特性及影响因素试验研究

采用生物质成型燃料专用炉灶为燃烧设备,以玉米秸秆成型燃料为试验燃料。研究了过量空气系数、炉膛温度、燃料层厚度、燃料粒径对燃料结渣的影响．结果表明,生物质成型燃料炉灶工作时的最佳工况为过量空气系数口。为1．5,最佳工况下结渣率为3．5％,具有轻微结渣性．生物质成型燃料在炉灶的燃烧中,结渣率是随着温度的升高、炉膛口。的增大、燃料层厚度的增加而有不同程度的增加．     

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。     

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。     

玉米秸秆成型燃料孔隙率对燃烧效果的影响

采用自制的孔隙率测定装置对玉米秸秆成型燃料的孔隙率进行测定,并进行了燃烧性能试验.结果表明,不同相对孔隙率的玉米秸秆成型燃料本身的孔隙中含有的空气对燃烧产生一定的影响,在10~20 MPa压力下,玉米秸秆成型燃料具有较好的压缩成型性能和燃烧性能,符合生物质成型燃料的使用条件.     

添加剂对小麦秸秆燃烧结渣特性的影响研究

试验以小麦秸秆为原料,以Ca_3(PO_4)_2、CaO、Al_2(SO_4)_3·18H_2O、(NH_4)_2SO_4和NH_4H_2PO_4为添加剂,按不同摩尔比与小麦秸秆混合进行燃烧,对其灰渣的结渣特性、灰渣形貌、化学元素进行分析,并对添加剂对小麦秸秆成型燃料燃烧特性进行探究。结果表明,Ca_3(PO_4)_2和CaO在n(Ca)/n(K)=2时对于缓解小麦结渣现象效果最好,2种灰渣样品烧结强度指数分别为0.45和0.40。     

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．     

生物质捆烧锅炉结渣特性及影响因素研究

对生物质捆烧锅炉进行了过量空气系数、炉膛温度和燃料密度等对结渣率影响的试验,分析了生物质捆烧锅炉的结渣特性.通过分析生物质捆烧锅炉的结渣过程及结渣影响因素,认为生物质捆烧锅炉的最佳运行为过量空气系数为1.6,炉膛温度为900 ℃,燃料密度为220 kg·m-3,这种工况燃烧时具有轻微结渣性.     

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.     

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。     

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。     

秸秆成型与燃烧技术的产业化分析

通过对秸秆成型过程中关键技术的研究，确定了能耗最低的成型压强、成型温度的取值范围及其套筒的结构参数等最佳成型条件，在燃炉上进行了成型棒（块）燃烧试验，结果表明，其燃烧性能稳定，炉膛温度可达1060℃以；正常燃烧状况下无烟尘和黑烟排出；烟气中CO，CO2，SO2，NOx等成分的排放均低于燃煤锅炉的排放标准，符合环保要求，分析了秸杆从粉碎、成型到燃烧在中国农村、城镇进行产业化生产的可行性。     

原茬地免耕覆秸播种机寒地秸秆腐解特性研究

基于玉米-大豆轮作模式,分析2BMFJ原茬地免耕覆秸大豆播种机北方寒地玉米秸秆覆盖还田腐解周期。在自然条件下,168 d试验周期内,应用秸秆残余应力法与多重比较法结合研究地表覆盖秸秆腐解规律,秸秆不同部位腐解规律,增施有机肥对秸秆腐解影响。结果表明,地表覆盖秸秆可自然腐解,阶段性明显,经机械剪切未被撕裂秸秆降解率56.3%,撕裂后秸秆降解率62.4%;不同部位玉米秸秆降解率差异显著(P<0.05),秸秆自顶部至底部降解率呈线性降低;增施有机肥对秸秆腐解具有促进作用(P<0.05)。研究结果揭示2BMFJ原茬地免耕覆秸播种机北方寒地玉米秸秆覆盖还田腐解特性;填补北方寒地玉米-大豆大田轮作模式下,经机械剪切后覆盖在地表不同形态秸秆腐解规律空白;为原茬地免耕覆秸精量大豆播种机械化技术在北方寒地推广应用提供理论支持。     

响应面优化玉米秸秆纤维素提取工艺

[目的]应用响应面法优化玉米秸秆纤维素的提取工艺。[方法]以玉米秸秆为原料,采用酸碱水浴提取玉米秸秆纤维素,通过单因素试验,分别考察不同的酸、液固比、浸提液pH和提取时间对玉米秸秆纤维素得率的影响,并应用响应面法分析液固比、浸提液pH和提取时间对响应值的影响,确定玉米秸秆纤维素的最佳提取工艺。[结果]由单因素试验和响应面试验得知,影响玉米秸秆纤维素得率的工艺因素依次为浸提液pH〉提取时间〉液固比。将由响应面法优化的工艺与实际操作相结合,最终确定的最佳提取工艺条件为：液固比20∶1 ml/g,浸提液pH 12,提取时间76 min。在此条件下玉米秸秆纤维素的得率为（55.25±0.15）%。[结论]该研究为玉米秸秆的深入研究及其在食品领域中工业化生产创造了一定的条件。     

基于离散元法玉米秸秆双层粘结模型力学特性研究

针对玉米秸秆外表皮与内穰力学特性存在显著差异问题,建立离散元玉米秸秆双层粘结双峰分布模型,通过力学试验与虚拟仿真试验对比,标定玉米秸秆外表皮和内穰力学参数,校正离散元模型,探究玉米秸秆力学特性.结果表明,采用离散元Hertz-Mindlin with bonding颗粒接触方法可建立玉米秸秆双层粘结双峰分布模型.完善DEM方法建立玉米秸秆颗粒粒度随机分布的双层粘结模型方法.通过力学试验得出青贮玉米秸秆外表皮弹性模量和剪切模量分别为982.52和387.58 MPa,青贮玉米秸秆内穰弹性模量和剪切模量分别为28.64和8.13 MPa,外表皮木质部与内穰纤维部力学特性差异显著.计算得出外表皮-外表皮、外表皮-内穰、内穰-内穰之间粘结参数.通过单轴压缩试验,剪切与虚拟仿真试验对比验证离散元模型可靠性.文章所建立玉米秸秆双层粘结双峰分布离散元模型表征两者力学特性差异,为青贮玉米饲料数值化研究提供理论依据.     

玉米秸秆接触物理参数测定与离散元仿真标定

为提高离散元方法模拟玉米秸秆揉碎过程的准确性,试验测定玉米秸秆与揉碎机锤片、玉米秸秆与玉米秸秆的接触参数。以径向堆积角相对误差值为评价指标,应用正交方法标定玉米秸秆离散元仿真需要输入的接触参数。结果表明:玉米秸秆与揉碎机锤片碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别设置为0.663、0.226、0.119;玉米秸秆与玉米秸秆碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别设置为0.485、0.142、0.078,此参数组合为玉米秸秆离散元仿真接触参数的最优方案,仿真结果与试验结果的相对误差为8.127%。     

去髓和留髓玉米秸秆燃料特性的对比分析

通过对去髓和留髓玉米Zea mays秸秆的化学成分、工业分析、元素分析、低位发热量、热动力学以及灰熔点几个方面的特性做对比,发现留髓玉米秸秆木质素较高,占整秆的27.72%,纤维素较低,占整秆的25.65%。相较于留髓玉米秸秆,去髓玉米杆的纤维素（25.47%）和木质素（21.90%）均低于留髓玉米秸秆;留髓的玉米秸秆的固定碳（13.61%）和低位发热量（16 536 Jg－1）都高于留髓玉米秸秆;同时留髓玉米秸秆的活化能和频率因子也要高于去髓玉米秸秆,但留髓玉米秸秆灰的变形温度（1 173 ℃）和软化温度（1 258 ℃）比去髓玉米秸秆低100 ℃以上。研究表明:玉米整秆相较于去髓玉米秸秆更易燃烧且更适合制作燃料,但需要对燃烧锅炉进行改造,期望能够对玉米秸秆制作燃料作为人造板工厂新能源提供一定理论基础。图4表7参13