中国农村生物质能利用技术和经济评价

农村生物质能利用技术种类较多,确定各类技术的适用范围及经济性,有利于在农村地区选择合适的技术,促进生物质能利用技术在农村的开发利用。该文提出了户均用能成本的概念和计算方法,对农村户用沼气、养殖场沼气工程、固体成型燃料、秸秆沼气、秸秆气化集中供气等技术进行了技术经济评价。研究结果表明：农村户用沼气技术的经济性最好,其次为固体成型燃料技术,而秸秆气化集中供气技术的经济性最差。随着农村社会经济的发展,认为固体成型燃料技术将逐渐占主导地位,而秸秆沼气技术可以填补由于畜禽粪便短缺而带来的空白。     

生物质颗粒燃料微观成型机理

为研究生物质颗粒燃料的微观成型机理,以玉米秸秆、木屑为原料利用环模式成型机压缩成生物质颗粒燃料,并对原料、粉碎原料及生物质颗粒燃料进行显微形貌观察,对比不同原料、不同阶段物料的微观形态和散粒体压缩过程的结合形式。结果表明：环模式成型机为间断性压缩,生物质颗粒燃料微观成型机理为分层压缩,层与层间距为25～40?μm;从横截面看分3层：中心层散粒体“平铺”,过渡层扭曲变形,表层“直立”。相同挤压力下秸秆颗粒燃料比木屑颗粒燃料的密度小。为生物质颗粒燃料的成型机具提供重要的设计理论依据。     

中国农村居民生活用能及CO2排放情景分析

为全面掌握中国农村居民生活用能发展趋势与温室气体排放潜力,该文基于长期能源可替代规划系统（LEAP模型）,模拟了3种政策情景下2020年农村生活用能需求和CO2排放情况。结果表明：2020年中国农村居民生活用能需求量约2.95～3.75亿t,呈上升趋势;如果采取强有力的政策措施,可减少CO2排放量约0.87亿t。该研究可为中国政府出台应对气候变化、减少温室气体排放的政策措施提供依据。     

生物质固体成型燃料层燃燃烧模型研究现状

介绍了生物质固体成型燃料层燃燃烧的数学模型,从挥发分析和燃烧模型、焦炭燃烧模型、辐射换热模型以及离散相模型几个方面阐述了国内外对生物质燃烧模型的研究。同时,分析了国内外生物质固体成型燃料燃烧数学模型研究存在的问题,并根据我国生物质固体成型燃料的特点,提出了我国固体生物质成型燃料燃烧模型今后的研究方向。     

生物质固体成型燃料燃烧颗粒物的数量和质量分布特性

针对中国生物质固体成型燃料燃烧过程中排放的颗粒物粒径分布不清、燃烧功率和空气量对颗粒物分布影响不明等问题,该文在生物质燃烧试验平台上,采用低压电子冲击仪（electrical low pressure impactor）设备,对玉米秸秆、棉杆、木质等3种固体生物质成型燃料分别开展了燃烧颗粒排放研究,重点研究了3种生物质成型燃料在不同功率下和不同空气量下的颗粒物的数量和质量分布。试验结果表明,3种燃料的颗粒物的数量峰值主要集中在4~7四级,占颗粒物总数量的70%以上;颗粒物质量峰值在7级和12级,占颗粒物总质量的50%以上。随着功率增加,颗粒物排放量先减小后增大,大粒径颗粒物增多,在14kW时颗粒物排放最少。随着空气量的增加,分布趋势不变,颗粒物总量减少。该研究为中国生物质固体成型燃料的颗粒物排放法规的制定提供参考。     

生物炭二级循环折流式冷却中试系统的设计与试验

针对热解炭化后生物炭温度高、冷却慢、余热难以回收等导致热解生产周期长、生物炭热能利用率低的问题,该文采用固-液间接换热原理,设计了循环水二级折流式冷却换热装置并开发了生物炭二级循环冷却中试系统,并对不同生物炭在不同水流量、转速条件下开展试验,试验结果表明,采用该系统后出口生物炭平均温度为30℃,能够满足冷却要求。进出口生物炭温差随水流量的增大而增大,当螺旋轴转速为5 r/min,水流量分别为8、6.5、4 m3/h时,进出口生物炭温差分别为272、242、222℃。水流量固定为6.5 m3/h,螺旋轴转速为25 r/min时,生物炭出炭温度为40℃,而转速降低为5 r/min时,出炭温度降低到25℃;不同生物炭综合传热系数不同,玉米秸秆生物炭冷却时达到最大为100.6 W/(m2·K)。该研究中冷却系统能够与热解炭化设备相匹配,并且满足生物炭连续冷却的需求,可以开展不同生物质炭的冷却试验。     

秸秆捆烧锅炉设计及其排放特性研究

针对中国现有秸秆捆烧锅炉燃烧不充分,燃烧后烟气净化工艺繁琐以及自动化程度较低等问题,该文基于原料分级、配风分级技术原理,设计了打捆秸秆分级燃烧系统,研发了多级配风系统和组合式烟气净化除尘装置等关键部件,并开发了智能控制系统,实现燃烧过程工艺参数的实时调控和数据采集。以打捆玉米秸秆为原料进行燃烧试验,结果表明秸秆捆烧供热锅炉的热效率为84.6%,锅炉功率为230 kW,烟尘排放平均质量浓度19.8 mg/m3,NOX质量浓度133.6 mg/m3,SO2质量浓度小于3 mg/m3,达到《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）要求,解决了燃烧效率低、烟尘和NOx等污染物排放高的问题,智能化的锅炉燃烧系统可开展多种工艺试验的探索,为捆烧锅炉技术装备的推广应用提供平台支撑。     

农林废弃物高效循环利用模式与效益分析

中低慢速热解技术将生物质在绝氧或低氧环境中加热分解,生产生物炭、热解油和不可冷凝气体产物,是农林废弃物高效利用的重要途径。该文基于生物质热解炭气联产技术,构建了农林废弃物能源化资源化高效循环利用应用模式,秸秆炭用于还田,木质炭成型后用于供暖,热解气用于居民炊事和热水,热解油回用燃烧为系统加热,木醋液稀释后用作杀虫剂。前南峪热解联产示范工程年运行5 500～6 000 h的条件下,可处理各类农林废弃物2 500 t,生产生物炭700 t(其中秸秆炭约150 t、木质炭550 t),生产热解气20余万m~3,木质型炭和热解气可满足全村386户居民冬季取暖和全年炊事热水用能需求,秸秆炭与人畜粪便复混,全部用于还田。原料收购采用生物炭兑换方式,本村居民5 t农林废弃物原料兑换1t炭基肥或木质型炭,热解气以0.9元/m~3的价格出售给本村农民,工程运行可持续、可复制,具有良好的社会环境效益。项目可实现农林废弃物的高值利用,改善农村用能结构,促进农业可持续发展。     

序批式秸秆牛粪混合厌氧干发酵过程物料理化及渗滤特性

序批式厌氧干发酵技术在规模化处理农业废弃物方面具备优势,通过工艺调控优化使产气效率得到明显改善,但对其物质转化特性的综合研究尚待深入。该文在发酵温度和秸秆粒径交互因素下,对不同干发酵环境理化特性及微生物群落进行比较,探寻提高物质转化效率机制、物料形态及渗滤液流动特性。结果表明,高温和细粒径条件显著改善生物转化效率,通过加速有机酸转化,使物料降解率和沼气产量提升了22.61%和56.17%。发酵10 d,细粒径物料结构-渗滤液流动规律基本稳定,形成渗滤液由反应器中区向外区流动趋势,并与Clostridiales、Bacillales、Methanosarcina、Methanoculleus丰度呈正相关（P＜0.05）,形成最佳转化状态。该研究可为评价和改善不同序批式厌氧干发酵体系运行效率提供理论依据。     

干法厌氧发酵反应器及过程控制技术研究进展

厌氧干发酵技术可有效处理高含固率(20%~40%)物料,是处理农业废弃物最好的选择之一,对于实现农业废弃物的资源化利用具有十分重要的意义。文章综述了国内外干法厌氧发酵反应器,对典型厌氧干发酵反应器的特点进行了比较,分析了厌氧干发酵过程的主要控制条件对于厌氧发酵过程的影响,为我国自主开发干式厌氧发酵技术提供借鉴。