玉米秸秆炭和典型农业废弃物混合成型与燃烧特性试验

以玉米秸秆炭和玉米秸秆、苹果枝、沼渣、菌渣为原料,在成型压力为6 MPa的条件下,研究了不同混配比例混合燃料的成型特性,并在此基础上探讨了特定混配比例下的混合样品燃烧特性。研究结果表明:农业废弃物质量分数、种类对混合成型燃料稳定性均有影响,农业废弃物占70%比例时混合成型燃料的抗跌碎强度均大于99.50%;玉米秸秆对成型燃料的稳定性影响最为明显,其质量分数大于30%时,成型燃料抗跌碎强度达到99.68%以上,而沼渣和菌渣质量分数大于50%时,其成型燃料的抗跌碎强度分别超过99.11%和99.71%;苹果枝质量分数大于60%,其成型燃料抗跌碎强度超过99.34%;4种成型燃料的能量密度与原料相比分别提高14.93、11.36、11.74、14.53 GJ/m~3;堆积密度分别提高792.99、596.92、605.63、820.12 kg/m~3。该研究为农业废弃物新型成型燃料的开发提供了基础支撑。     

农林生物质原料筛分技术与设备发展现状

针对目前生物质原料中杂质多、筛分设备不匹配等问题,对各类生物质原料进行分类,总结国内外筛分技术的发展现状。同时,通过对杂质的特性分析,针对目前的筛分方法、筛分机械进行相对应的应用,旨在提出一种适合我国生物质成型燃料大规模生产的筛分技术及配套设备,为生物质原料清选工艺提供技术支撑。     

慢速热解条件下生物炭理化特性分析

生物炭可以作为优质燃料、土壤改良剂以及生物有机肥料等,不同用途的生物炭特性差异较大。为此,针对在慢速热解条件下产生的生物炭特性,如固定碳、热值、比表面积、孔隙等进行分析,得出温度是影响生物炭理化特性最重要参数,升温速率、滞留时间等对各特性也有一定影响。同时,结合目前各种类型热解设备综合比较认为:窑式热解设备适合生产质量不高、固定碳含量较高的生物炭;固定床式热解设备根据加热方式不同可以生产各种生物炭,适应范围较广;移动床式热解设备适合生产固定碳、比表面积较高的生物炭。另外,现有各设备在结构参数、自动控制方面、生物炭冷却方面还有待提高,设计出规模化、自动化的成套设备是未来的发展趋势。     

生物质热解气燃烧装置设计与燃烧特性试验

针对目前生物质热解气中焦油去除困难、焦油能量难以利用等问题,结合现有燃气燃烧器相关技术,开展了生物质热解气直接燃烧技术研究与试验。燃烧器理论耗气量为2~5 m~3/h,通过理论计算确定了燃烧器参数,设计了卧式燃烧室并安装烟气催化裂解装置及烟气检测装置,搭建了热解气燃烧试验平台,并对热解气的燃烧特性进行了试验研究。以花生壳为原料,在碳化温度500℃、滞留时间30 min的条件下进行连续热解碳化,产生的高温热解气直接通入燃烧设备。结果表明,燃烧设备性能较好,热解气燃烧过程稳定,燃烧效率达到98.5%,在催化剂的作用下,燃烧效率提高到98.9%,满足设计要求。     

生物质颗粒燃料特性及其对燃烧的影响分析

采用欧盟生物质固体成型燃料标准（CEN/TC 335）试验检测了中国和瑞典典型的10种生物质颗粒燃料，重点对中国的秸秆类颗粒燃料与瑞典的木质颗粒进行了对比，并分析其对燃烧特性的影响。结果表明中瑞两国的生物质颗粒燃料都能满足技术标准要求，瑞典木质颗粒具有较高的性能参数；中国的玉米秸秆颗粒燃料发热量比瑞典木质颗粒低20.9%，挥发分低，燃烧后灰渣中的硅含量高20%，灰熔点低，燃烧后灰分多，易结渣，对燃烧设备有较高的要求。     

不同结构免耕开沟器对土壤阻力的影响

在免耕播种过程中,免耕开沟器的结构形状能够影响前进阻力,从而影响拖拉机的动力消耗,因此制作了不同入土角、不同入土隙角以及不同侧翼的开沟器,并在土槽中试验测定不同角度开沟器的受力情况以及开沟后的土壤扰动情况.试验结果表明:不同角度开沟器对侧向力和垂直反力的影响不大,对前进阻力有明显影响,开沟器的入土隙角在5°左右时有最小的前进阻力,有侧翼的开沟器比无翼的前进阻力增加了17%,但地表土壤扰动不明显.有前刀的开沟器比无前刀的前进阻力降低了27.3%,而且地表的土壤扰动明显降低.因此,在设计开沟器时必须考虑到有较小的入土角、入土隙角以及锋利的前刀,以降低前进阻力,这为新型开沟器主要参数的选取提供了试验数据和依据.     

固定道垄作小麦玉米两用免耕播种机的研制

针对固定道垄作保护性耕作技术推广中缺乏合适播种机具的问题,研制了固定道垄作小麦玉米两用免耕播种机。与之配套的拖拉机轮胎和机具地轮均在垄沟中行走,不压实播种带;播种作业时避开根茬,减少机具的堵塞,同时节省功耗;利用修垄装置对原垄进行修复,修复后松散的垄沿及播种带用组合镇压器镇压。通过调整、更换部分部件可以实现小麦、玉米两用播种。田间试验表明:避茬率达92%以上,对行性能好;修垄圆盘前进偏角为20°~45°时修复效果较好;所播种的小麦苗齐苗壮。该播种机可一次性完成施肥、播种、修垄、镇压等作业,满足在原垄上进行避茬免耕播种的生产要求。     

秸秆热解炭化多联产技术应用模式及效益分析

通过秸秆热解多联产技术,能够将废弃的秸秆转化为燃气和生物炭等,既能提供清洁能源,改善用能结构,又能有效还田和固碳,具有较好的推广应用潜力。分析内加热式移动床生物质炭气联产技术、外加热式移动床生物质热解炭气联产技术、外加热式移动床生物质热解炭气油联产技术的工艺参数,提出了适宜自然村、村镇社区和规模化应用等3种不同规模用户的秸秆热解炭化生产技术应用模式,并以不同规模秸秆利用量为例,得到消耗每吨秸秆的纯利润分别为87、135和141元/t,销售利润率20%左右,温室气体碳排放交易可增加8%左右的纯收益,经济与环境效益良好。     

生物质固定燃烧源烟气稀释采样装置设计与试验

针对现有的稀释通道多级采样装置存在稀释比小、停留时间短和便携性能差等问题,根据生物质成型燃料燃烧排放高温烟气中的大气颗粒物数量和质量分布特点,采用二级稀释、反馈调节和射流的原理,设计了生物质固定燃烧源烟气稀释采样装置。该装置由采样枪、一级稀释系统、二级稀释系统、洁净空气发生系统、撞击采样装置等部分组成。装置加工完成后,采用木质成型燃料开展颗粒物采样试验,试验结果表明,该装置能够模拟固定燃烧源排放烟气进入大气环境中的稀释冷凝过程,稀释比达30,停留时间90 s,试验采集得到8种不同粒径级别的大气颗粒物,其中粒径在0.4~1.1μm之间颗粒物占总采集颗粒物的55.5%~68.1%。研究发现采样装置对空气动力学直径在1.1μm以下的大气颗粒物有较好的采样效果。     

立式双层孔环模生物质压块机设计与试验

针对目前环模压块机存在生产率低、能耗高等问题,该文采用立式环模原理和双层孔环模结构,创新设计了双层孔模块及对应的压辊,双层环模模块两边线夹角8°,模孔偏心角4.3°,双模孔中心线夹角10°。样机完成后进行了生产性试验,结果表明:压块机生产率为2.39 t/h,吨料能耗55.86 k W·h/t,成型率为96%以上,成型密度为1.1 g/cm3以上,各项指标均达到设计及标准要求;对比于单层环模的立式环模生物质成型机生产参数,该创新设计的设备性能有所提高;设备自身下层环模与上层环模相比,成型率、生产率均有提高,差异不大。该立式双层环模压块机提高了生产率和产品质量,为中国生物质成型燃料产业化的发展提供装备保障。