农作物秸秆热解气化技术与装备探讨

农村秸秆是生物质资源的重要组成部分,我国秸秆资源储量丰富,年总产量约为7亿吨,相当于3．5亿吨标准煤,开发潜力巨大。目前,秸秆资源的主要利用方式包括能源化转化、直接还田、制作饲料,然而受制于当前主要转化利用技术水平和经济效益,大部分农村地区秸秆利用效率较低,仅为25％,大量秸秆被堆弃田间地头,甚至直接焚烧,造成了资源浪费和环境污染。     

钙基催化吸收剂对玉米秸秆热解气化制氢特性的影响

在一个2段式生物质热解气化装置上考察了钙基催化吸收剂对玉米秸秆制氢特性的影响,结果表明:CaO添加可原位吸收气化过程中生成的CO_2,强化制氢过程向生成更多H_2的方向移动。当热解气化温度为650℃、S/B为2、CaO/C摩尔比为1时,产气中H_2体积分数从28.7%上升至56.2%,H_2产率则从64.3 m L/g上升至195.8 m L/g,而CO_2体积分数由21.5%下降至1.1%。而且,CaO的CO_2吸收强化性能与气化温度密切相关,在600~700℃范围内,玉米秸秆热解气化可获得很高的H2体积分数和较高的H2产率。以CaO吸收剂为载体进一步引入Ni O活性组分,可降低产气中小分子碳氢气体,提高产气中的H2体积分数和产率。在NiO负载量为10%时,产气中H2体积分数可达63.7%,而H_2产率对比添加CaO时则接近翻倍,达到了341.3 m L/g。     

农业废弃物花生壳热解气化利用研究

探讨了农业废弃物花生壳作为生物质能利用的可能性。在实验室对花生壳进行热解试验,揭示了花生壳热解产气规律。结果表明,花生壳热解产生的两种主要可燃气:氢气浓度随着热解温度的升高迅速增加,当温度为1 000℃时氢气浓度47%;甲烷浓度随热解温度的升高而显著升高,并在700℃时有最大值,随后降低。同时,利用化学一级反应动力学模型计算得到花生壳热解气化动力学参数活化能E=53. 11k J/mol。     

玉米秸秆等离子体热裂解液化实

采用山东理工大学自制小型流化床设备,利用玉米秸秆为原料进行了热裂解过程及生物油特性的实验研究.结果表明采用等离子体加热,整个反应器的预热时间大约为1.5 h,且反应过程中流化床内温度稳定,有利于生物质快速热裂解反应的进行.对反应产物--生物油热值特性作了分析,得出未经任何处理的生物原油的热值为18 066.62 kJ/kg,脱炭后热值低于脱炭前的生物油热值,其差值为3 446.71 kJ/kg,说明生物油中含有一定的固体炭.将脱炭后的生物油进行脱水处理后,测得生物油热值高出脱碳后生物油热值一倍左右.另外,玉米秸秆进行稀硝酸处理后,虽然玉米秸秆的热值降低,但裂解后生物油的热值有所提高,其热值差为913.74 kJ/kg.采用GC-MS分析得知,生物油是一种复杂的含氧有机化合物和水组成的混合物,也是导致其不稳定的主要原因.     

玉米秸秆厌氧消化产气特性研究

为了探究不同地区玉米秸秆在厌氧消化过程中的产气特性,文章以吉林省的玉米秸秆为发酵原料,采用实验室自制的批量式发酵装置,在恒温35℃±1℃的条件下,对其产气特性及木质纤维素含量变化与厌氧消化之间的关系进行分析,并与云南省的玉米秸秆厌氧发酵情况进行对比。结果表明:吉林省玉米秸秆的产气潜力要低于云南省玉米秸秆,但吉林省玉米秸秆的产甲烷潜力要高于云南省玉米秸秆;两种玉米秸秆发酵前后的有机质含量均发生变化,且产气潜力与半纤维素含量变化呈正相关,与木质素含量变化呈负相关;吉林省玉米秸秆的粗脂肪和粗蛋白降解率要低于云南省玉米秸秆,但吉林省玉米秸秆的能源转化率要高于云南省玉米秸秆。该试验结果不仅阐明了玉米秸秆的主要组成成分与厌氧消化性能间的关系,同时也对玉米秸秆厌氧消化的合理开发和生物能源化利用提供依据。     

生活垃圾热解气化炉结构与污染物控制研究

随着污染物排放要求的日益严格,焚烧成本进一步提高,热解气化技术以其投资小、运行成本低、污染物排放少的特点,成为焚烧的有效补充并受到了广泛关注。主要通过介绍热解炉的结构特点、技术原理、生成物特性来研究生活垃圾热解炉的技术优势,并通过分析生活垃圾热解炉产物的生成环境及生成量来研究生活垃圾热解工艺污染物的排放情况。     

黑龙江垦区玉米秸秆腐解规律试验研究

玉米种植在黑龙江垦区农业生产中占有重要地位,但垦区不同区域秸秆还田形式尚未形成共识,找到黑土条件下玉米秸秆还田腐解规律,对合理选择秸秆还田及玉米种植模式具有重要意义。为此,以土壤含水量、腐解时间、秸秆长度及翻埋深度为因素,设计正交试验用以确定黑土条件下秸秆腐解规律。试验结果表明:土壤含水量对秸秆腐解率影响显著;土壤含水量较低时,秸秆腐解率也较低;秸秆在秸秆翻埋早期腐解较快,90天后腐解速率下降;秸秆长度短于6cm后,腐解率提高幅度较小;随翻埋深度变浅,秸秆腐解率提高。     

玉米秸秆是个宝

我国是农业大国,农作物种植面积大,秸秆产量多,特别是吉林省是玉米主产区,玉米秸秆产量极其丰富。玉米秸秆是宝贵的物质资源,生物质是仅次于煤炭、石油、天燃气的第四大能源,其用途十分广泛,     

玉米秸秆及其发酵沼渣热解动力学研究

为研究厌氧发酵过程对秸秆类生物质热解特性及动力学的影响,以玉米秸秆及其厌氧发酵沼渣为研究对象,分析了二者热解特性,分别采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Starink法对热解活化能分布进行研究,并结合Malek法对其主要热解阶段的最概然机理函数进行了探讨。原料基本特性分析结果表明,玉米秸秆经过厌氧发酵后,挥发分含量减少19.48%,固定碳含量增加27.87%,半纤维素与纤维素相对含量分别降低了39.94%与30.96%,木质素相对含量增加了109.14%。热重试验结果表明,与玉米秸秆相比,发酵沼渣最大失重速率减小,且残炭率较高。对二者热解动力学分析结果表明,发酵沼渣的活化能主要分布于91~130 k J/mol之间,低于玉米秸秆原样;二者机理函数可采用两阶段理论描述,当转化率小于0.6时可由反应级数n=2机理模型进行描述;当转化率大于0.6时,玉米秸秆更符合圆柱形对称三维扩散机理(D4),发酵沼渣更符合球形对称三维扩散机理(D3)。本研究为发酵沼渣热解制备生物燃料工艺条件优化和工业化应用提供了理论依据。     

基于ASPEN PLUS的烟气气氛下生物质气化模拟

基于ASPEN PLUS平台利用气固反应动力学,在生物质热解气燃烧所产生的烟气气氛下,建立生物质热解气化模型。通过AKTS热动力学软件分析了生物质在模拟烟气(80%N2、17%CO_2、3%O_2)气氛下热解气化的反应动力学,并对比模拟值和实验值,验证模型的可靠性;对影响热解气化特性的气氛进行分析并确定反应釜数量。结果表明:基于ASPEN PLUS平台进行生物质气化模拟性能良好。生物质热解气化过程中,动力学参数活化能和指前因子随着反应的进行而变化;与氮气和氧气气氛相比,烟气气氛有利于CO产生,产气热值比实验值提高1.3倍。     

变速升温对玉米秸秆热解产物特性的影响

通过玉米秸秆的变速升温及传统匀速升温热解试验,对不同热解形式下生成的生物炭、生物油及热解气进行检测分析,探究升温速率对其热解产物特性的影响。试验表明,玉米秸秆减速升温生物炭得率和热解气得率分别为29.82%和27.49%,而加速升温的产物中生物油所占比例较大。通过热重试验及气相检测,发现不同的升温设置改变了生物质热解进程。此外对非冷凝气体进行气相检测分析发现,CO、CO2先于CH4溢出,而H2的溢出浓度随着热解温度的升高而增大。对生物油主要成分的检测分析发现,减速升温所制生物油的主要成分为小分子物质,大分子有机物含量很少,而加速升温可以得到更加丰富的多环芳烃。通过对产物的对比分析发现,在相同的热解时间下,减速升温速率设置不仅可以保证热解产物中较高的生物炭得率,且热解气得率比匀速升温试验增加4.49%,生物油相得率减少4.51%,且稠环芳烃含量较少。优化升温速率设置可提高生产效率,从而为生物质热解工程中的炭气油联产提供新的思路。     

穗茎兼收型玉米联合收获机的发展现状与展望

随着我国农业结构的调整和畜牧业的发展,穗茎兼收型玉米联合收获机成为发展热点。为此,总结了该种机型的发展现状,简单介绍了几种较成熟机型的性能及特点。基于现状,论述了穗茎兼收型玉米联合收获机的发展趋势,并指出该种机型具有广阔的发展前景。     

电机拖动玉米秸秆打捆机设计研究

针对我国玉米秸秆收储需要,设计开发了一种固定式电机拖动玉米秸秆打捆机。该机具有玉米秸秆喂入、打捆压缩、计数和放线包膜等功能。打捆主动力采用变频调速三相交流电机,调整方便,可满足不同湿度、压缩率的打捆要求。放线部分采用直流伺服电机,具有自动完成放线包膜等功能。电动推杆完成解锁和卸载工作。该机采用触摸屏和PLC和多个传感器组成控制系统,可方便直观地完成参数输入、系统监视和故障报警诊断等任务。整机结构设计合理,环境适应性好,工作效率高,可以很好地满足玉米秸秆打捆工作要求。     

三行自走式穗茎兼收玉米联合收获机的设计与试验

为促进我国黄淮海地区秸秆资源的有效利用,通过对黄淮海地区玉米收获机械化现状和玉米秸秆处理方式的调查研究,设计了一种自走式穗茎兼收玉米联合收获机。该机由上下两层割台组成,上层收获果穗,下层收获秸秆,通过田间试验,该机的主要技术性能指标达到国家标准规定,已通过部级鉴定并获准推广。     

玉米穗茎兼收割台切碎装置参数优化

针对玉米穗茎兼收割台的需求,设计了一种横置滚筒式茎秆切碎装置,并对其切碎性能及割台摘穗性能进行了试验研究。通过对切碎装置工作原理的分析,确定在拉茎速度与切碎滚筒转速比值一定的条件下,以机器作业速度、动刀切割前角、切碎滚筒转速为自变量,以玉米果穗损失率、籽粒破碎率、籽粒损失率、茎秆平均切段长度和几何标准差为试验指标,利用Box-Benhnken Design中心组合试验设计原理,进行了3因素3水平正交旋转组合田间试验,利用Design-Expert软件对试验结果进行了响应面分析和回归分析,得到试验指标与试验因素间的数学模型。试验结果表明：机器作业速度和切碎滚筒转速与5个试验指标有二次非线性关系,动刀切割前角仅与茎秆平均切段长度、几何标准差有二次非线性关系,因素的交互项中仅机器作业速度与切碎滚筒转速的交互项对籽粒破碎率、茎秆平均切段长度有显著影响。对切碎滚筒转速进行圆整,得到最优参数组合为：机器作业速度为1.35m/s,动刀切割前角为52°,切碎滚筒转速为1350r/min,此时果穗损失率为1.1%,籽粒破碎率为0.23%、籽粒损失率为0.74%、茎秆平均切段长度为30.73mm、几何标准差为1.28。与田间试验结果对比可知,回归模型有很好的可靠性。将最优组合试验结果与优化前的参数组合（机器作业速度为1.11m/s,动刀切割前角为53°,切碎滚筒转速为1657r/min）得到的结果进行比较可知：优化后较优化前果穗损失率降低0.4%,籽粒破碎率降低0.784%,籽粒损失率降低1.318%,茎秆平均切段长度缩短12.20mm,几何标准差减少0.34。优化后试验指标低于标准规定的指标值,满足设计要求。     

穗茎兼收玉米联合收获机的研究现状及前景展望

我国农业结构的调整和畜牧业的发展以及政府有关"三农"的利好政策和农机方面政府补贴力度的不断加大,给现代农业装备的市场带来巨大的发展机遇和空间,穗茎兼收型玉米联合收获机成为近期国内发展的热点,为此综合阐述了穗茎兼收玉米联合收割机的研究现状,介绍了目前国内研究比较成熟的几种机型的性能和特点。分析了穗茎兼收玉米联合收割机存在的问题,并提出了穗茎兼收玉米联合收割机今后发展的方向和对策,旨在进一步提高我国穗茎兼收玉米联合收割机研究的水平和步伐。     

穗茎兼收型玉米联合收获机的设计与试验

通过对现有玉米联合收获机的研究分析,确定了立辊式摘穗、立式切刀和立式灭茬的方案。此方案能完成玉米茎秆切断和夹持喂入摘穗辊摘穗,再经切碎辊刀切碎茎秆,茎秆切碎后由抛送装置抛送入车,留茬由灭茬装置粉碎还田。     

锤片式粉碎机粉碎玉米秸秆机理分析与参数优化

对锤片式粉碎机粉碎玉米秸秆过程进行分析,并对其粉碎性能进行试验研究。借助高速摄像技术,得出玉米秸秆主要粉碎形式为:打击粉碎、撞击粉碎、搓擦粉碎,且在粉碎过程中打击粉碎与搓擦粉碎影响较大,并得出锤片末端线速度(主轴转速)、玉米秸秆含水率对锤片式粉碎机粉碎性能影响较大。在此基础上,以影响锤片式粉碎机粉碎性能的主要因素——主轴转速、含水率、筛孔直径为试验因素,以度电产量作为评价指标进行试验研究。试验结果表明,各因素对度电产量影响由大到小顺序为筛孔直径、含水率、主轴转速。选取筛孔直径6 mm、含水率10%~50%、主轴转速2 000~3 500 r/min,以度电产量最大为目标的参数优化试验表明:当含水率10%~32%时,主轴转速宜2 000 r/min;当含水率33%~50%时,主轴转速宜2 020~2 452 r/min,且随着含水率的增大而增大。