190型热裂解生物质气发动机性能研究

为了解不同运行参数和不同材料的热裂解生物质气对发动机功率和有害排放物的影响,该文利用热裂解低热值生物质气作为大缸径非增压火花点火发动机的燃料,研究了生物质气发动机的动力性、经济性和排放性。试验数据表明:发动机全工况范围内稳定运行;发动机的燃烧速度较慢,点火提前角为BTDC32℃A时发动机燃烧效果最好;发动机的排放性较好,NO排放随负荷的增大而升高,HC和CO排放随负荷的增大而降低,随裂解气热值的增加NO排放升高。因此,低热值热裂解生物质气作为大缸径发动机的燃料可以实现发动机的稳定运行,并具有较好的经济性和排放性。     

热裂解生物质气发动机怠速燃烧及排放特性

为了研究热裂解生物质气发动机的怠速燃烧特性及控制怠速排放的方法,利用低热值热裂解生物质气作为内燃机的燃料,采集火花点火生物质气发动机怠速运转时的示功图及怠速排放指标,分析了发动机怠速放热率、燃烧参数及排放特性。试验结果表明：不完全燃烧及燃烧参数的变化主要是由于缸内充量的波动及火焰发展的差异而造成的;怠速失火和不完全燃烧现象,导致发动机的怠速CO排放为4.07%～4.32%、HC排放为350×10-6～400×10-6;怠速运转时存在0.2～0.4 BSU的碳烟排放。减小缸内充量的波动性可以有效改善非正常燃烧现象并降低怠速排放。     

生物质气作为点燃式发动机燃料的研究

以不同比例的天然气和二氧化碳气体混合物来模拟不同气源的生物质气并在一台改装后的Ｒｉ－ｃａｒｄｏ Ｅ ６四冲程单缸点燃式发动机试验机上进行试验。文中给出了燃烧这些燃料时发动机的动力性、经济性以及ＣＯ、ＴＨＣ、ＮＯｘ等排放数据。试验结果表明,生物质气中的二氧化碳能改善ＮＯｘ排放指标,但降低了功率和热效率。提高压缩比能有效的改善动力性和经济性,但同时也增加了ＮＯｘ和ＴＨＣ的排放量。采用稀燃技术可望兼顾二者的要求。     

生物质颗粒燃料热风点火性能的试验研究

为了深入研究生物质颗粒燃料的热风点火性能,总结最佳的点火控制条件,该文以PB-20型生物质颗粒燃烧器为试验装置,以直径为8 mm的秸秆颗粒为试验材料,分别研究了点火丝功率、风速、进料量这3组因素对热风点火过程的影响。试验结果显示,当点火丝功率为394 W,风速为2.5 m/s,进料量为300 g时点火性能最好,平均点火时间为197 s,平均污染物累积排放量为：CO 3 133 mg;NOx 73 mg;SO2 27.7 mg。该研究在生物质颗粒燃料热风点火方面的结论,为燃烧器自动点火系统的设计提供了理论基础。     

生物质燃气专用灶具技术参数及性能试验研究

为了检验生物质燃气专用灶具的性能，确定有关的技术指标，利用高压容积式配气装置配制出上、下极限及平均的生物质燃气，通过对已设计好的生物质燃气专用灶具的通用性、一次空气系数和锅支架高度对燃烧性能的影响等试验研究，探索生物质燃气灶具设计的一般规律，给出关键技术指标的设计原则。     

适宜增压流化床操作参数提高生物质热气化气合成甲烷效率

生物质热化学气化制取甲烷是人工获取代用天然气的重要方式之一,其中生物质热气化气合成甲烷是该技术的关键步骤之一。在自行设计的增压流化床反应系统上,开展生物质气化气合成甲烷的试验,分别研究了反应温度、反应压力、空速和氢碳比对甲烷生成速率和CO转化率的影响。结果表明,在增压流化床反应器上可高效的合成甲烷,最大甲烷生成速率超过3.2 mol/(L·h),CO转化率超过80%。提高反应温度有利于甲烷生成速率和CO转化率的提高,且当反应温度在350℃左右时达到最大值;反应压力对甲烷化过程有很大影响,提高反应压力有利于甲烷化过程;随着空速的增大,甲烷生成速率增加,但是CO转化率会下降;而甲烷生成速率和CO转化率则随着氢碳比的增大而增大。为获得较高的甲烷生成速率和CO转化率,适宜的反应温度在350℃左右,空速在10 000 h-1,氢碳比在3附近,反应压力可取在0.3 MPa左右。该研究结果将为进一步研究生物质热化学气化制取甲烷奠定基础。     

生物质炭负载镍钙催化剂催化裂解/重整生物质热解气研究

为有效去除生物质热解焦油、提高气体产物品质,该研究提出了采用生物质炭（Biochar,BC）负载镍钙催化剂催化裂解/重整生物质热解气定向转化合成气（H2+CO）的研究思路,通过对焦油转化率、合成气产率以及催化剂稳定性的研究,揭示催化剂对生物质热解气催化裂解/重整的影响规律。结果表明,钙的添加降低了镍的晶粒尺寸,有利于碳纳米管的生成。与单一金属催化剂相比,生物质炭负载镍钙催化剂具有较高的焦油裂解/重整活性,在温度为700 ℃条件下、镍和钙负载量分别为0.02 mol和0.01 mol时,焦油转化率以及合成气产率分别为91.8%及607.6 mL/g（H2/CO=1.05）,显示了优异的低温焦油裂解/重整活性,并在480 min内仍可保持较高的催化活性,反应后,催化剂积碳量仅为3.6 mmol/g,同时无明显团聚现象发生,展现出良好的抗积碳和抗烧结性能。     

小型生物质燃气发动机燃烧稳定性试验

为探明生物质燃气各组分相对含量对发动机工作稳定性的影响,在一台小型火花点火发动机上进行了生物质燃气发动机循环变动试验研究,着重分析了理论空燃比与实际空燃比的比值理论空燃比与实际空燃比的比值、H2含量(H2在CH4-H2中的体积分数)及CO2含量(CO2在CH4-H2-CO2中的体积分数)的变化对燃烧稳定性的影响。试验结果表明,燃料组分对燃烧稳定性有较大影响。在本试验中,当理论空燃比与实际空燃比的比值较小、燃料组分中H2含量较低时(如理论空燃比与实际空燃比的比值为0.4、H2的体积分数为25%及理论空燃比与实际空燃比的比值为0.6、H2的体积分数为17%),CO2含量对燃烧稳定性起支配作用,CO2含量的增加导致循环变动增加(上述工况的平均指示压力循环变动系数均超过了10%),在个别条件下导致部分燃烧。随着理论空燃比与实际空燃比的比值及H2含量的增加,CO2含量对燃烧的影响作用逐渐减弱,当理论空燃比与实际空燃比的比值及H2含量达到一定程度时(理论空燃比与实际空燃比的比值为0.6、H2的体积分数为33%及50%,以及理论空燃比与实际空燃比的比值为0.8所对应的所有H2含量条件)CO2含量对燃烧的影响作用已不明显。通过改变燃料组分条件的方法,能够提高生物质燃气发动机的工作稳定性。该研究的成果对生物质燃气发动机燃烧稳定性、经济性及排放特性改善,以及生物质燃气发动机技术应用、推广均有重要指导意义。     

流化床藻类生物质快速热裂解试验

为实现藻类生物质资源的综合利用,该文选取藻类生物质中的马尾藻进行热重分析,并在自行设计的小型流化床上进行快速热裂解试验,分别研究了马尾藻热解过程及热解产物的产率随温度的变化规律。结果表明,随着温度的升高,热解经历了3个阶段：预热解、快速热解、慢速热解,并且由于多糖、蛋白质等物质热稳定性的不同引起马尾藻在快速热解阶段出现两个失重峰。在快速热裂解试验中,选择450、500、550、600℃ 4个反应温度对马尾藻的热裂解规律进行了研究,主要考察了不同反应温度对热裂解产物收集率的影响。研究发现残炭的产率随着温度的升高而降低,而热解气的产率则随着温度的升高而升高,生物油的产率随温度变化先升高后降低,在550℃左右时产率最高,约为30.5%,这为马尾藻快速热裂解制油的推广与工业利用提供参考。     

利用小型流化床的生物质热裂解影响因素分析

化石能源的储量减少与污染使人们必须寻找其他替代能源,其中生物质能是一个很好的替代品.该文以榆木木屑、红松木屑和秸秆为原料,在自制的小型流化床上开展了生物质热裂解生物油的实验研究.结果表明红松木屑的产油率最高,热裂解的温度对产油率的影响很大,500℃时生物油的产量最高,热裂解温度越高,裂解气体产量越高,气体热值也越高,而碳的产量越低.而且随着反应时间的变化,裂解气体成分也发生变化,在裂解10 min左右,裂解气体中可燃气体成分最高.     

沼气中CO2含量对沼气灶性能的影响及对策

采用天然气掺混CO2的方法模拟沼气,在CO2体积分数为30％～50％条件下,测试了典型家用沼气灶的热工性能,研究了应对沼气气质变化的措施.结果表明:随C02含量的降低,沼气灶热流量增大,热效率升高,烟气中CO浓度升高,NOx浓度无显著变化.热流量大于3.26 kW时,现行测试方法不能真实反映热效率与CO2含量的关系.沼...     

沼液沼渣对温室迷你黄瓜品质的影响

试验以化肥、农家肥为对照,研究了沼液、沼渣对迷你黄瓜品质的影响。结果表明,以沼渣为基肥,辅以植株叶面喷施沼液,对提高迷你黄瓜品质有明显的作用。其中施沼渣A2的处理对降低硝酸盐含量作用最明显,比CK1、CK2分别降低了14%和41%的硝酸盐。100%沼液(B2)叶面喷施可显著降低硝酸盐的含量,一次喷施可降低45%左右,其中A1B1、A1B2处理喷沼液后叶绿素含量平均提高了89%,A1B2处理的Vc上升了77%,综合评价后尤以A2B2处理效果最好,在保证高产的同时,Vc含量达48.63 mg/100 g鲜重,可溶性糖含量达22.16%,硝酸盐含量为90.74 mg/kg。     

养殖场沼气工程商业化集中供气补贴分析

中国养殖场沼气工程建设成本高、直接经济效益低等问题严重阻碍了沼气集中供气商业化发展。该文采用成本定价法,通过对不同供气规模养殖场沼气工程的建设成本、运营成本以及投资机会成本进行分析,集中供气工程建设规模为100户时,户均投资达到1.79万元/户,当供气户数规模提升到1 500户时,户均投资仅为0.41万元/户,根据平均成本U型曲线,供气户数达到800户以上后,沼气集中供气工程规模逐渐接近于沼气工程最优规模点。按照供气成本计算出供气100户,补贴价格为4.73元/m3;供气200户,补贴价格为2.98元/m3;供气800户,补贴价格为1.63元/m3;供气1 000户,补贴价格为1.51元/m3;供气1 500户,补贴价格为1.42元/m3。分析出不同规模养殖场沼气集中供气工程,供气规模小,补贴成本就越高,供气规模大,补贴就越低,集中供气工程供气达到1000户以上规模时,基本接近于最优供气规模点,补贴价格趋于平衡能实现盈利。建议政府应加大力度建设前端补助与终端用气补贴相结合补贴方式,并提出集中供气补贴标准。     

基于系统动力学的北方大型沼气发电系统热平衡分析

该文应用系统动力学和有限元热平衡分析方法,针对黑龙江省某大型沼气发电工程,研究其能量供需平衡情况,并确定工程实际运行过程中的一些关键参数。研究结果表明：罐体散热损失、水分蒸发热损失、沼气排出带走的显热损失、管路热损失占发酵系统总热损失的比例分别为85.59%～90.22%、2.05%～8.42%、3.93%～4.78%、2.06%～2.96%;通过对加热料液所需热量的分析确定了配料热水的加热温度,6、7、8月份为53℃,其它月份为65℃,其占沼气工程总需热量的73.13%～87.91%;通过对管路热损失的分析确定了不同外界气温条件下维持发酵罐35℃恒温发酵的日均加热时间;通过整个系统能量供需平衡的分析得出该工程发电回收的余热能够维持系统全年连续运转,为北方高寒地区大型沼气工程的应用及推广奠定了理论基础。     

基于膜蒸馏的沼液资源化处理研究进展

沼液可占湿法厌氧发酵后发酵剩余物总质量的80％以上,在农田土地承载量和运输成本的双重限制条件下,大型沼气工程的沼液很难通过还田利用的方式进行完全消纳.对沼液实行资源化处理既能减少沼液体积和降低对环境的潜在威胁,还可实现高附加值的资源回收,促进可持续的农业循环经济发展.作为膜分离技术中的重要分支,膜蒸馏在沼液处理过程中具...     

户用沼气产气量估算及能源经济效益

该文利用能值潜力估算动物数据库（ABEPE）的模型理念,并结合实地调查数据,探索了2007年中国农村户用沼气池产气量的估算方法,在此基础上对比分析了沼气池建设前后,农户家庭能源消费结构、能源经济支出和生态环境的差异。结果显示：2007年中国农村户用沼气的年均产气量达到450 m3,年均正常产气时间仅为9个月;生猪的饲养规模与产气量呈极显著的正相关关系;沼气农户与无沼气农户人均能耗差异显著,沼气在家庭生活能源消费的比例达到18%,提供了40%的人均有效热,替代了15%左右的商品能源;使用沼气后,人均能耗折合标煤419.56 kg,比使用前下降了16%左右,节省能源开支2%;通过使用沼气,农户可创造559～938元的经济价值,节约林地0.314 hm2。由此可见,发展沼气具有显著的能源、经济、生态效益。     

Nitrogen availability of various biogas residues applied to ryegrass

Biogas plants in Germany are producing an increasing amount of biogas residues to be recycled via agricultural crop production. To test whether the wide range of various substrates used in the anaerobic digestion can affect the chemical composition and nutrient availability, seven biogas residues derived from different substrates were investigated with respect to their N supply to ryegrass. Both the short‐term and the long‐term N availability were studied in a 309‐d pot experiment lasting for five successive growth cycles each starting with a fertilizer application. The organic fertilizers were applied based on an equal amount of ammonium‐N (300 mg N per pot) and compared to mineral N from ammonium nitrate of equal dosage. Biogas residues varied greatly in their chemical composition (ammonium‐N 0.20% to 0.51%, N_total 0.36% to 0.75%, and C_org 1.85% to 4.75% in fresh matter). After the first growth cycle, the N availability of the biogas residues applied based on ammonium‐N was at least equal to that from ammonium nitrate. Differences in N offtake after one fertilizer application were negatively correlated to the C_org : N_org ratio of the organic fertilizers. After five successive fertilizer applications, the N utilization of most of the organic fertilizers was increased compared to that of the mineral fertilizer. It is concluded that biogas residues provide plant‐available N at least corresponding to their ammonium content and that the accumulation of organic N in soil through repeated application of biogas residues contributes to N release.     

中小型沼气工程撬式沼气提纯系统设计与应用

根据中国中小型沼气工程分布范围广、地区差异性大、统筹规划难的现状,考虑到中小型沼气工程中出现的沼气净化提纯效率低、净化提纯效果差、成本高等问题,该研究设计了一套撬装式集约型的沼气提纯净化系统,分别从脱硫系统、脱碳系统、控制系统等方面设计出适合于装置制造的工艺方法。系统集成了干法脱硫、膜法脱碳和分子筛工艺,在进气量为500 Nm3/d、粗沼气压力为104 kPa的沼气工程条件下,进行了工程应用试验。通过检测,该装置稳定运行35 min后,提纯气中CH4质量分数可以达到97.88%,CO2低于2.5%,H2S质量浓度仅为16.7 mg/m3,CH4回收率为86.5%。设备运行成本为0.09元/Nm3沼气,且投资回收期仅为1.5 a。经过对比,该装置的提纯指标达到了国内生物天然气相关标准,且具有移动灵活、提纯效率高、成本低等优点。通过对该装置的应用研究表明,沼气提纯净化可实现中小型沼气工程生物天然气的高值化利用,为中小型沼气工程的发展拓宽途径。