菌草作为生物质燃料的初步研究

以生长3个月、1 a、2 a的巨菌草、象草、芦竹、五节芒等4种菌草为材料,对其进行作为生物质燃料的工业分析和燃烧特性研究。结果表明:不同生长期菌草的干燥基灰分含量为5.85%-18.25%,挥发分含量为64.28%-75.79%,固定碳含量为15.70%-19.54%,全硫含量为0.12%-0.76%;干燥基高位发热量为14.67-18.49 MJ.kg-1,是原煤发热量的70.0%-88.3%,空干基高位发热量为14.27-18.20 MJ.kg-1,是原煤发热量的68.2%-86.9%;巨菌草、芦竹和五节芒不同生长期的干燥基挥发分含量、固定碳含量、发热量不同,且随着生长期延长呈先升后降趋势,生长1 a时达到最高,最适宜作为生物质燃料,4种菌草中,芦竹的发热量最高。菌草作为生物质燃料有潜在应用前景。     

西北干旱地区边际土地高抗逆纤维类能源植物的筛选与初探

合理利用边际土地,筛选种植高抗逆新型能源植物,为发展生物质能源提供足够的生物能源植物原料已成为解决目前能源危机的一个重要方向。本研究针对我国西北干旱区广泛分布的边际土地的优势,以甘肃省民勤县和榆中县为代表,对该地区高抗逆的纤维类植物进行了实地调查,分析这些调查植物的生长习性,并选取了分布广泛且高抗逆的甘肃省民勤县11种植物、榆中县9种植物,采集这些植物地上部分,测定能源指标含量,包括综纤维、木质素、灰分和热值,进一步利用科学合理的方法评价各个植物是否适宜作为能源植物,从而为西北干旱地区高抗逆新型纤维类能源植物的初步筛选和开发利用提供理论依据和技术支撑。结果表明,草本植物的综纤维含量高于木本植物,木质素含量低于木本植物,但灰分含量较高。综合生态适应性、化学成分和热值三项指标可得,草本植物芨芨草、冰草和旱生芦苇及木本植物柠条、野蔷薇、花棒可以作为潜在的高抗逆能源植物。柠条作为已公认的能源植物,目前已经大面积的种植和开发利用,这也为其他高抗逆能源植物的开发和利用提供重要的参考和借鉴。     

收获时间对黄土高原柳枝稷生物质产量与燃料品质的影响

为探明黄土高原半干旱地区柳枝稷生物质产量和燃料品质随收获时间的变化规律,确定适宜的收获时间,在甘肃省庆阳市进行田间试验,研究收获时间对柳枝稷生物质产量与燃料品质的影响。结果表明：1）随收获时间的推迟,柳枝稷生物质产量呈下降趋势,且叶片所占比例逐渐降低,说明产量损失主要是叶片脱落。2）柳枝稷生物质热值总体上呈降低趋势,开花期热值显著高于其他时期;延迟收获显著降低了柳枝稷生物质含水量和灰分含量;随收获时间推迟,柳枝稷茎叶纤维素、木质素含量提高,半纤维素含量降低;枯亡期之后柳枝稷生物质中K、Mg、Na、Cl等不利于燃烧的矿质元素含量显著降低,生物质的燃料品质提高。3）在柳枝稷能源生产模式下,生育季节末期柳枝稷地上部衰亡后收获生物质燃料品质较好。     

基于工业分析指标的秸秆生物炭热值预测

为了有效的预测秸秆生物炭热值,选取棉花、小麦、玉米、油菜和水稻5种农作物秸秆,经过粉碎、干燥后进行炭化处理后,获得175个秸秆生物炭试验样品,并按相关标准测定其热值及灰分、挥发分和固定碳含量。在分析炭化工艺、工业组成与高位热值相关性的基础上,采用回归方法建立基于工业组成的秸秆生物炭热值的预测模型。分析结果表明,对比不同炭化条件下制备的秸秆炭样品的热化工特性,炭化温度对热值影响最明显,保温时间与升温速率对热值影响小。通过方差分析检验,基于工业分析组成建立的秸秆热值曲线拟合方程都是显著的,其中基于灰分、灰分和挥发分、挥发分和固定碳、灰分和固定碳的秸秆热值曲线拟合方程达到了较好的预测精度。     

牛粪复混生物质颗粒燃料成型及特性分析

为了提高以牛粪为主料的多原料混合生物质燃料的发热量,降低成型颗粒燃料含硫量,提升燃料的适用性和综合品质,选取锯末、谷糠、果树残枝3种常见的木质类和非木质类有机废弃物为辅料,通过调节原料配比及含水率,采用挤压成型和特性测定等方法,分析了原料含水率和原料配比对颗粒成型燃料成型率、全水分、灰分、挥发分、固定碳、含硫量和发热量的影响。结果表明：颗粒成型率和全水分受原料组成和含水率共同作用,低灰、低硫和高热量的生物质燃料更有利于市场应用,在满足颗粒成型的条件下,颗粒的热值与灰分、全水分呈负相关,与固定碳含量呈正相关。在牛粪中添加锯末和果树残枝更有利于降低灰分含量,增加果树残枝更有利于提高颗粒的固定碳含量,混合物料中牛粪+果树残枝2∶1混合处理的固定碳含量最高,达到17.6%。牛粪含硫量偏高,3种辅料都有利于降低成型燃料的含硫量,牛粪+果树残枝2∶1混合与牛粪+锯末+果树残枝1∶1∶1混合等多个组合可以将牛粪含硫量从0.30%降到0.10%~0.12%,与单独牛粪相比,发热量提高2.88%~4.63%。综合各处理组的原料成型率和燃料燃烧特性,牛粪与果树残枝2∶1混合是牛粪制备颗粒燃料的最优组合配方。     

蓝藻与木屑混合炭化制备燃料炭研究

该研究以蓝藻与木屑压缩混合物为原料,经粉碎干燥处理后,进行热解炭化制备燃料炭,考察了升温速率、炭化时间、炭化温度等因素对炭化实验的影响。结果表明,在不同炭化条件下获得的燃料炭的得率和热值差异较大,且获得燃料炭的燃烧性能较未炭化原料有很大提升;蓝藻与木屑混合物制备燃料炭较为适宜的工艺条件为:升温速率为10℃/min,炭化温度为350℃,炭化时间为40min,在此条件下燃料炭得率可达57.9%,热值可达17.4 MJ/kg,其热值比普通生物质材料(10MJ/kg)提高了0.7倍。     

东北12种灌木热值与碳含量分析

采用快速灰化法、量热法、吸收质量法分别测定东北12种灌木的树叶、树枝、干皮的灰分含量、去灰分热值和碳含量。不同器官的灰分的质量分数为:树叶0.43%~0.88%,树枝0.46%~2.37%,干皮0.47%~2.55%;去灰分热值为:树叶20.66~21.90kJ·g-1,树枝20.10~21.39kJ·g-1,干皮19.75~21.01kJ·g-1;碳的质量分数为:树叶43.41%~44.80%,树枝44.82%~46.05%,干皮45.12%~46.25%。12种灌木不同器官的灰分含量、去灰分热值和碳含量均具有显著差异(t检验,p<0.01)。     

生物质灰分还田对烟田土壤理化性质及烟叶质量的影响

为了实现生物质燃料燃烧副产物灰分的综合利用,研究了生物质灰分还田对烟田土壤理化性质和烤烟质量的影响。结果表明,在土壤的理化性质上,与常规施肥相比,施用生物质灰分可增加耕层土壤中速效钾的含量,其中灰分还田2 250、3 750 kg/hm~2对0～20 cm土层中的增加量最为显著,同时施用生物质灰分还可提高耕层土壤pH值,增加值在0.24～0.47之间。在烤后烟叶性质上,与常规施肥相比,施用生物质灰分可显著提高烟叶的产量和产值2项经济指标,产量和产值的增幅均超过10%,同时灰分还田2 250 kg/hm~2还显著提高了烟叶的化学品质,增加了烤后烟叶中总糖、还原糖和钾的含量,增幅分别为10.48%、10.73%和13.42%,同时还可降低烤后烟叶中总氮、烟碱和水溶性氯的含量,降幅分别为9.3%、14.6%和11.1%。综合比较得出,灰分还田2 250 kg/hm~2在土壤理化性质和烟叶各项指标的评定中更加突出,可以作为后期试验细化灰分用量的依据。     

杉木观光木混交林细根灰分含量和热值动态

通过对杉木观光木混交林群落细根的灰分含量、热值及动态变化进行研究 ,结果表明 ,杉木活、死细根灰分含量动态变化呈单峰型 ,3月灰分含量最高 ;观光木的则呈双峰型 ,在 3月和9月出现峰值 ;林下植被细根灰分含量的变化亦呈单峰型 ,但较为平缓 ,最大值出现在 5月份 .杉木细根的干重热值变化呈“V”型 ,观光木的干重热值呈“W”型 ,而林下植被的干重热值则呈单峰型 ,最大值出现在 9月 .细根的灰分含量、干重热值均与细根径级成反比 ,但活细根的灰分含量明显低于相应径级的死细根 ,而活细根的干重热值则高于死细根 .观光木细根的灰分含量、去灰分热值比杉木的高 ,但其干重热值却低于杉木的 .林下植被层细根的灰分含量低于观光木的 ,但高于杉木的 ,而其干重热值和去灰分热值均低于后两者     

农林生物质原料热值比较及烟杆-玉米杆生物质燃料优化配方研究

以干质量热值测定为基础,对云南省农林常见废弃物进行了生物质原料筛选,对烟杆-玉米杆生物质成型燃料不同配比进行了热值测定,并对不同配比的烟杆-玉米杆生物质颗粒燃料成品的燃烧性能进行了测试。结果表明:木质类样品的干质量热值普遍较高,其次是草本类;秸秆类样品中以烟杆、玉米杆、麦秸的干质量热值较高。综合筛选结果,认为烟杆、玉米杆、麦秸可作为生物质成型燃料加工制作的理想原料。将烟杆与玉米杆按照不同含量进行配比,其中烟杆∶玉米杆=7∶3处理样品热值最高,同时该含量配比的烟杆-玉米杆生物质颗粒燃料成品的综合燃烧性能最好,可作为烟杆-玉米杆生物质成型燃料加工制作的较优配比组合。     

三种草本能源植物在北京地区的产量和品质特性

【目的】研究柳枝稷(Panicum virgatum L.)、荻(Triarrhena sacchariflora(Maxim.)Nakai)和芦竹(Arundo donax L.)3种草本能源植物在北京地区的生物质产量和品质特性,为其合理利用提供依据。【方法】于2006-2009年在北京草业与环境研究发展中心试验基地进行田间试验,对产量和品质指标进行田间观测和室内分析。【结果】在北京地区,柳枝稷、荻和芦竹的最高生物质产量分别为28.33、29.67和34.46t·hm-2。3种草中,柳枝稷和荻生物质中纤维素、半纤维素含量较高,木质素含量较低,有利于纤维素乙醇转化;热值、灰熔点和C、H元素含量较高,N元素、灰分和水分含量较低,有利于直接燃烧、与煤混合燃烧和热解气化,但C/N较高,不利于沼气发酵。芦竹生物质中的水分、木质素和灰分含量高于柳枝稷和荻,对运输贮藏、乙醇转化和燃烧产生不利影响。【结论】柳枝稷、荻和芦竹均可作为优良的草本能源植物在北京及周边地区推广种植,但应根据转化利用途径及三种草的产量水平和品质特性进行合理选择。     

自然盐碱胁迫对柳枝稷生物质生产和燃料品质的影响

在自然盐碱地条件下,研究了不同程度盐碱胁迫对柳枝稷生物质产量和品质的影响。结果表明：随着盐碱胁迫程度加重,柳枝稷成活率、株高、单株分蘖数和生物质产量、品质显著降低,盐碱胁迫程度对柳枝稷越冬率无显著影响。柳枝稷可在盐碱地环境下生长,成活率达85%以上,越冬率达96%以上,轻度和中度盐碱地柳枝稷的生长状况较好,产量最高达到14.3t/hm2。盐碱胁迫增加了柳枝稷生物质中的灰分与木质素含量,降低了生物质热值、纤维素和半纤维素含量,在一定程度上降低了柳枝稷生物质的品质。     

自然盐碱胁迫对柳枝稷生物质生产和燃料品质的影响

在自然盐碱地条件下,研究了不同程度盐碱胁迫对柳枝稷生物质产量和品质的影响.结果表明:随着盐碱胁迫程度加重,柳枝稷成活率、株高、单株分蘖数和生物质产量、品质显著降低,盐碱胁迫程度对柳枝稷越冬率无显著影响.柳枝稷可在盐碱地环境下生长,成活率达85％以上,越冬率达96％以上,轻度和中度盐碱地柳枝稷的生长状况较好,产量最高达到14.3 t/hm2.盐碱胁迫增加了柳枝稷生物质中的灰分与木质素含量,降低了生物质热值、纤维素和半纤维素含量,在一定程度上降低了柳枝稷生物质的品质.     

河流网箱养殖与池塘养殖鲤鱼营养及品质评价

为较好的了解评价河流网箱养殖与普通池塘养殖鲤鱼鱼肉的营养品质及特点,分别对2种养殖方式的鲤鱼肉的感官、色泽、肌苷酸(IMP)含量、营养成分(粗蛋白、粗脂肪、水分、灰分)、氨基酸组成、蛋白质体外消化率、模拟消化后相对分子质量分布以及蒸煮得率进行分析评价。结果表明：1)感官评价表明河流网箱养殖鲤鱼与池塘养殖鲤鱼相比,生肉清香味更强、土腥味和鱼腥味更低,熟肉具有更好的质地和口感,河流网箱养殖鲤鱼生、熟肉总体可接受度均更高;河流网箱养殖鲤鱼肉的亮度值L^*和白度值显著(P<0.05)高于池塘养殖鲤鱼肉;2)河流网箱养殖鲤鱼肉的主要鲜味物质IMP含量显著(P<0.05)高于池塘养殖鲤鱼肉;3)河流网箱养殖鲤鱼肉蛋白质质量分数(18.16%)显著(P<0.05)高于池塘养殖鲤鱼肉(17.43%),水分与灰分含量没有显著差异;河流网箱养殖鲤鱼肉的总氨基酸含量、总必需氨基酸含量、总非必需氨基酸含量、总鲜味氨基酸含量、总必需氨基酸总量与总氨基酸含量的比值、总必需氨基酸含量与总非必需氨基酸含量的比值均显著(P<0.05)高于池塘养殖鲤鱼肉;河流网箱养殖鲤鱼肉蛋白...     

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     

北京地区主要针叶林型林火行为

在八达岭林场的侧柏林(Platycladus orientalis)、油松林(Pinus tabuliformis)、华山松林(Pinus arman-dii)和华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林内设置样地,在样地内设置小样方。采集每个小样方内的死草、活草、凋落物及1、10、100 h的地表枯枝,测定可燃物热值、抽提物质量分数、灰分质量分数及含水量,确定可燃物参数。利用Rothermel模型,对4种林分可燃物火行为的蔓延速率、单位面积发热量、火线强度、火焰长度进行了计算。根据火行为状况,制定了相应的火灾扑救对策。     

利用改性生物质电厂灰钝化修复北方Cd污染土壤的试验研究

为钝化修复我国北方Cd污染农田提供一种经济有效的方法,选取我国北方生物质发电厂的灰渣为原料,经改性制成重金属钝化剂,开展等温吸附试验、盆栽试验和原位修复试验的研究。研究结果表明:制备的钝化剂在水中对Cd的吸附性能高于粉煤灰,最大吸附量达10 mg·g-1以上;且中性条件下,沉淀量对总吸附量的贡献率不到30%。盆栽试验中,添加土壤干重3%的钝化剂,稻米Cd降低80%以上;添加2%的钝化剂,小白菜叶Cd降低90%以上。原位试验中,添加1%的钝化剂,玉米根Cd降低53.5%,Pb降低64.4%,产量增加20.5%;添加2%的钝化剂,小麦籽粒Cd降低33%,产量增加72.5%。基于我国北方生物质电厂灰渣制备的钝化剂,主要化学成分为硅、钾、钙等生物有益元素,重金属安全风险很低。