柠条颗粒成型加工影响因素比较分析

柠条在我国"三北"地区防沙固沙、生态作用巨大,枝条成型加工是营养价值很高的颗粒饲料,也可加工利用转化为燃烧性能很好的成型燃料,因此对其颗粒成型机理的研究具有实际意义。为此,针对柠条颗粒饲料与燃料的成型加工条件、目标要求、加工装备设计参数和加工过程等影响颗粒成型的因素进行了比较分析研究,主要考虑了影响柠条颗粒成型效果的主因素—原料初始状态、含水率、粒度、加工喂入量、成型压力、模盘形式以及物料温度等,为设计一种既可加工柠条颗粒饲料,又可加工柠条成型燃料的装备提供参考。     

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。     

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.     

桉木屑颗粒燃料固体桥结构构建与燃烧特性研究

在成型燃料内部构建固体桥结构可有效改善其物理品质,利用不同粒径桉木屑构建了具有固体桥结构的颗粒燃料,并进一步研究了颗粒燃料的燃烧特性。提出的构建方法为同种原料不同粒径混配成型,在电子压力机上进行了粒径(0,1mm]原料混配粒径(4mm,5mm]原料的颗粒压缩成型实验,结果显示混配量5%~10%时颗粒内部长粒径粒子的交叉缠绕,可形成适量的固体桥结构,短粒径粒子填充饱满,粒子间结合紧密。较佳的混配量为5%,〖JP2〗颗粒具有较高的松弛密度,为1074.79kg/m3,最高的Meyer强度,为23.93MPa,最低的比能耗,为27.06kJ/kg,平衡含水率为11.65%,吸水速率k为0.0153min-1。在热分析仪上进行了成型颗粒燃烧实验,颗粒燃烧过程较为平稳且有所延长,在升温速率10~40℃/min的范围内,着火温度Ti在246.60~265.00℃之间,最大失重速率(dm/dτ)1max在-6.84~-29.10%/min之间,综合燃烧指数S在7.26×10-12~1.09×10-10min-2·K-3之间。在X射线荧光光谱仪上分析了颗粒灰分的元素组成,预测颗粒燃烧时具有中等或较高的结渣沾污趋势。     

不同添加剂油茶壳炭粉成型性能与燃烧特性研究

以油茶壳炭粉为原料,纤维素和氧化淀粉为添加剂,采用万能试验机研究成型温度、成型压力、原料含水率对燃料成型品质的影响。研究发现,成型温度在60~100℃时成型燃料的品质较好,提高成型温度对燃料的松弛密度影响不明显,但比能耗增加,对径向抗压强度影响与添加剂种类有关。提高成型压力,成型燃料的松弛密度、比能耗和径向抗压强度都随之增大,成型压力在6~8 k N时成型燃料品质较好。提高原料含水率对降低能耗有显著作用,但原料含水率过大不利于成型,原料含水率在15%~20%时成型燃料品质较好。对成型燃料燃烧特性研究发现,纤维素和氧化淀粉的加入,着火温度能分别降低至362.5℃和324.5℃,添加氧化淀粉后燃料品质和燃烧特性最好;添加纤维素的混合成型燃料热值降低更少,且品质受成型因素影响较小。     

生物质成型燃料生产与应用的问题分析

生物质致密成型技术是生物质能转换的方式之一.国内外已经对生物质致密成型做了大量的研究,但在成型燃料生产和应用过程中仍然存在很多问题,如原料难以持续供应、各类原材料特性不同、成型差异大、成型设备能耗高、磨损快、对原料适应性差、成型燃料结渣严重和不同生物质成型燃料燃烧性能差异大等.为此,对上述问题进行了探讨,并分析了解决问题的途径和方法,为深入开展生物质成型燃料的生产和利用提供了新的思路和途径.     

秸秆成型燃料炉具设计与试验

以作物秸秆为原料制成的生物质颗粒燃料具有便于储存运输,燃烧热效率高等优点,可以用来替代煤炭作为农村家庭生活炊事与冬季取暖的主要能源。但生物质颗粒燃烧会排放较多的氮氧化物,目前生物质脱氮一般应用于大型工业炉内,农村家用的生物质锅炉基本没有氮氧化物处理装置。根据生物质燃料的燃烧特性,本文首先阐述了所设计秸秆成型燃料专用炉具的结构和关键燃烧技术,对玉米秸秆成型燃料进行燃烧试验研究。采用KM9106型烟气分析仪测量燃烧时烟气中NO、NO2和烟气氧含量。结果表明通过改变二次风的风量比例、进气位置、充气角度,在炉具内形成不同的风压射流,以强化热质传递,确保燃尽效果,有效控制氮氧化物的生成与排放。试验结果表明,当一、二次风量比例为3∶1、扰流形成的风压射流配送二次风时,秸秆成型燃料烧温度最高,燃烧充分,满足高效清洁燃烧要求。     

生物质成型燃料燃烧挥发性有机物排放特性试验

以玉米秸秆、小麦秸秆、棉秆和木质4种生物质成型燃料为原料在生物质燃烧试验平台上,采用罐采样-GC/MS采集方法,研究分析了燃烧后烟气中的VOCs排放系数和组分,结果表明,4种生物质成型燃料的VOCs排放系数分别为0.447、1.111、0.601、0.104 g/kg,与散烧秸秆相比,成型燃料的VOCs排放系数仅为其50%;燃烧后VOCs排放组分占比最大的为卤代烃和酮,分别为49.8%和36.1%;4种生物质成型燃料燃烧VOCs排放总的臭氧生成潜势(以O3计)分别为4.792、25.737、9.598、4.502 g/kg,臭氧生成潜势比较高的化合物依次为:苯系物、酮、烯烃和卤代烃。     

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。     

油茶壳连续热解炭粉成型及其燃烧特性研究

以油茶壳炭粉为原料,纤维素和氧化淀粉为添加剂,采用万能试验机研究成型温度、成型压力、原料含水率对燃料成型品质的影响。研究发现成型温度在60～100℃时成型燃料的品质较好,成型温度提高对燃料的松弛密度影响不明显,但比能耗增加,对径向抗压强度影响与添加剂种类有关。提高成型压力,成型燃料的松弛密度、比能耗和径向抗压强度都随之增大,在6～8k N压力下成型后燃料品质较好。提高含水率对降低能耗有显著作用,但含水率过大将不利于成型,控制在15%～20%时成型燃料品质较好。对成型燃料燃烧特性研究,发现纤维素和氧化淀粉的加入能降低着火温度分别至362.5℃和324.5℃,添加氧化淀粉后燃料品质和燃烧特性最好;但添加纤维素的混合成型燃料热值降低更少且品质受成型因素影响较小。     

生物质颗粒热风炉设计及在粮食烘干领域的应用

机械化粮食烘干中采用生物质燃料替代常规能源,对节能减排、降低成本、提高粮食品质具有重要意义。设计了一套生物质颗粒热风炉并与谷物烘干机耦合,通过自动控温系统调节热风温度以获得高品质谷物。生物质颗粒在时间继电器控制下自动进料,在炉膛内部设计一次进风和二次进风口,颗粒燃料的挥发分充分燃烧,提高了热风炉的输出热功率。设置了故障报警、远程监控系统,提高了设备的智能化程度。性能试验结果表明,该成套设备运行稳定,性能指标优良,验证了设计的合理性。经济效益分析表明,利用生物质颗粒热风炉烘干谷物成本较低,具有明显的经济效益和推广应用前景。      

谷朊粉颗粒热风干燥动力学模型及水分迁移规律

为了探究谷朊粉颗粒热风干燥过程中的干燥特性及水分迁移规律,开展了谷朊粉颗粒2因素3水平全因素热风干燥试验,考察不同干燥温度（50、60、70 °C）和颗粒厚度（4.24、9.15、15.52 mm）下的干燥特性,运用低场核磁共振技术分析了干燥过程中的水分迁移规律,并建立干燥动力学模型和水分预测模型。结果表明:谷朊粉颗粒干燥速率和水分比随温度升高而显著降低（P＜0.05）;有效水分扩散系数随温度升高和颗粒厚度增加而增大。决定系数（R2）、离差平方和（\begin{document}$ {\chi }^{2} $\end{document}）、均方根误差（RMSE）计算结果表明,Modified Page薄层干燥模型对谷朊粉颗粒的干燥试验数据具有较高的拟合精度,而且建立了模型参数（k、n）与干燥温度（T）、颗粒厚度（H）的回归模型（R2＞0.926）。低场核磁共振横向弛豫时间（T₂）反演谱显示,随干燥时间的增加,各水分峰面积逐渐减小,而且峰位置逐渐向结合水靠近,并建立了含水率（M）与干燥时间（t）、颗粒厚度（H）、干燥温度（T）、弛豫反演图谱总峰面积（A）之间的回归关系,结果表明预测效果较好（R2=0.933）。研究结果可为谷朊粉颗粒干燥工艺提供参考。      

压缩生物质颗粒旋流燃烧炉结构设计与数值模拟

针对目前生物质燃烧炉燃烧效果和设备成本的之间的矛盾,在压缩生物质颗粒燃烧炉的设计中引入旋流燃烧技术,设计了一种压缩生物质颗粒旋流燃烧炉,并采用Fluent软件对设计的压缩生物质颗粒旋流燃烧炉的性能进行了数值模拟。研究结果表明:设计的压缩生物质颗粒旋流燃烧炉的性能能够满足小型工业企业和家庭用户的需求,同时能够有效降低烟气中CO的含量,烟气中CO含量远远低于国家标准要求。研究结果对改进生物质燃烧炉结构、提高生物质燃烧炉性能等方面具有一定的意义。     

基于语义分割的矮化密植枣树修剪枝识别与骨架提取

为了实现休眠期枣树自动选择性剪枝作业,针对复杂树形结构修剪枝难以识别的问题,研究了基于语义分割网络实现自然场景中枣树修剪枝识别与骨架提取。通过RGB-D相机搭建的视觉系统获取不同天气情况下枣树的点云信息,根据距离阈值去除复杂的枣园背景,并构建枣树前景数据集。利用DeepLabV3+和PSPNet 2种深度学习模型分割枣树枝干同时获取其修剪枝的掩膜,并进行结果对比。对修剪枝掩膜进行二值化,依据二值图像的面积去除噪声,对去噪后的连通域标记,并提取修剪枝骨架,最终确定修剪枝数量,建立修剪枝数量真实值与预测值之间的线性回归模型。结果表明：基于ResNet-50特征提取网络的DeepLabV3+模型识别结果最好,平均像素准确率（mPA）、平均交并比（mIoU）分别为89%和81.85%,其中枣树主干、修剪枝2个类别的像素准确率（PA）和交并比（IoU）分别为90.36%、80.98%和80.34%、66.69%;在3种典型天气（晴天、阴天、夜间）情况下,晴天枣树枝干的mPA（91.97%）略高于阴天（91.81%）和夜间（90.98%）,同时,预测的修剪枝与真实值的R2（0.8699）也高于阴天（0.8373）和夜间（0.8120）,并得到最小的RMSE为1.1618。     

生物质颗粒燃料特性主成分分析及热值预测

为了探寻生物质颗粒燃料工业分析成分及热值之间的相关关系,对生物质颗粒燃料进行综合评价,并用工业分析成分对热值进行预测,测试了36种生物质颗粒燃料的基础特性。结果表明,工业分析成分的4个指标之间存在着线性关系,挥发分与其他指标之间存在负相关关系;提取的两个主成分的方差累计贡献率高达85.97%,在这两个主成分中,挥发分在第1主成分中所占的权重最大,灰分在第2主成分中的权重最大。利用多元线性回归模型建立的生物质颗粒燃料热值预测模型,外部验证的标准差SEP为0.185 kJ/g,相对标准差RSD为1.02%,该预测模型可靠性较高。      

谷田除草剂筛选及安全性评价

为筛选谷田安全、高效除草剂，选用目前生产上常用的4种谷田双子叶除草剂和课题组研发的双子叶除草剂“谷草清”，分别与烯禾啶配合使用，研究推荐剂量、推荐剂量1.5倍和推荐剂量2.0倍3种情况下，对杂草的防效和抗烯禾啶品种冀谷42产量的影响，从中筛选出最佳除草剂组合为“谷草清+烯禾啶”。在此基础上进一步进行安全性试验，以谷草清的推荐剂量1800 mL/hm2为基础，设置1.0、1.5、2.0、3.0、4.0和5.0倍不同的喷施浓度，即1800、2700、3600、5400、7200和9000 mL/hm2。喷施除草剂后，冀谷42均能正常生长，未见明显药害。药后30 d，9000 mL/hm2以内的喷药植株苗高和鲜质量均高于空白对照，3倍喷施剂量（5400 mL/hm2）以内的植株苗高和鲜质量均高于人工除草对照。5倍喷施剂量（9000 mL/hm2）以内的植株株高、穗长、产量与空白对照差异显著，与人工除草对照差异不显著。      

基于BCC模型的滨州市农业发展投入产出效率评价

以滨州市2009－2020年的统计数据为研究样本,构建农业投入产出评价指标体系,采用BCC模型分析农业投入产出效率。结果表明,滨州市农业投入产出的综合效率较高,并且纯技术效率高于规模效率,滨州市农业投入产出的综合效率对于纯技术效率具有较强的依赖性。总体上,滨州市农业投入产出效率较高,受规模化影响较大,存在一定程度的投资冗余和管理问题。今后,应加大农业科技投入,扩大农业生产规模。      

基于高光谱成像技术的冬瓜种子品种鉴别

为实现冬瓜种子品种的快速无损检测,利用高光谱成像技术采集了广东黑皮、一串铃和韩育粉皮3个品种冬瓜种子的光谱图像信息。采用标准归一化（SNV）、多元散射校正（MSC）、中值滤波（MF）等方法进行预处理,利用连续投影法（SPA）、回归系数法（RC）和竞争性自适应算法（CARS）提取特征波长,建立了粒子群优化BP神经网络判别模型,预测集的决定系数与均方根误差分别为R2=0.930、RMSEP=0.047,准确率高达96.30%。研究表明,高光谱技术结合粒子群优化BP神经网络可以实现对冬瓜种子品种快速无损鉴别。      

惯性气流式红枣清选系统设计与试验

清选系统是气吸式红枣收获机的重要组成部分,降低清选含杂率、损失率和破损率是实现红枣收获机械化的关键技术。利用枣、杂惯性和流体力学特性差异,设计了一种惯性气流式红枣清选系统,并对其关键部件及结构参数进行设计和分析。采用Fluent软件探明了该清选系统内气流运动形成的“∞”形旋流有利于枣、杂的清选。为获得清选系统最佳工作参数,以气流速度、调节板开度为试验因素,以含杂率、损失率和破损率为评价指标,设计二次正交旋转组合试验。建立试验因素与指标间的回归模型,采用多目标优化算法进行参数优化,确定清选系统最优参数组合：气流速度为32.0m/s,调节板开度为3.4cm。在该条件下开展验证试验,得到含杂率、损失率和破损率分别为1.38%、3.37%和0.60%,与优化参数相比分别增加了0.06、0.12、0.03个百分点。该清选系统满足枣、杂清选作业要求。     

牧豆树下吸式气化炉性能评价（摘选）

通过调查生物质发电厂得知,牧豆树常被选为下吸式气化炉的燃料。产气的特性由不同的成分、热值、密度和焦油含量所确定。气化炉的性能通过观察参数如燃料消耗量、比燃料消耗量、当量比、比产气率、比气化速率和气化效率来评价。在负荷20 kW条件下,一氧化碳（CO）、氢气（H2）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氮（N2）体积百分比分别为18.4%、13.8%、11.1%、2.40%和54.2%。随着发动机负荷从5 kW增加到20 kW,气体的热值、密度和焦油含量变化范围分别为4.17～4.85 MJm3,1.16～1.56 kgm3和10.0～10.2 mgm3;燃料消耗速率、比燃料消耗速率、比气化速率、比产气率、当量比和气化效率变化范围为11～28 kgh,1.40～2.20 kg（kW·h）,29.63～75.43 kg（m2·h）,103.7～257.43 m3hm2,0.32～0.47和79.26%～89.90%。