秸秆成型燃料锅炉炉膛气体浓度分布规律的试验与分析

为了评价秸秆成型燃料锅炉设计与运行水平,实现锅炉优化设计与安全、稳定、经济运行。采用直接测量方法,在锅炉正常燃烧情况下(排烟处过剩空气系数α_py为2.2),对该文作者设计的双层炉排秸秆成型燃料锅炉炉膛气体浓度分布进行试验,试验得出锅炉炉膛内CO₂,O₂,CO气体浓度在炉膛高度方向及深度方向的变化规律,并以此分析燃料层内干燥、干馏、氧化、还原、灰渣层厚度。在α_py为2.2时双层炉排秸秆成型燃料锅炉炉膛气体的浓度分布较合理,实现了锅炉安全、稳定、经济运行,锅炉的燃烧效率可达98.20％,热效率可达74.39％;同时该锅炉具有消烟除尘作用,为秸秆成型燃料锅炉燃烧设备进一步的优化设计及运行调整提供依据。     

双层炉排生物质成型燃料锅炉设计与研究

根据生物质成型燃料特性，通过详细的热工计算及一定加工工艺研制出适合于生物质成型燃料燃烧的专用锅炉，这种锅炉采用双层炉排结构，具有消烟除尘作用。不但燃烧效率高，气体及固体不完全燃烧损失小，而且排烟中的烟尘含量，氮氧化物及二氧化硫含量低，符合国家锅炉的污染物排放标准要求。在我国秸秆代煤方面有较高的推广应用价值。     

秸秆厌氧发酵改性制备成型燃料试验

针对秸秆压缩成型存在设备磨损严重和厌氧发酵面临的抗生物降解屏障,提出了一种秸秆厌氧发酵改性制备成型燃料的思路并进行了试验研究。以玉米秸秆为原料,在总固体质量分数12%和中温38℃下对原料分别进行为期10和20 d的厌氧发酵,发酵后的沼渣经粉碎和干燥后于100℃、6 MPa条件下压缩成直径10 mm的颗粒燃料。试验结果表明：经过10和20 d的发酵,玉米秸秆所含能量仅有14.49%和32.01%转移到沼气中;沼渣弹筒发热量分别达到18.01和18.05 MJ/kg,高于原料的17.02 MJ/kg;沼渣挥发物质质量分数为74.08%和72.63%,比原料的81.02%分别下降了8.6%和10.4%;沼渣木质素质量分数为16.98%和17.92%,比原料的13.65%分别增加了24.4%和31.3%;沼渣苯醇抽提物质量分数为5.66%和4.86%,比原料的7.52%分别降低了24.7%和35.4%。成型试验结果表明：沼渣制成的成型燃料松弛密度分别为1.041 g/cm3和1.150 g/cm3,比未发酵秸秆的1.019 g/cm3分别提高了2.2%和12.86%。厌氧发酵改性有助于提高秸秆成型性能、制粒达到相同松弛密度所需的压力较小,有助于降低成型过程设备磨损,且基于上述思路形成的气固二元燃料生产工艺,使秸秆的转化利用不再受制于抗降解屏障,值得深入研究。     

玉米秸秆成型燃料生命周期评价

为了定量解释以秸秆为原料的成型燃料的节能和温室气体减排潜力,从能源消耗和环境排放出发,分析了玉米秸秆的生长、运输、压缩成型,成型燃料运输、燃烧利用等单元过程,建立了秸秆成型燃料的生命周期能源消耗、环境排放分析模型。以5 000 t/a的秸秆成型燃料生产厂为例,评价了其生命周期能耗和环境排放。结果表明：秸秆运输、压缩成型、成型燃料运输等环节都需要消耗能源,其中,压缩成型的能耗最大;秸秆固定的二氧化碳量为生命周期排放出二氧化碳的96.6%,在很大程度上减少了温室气体的排放。利用生命周期分析秸秆成型燃料,得出其相比化石燃料具有较大的减排优势,为秸秆成型燃料利用提供了基础性数据。     

秸秆制作成型燃料的试验研究

秸秆经热压成型,密度可达到1.2～1.4g/cm³;燃烧性能优于木材近似中质烟煤,其燃烧效率比散烧提高一倍左右,是一种便于运输、贮存的高品位能源,本文对秸秆成型的机理进行了初步探讨,提出了螺旋挤压成型过程中原料压力变化的力学模型。对成型块的燃烧特性参数进行了测试分析。     

玉米秸秆成型燃料单锅灶的设计与试验(简报)

为了解决农村日益紧张的能源问题和秸秆焚烧问题,根据目前农村的主要生活炊事习惯和玉米秸秆成型燃料的燃烧特性,研制了玉米秸秆成型燃料单锅灶。试验结果表明：该灶达到了国家的相关标准,燃烧比较稳定,利用清洁,有效的利用了玉米秸秆,对于解决玉米秸秆焚烧的问题和改善居民炊事条件具有重要的意义。     

Ⅱ型生物质成型燃料锅炉的研制

针对Ⅰ型生物质成型燃料锅炉中存在的炉膛温度高、排烟温度高、热损失大等问题,作者对其进行了改进设计,根据生物质成型燃料的燃烧特性,研制出了Ⅱ型生物质成型燃料锅炉。对Ⅰ型和Ⅱ型生物质成型燃料锅炉进行热性能及环保性能试验,结果表明改进后的Ⅱ型生物质成型燃料锅炉热效率更高,较好的解决了Ⅰ型生物质成型燃料锅炉存在的主要问题。     

秸秆成型燃料生产应用的关键问题探讨

秸秆成型燃料(straw densification briquetting fuel,SDBF)的研究在中国已有二十多年的历史,但中国SDBF现有的年产量仅有十多万吨,是中国原料年产量的万分之一,是世界年产量的2.5%,形成这种局面的主要原因是生产中的几个关键问题一直没有受到重视.通过十余年的潜心研究,作者认为:要在中国实现SDBF规模化生产,必须认真解决好四个问题:一是资源收集和储运的高成本问题;二是成型机快速磨损问题;三是燃烧设备中受热面飞灰沉积和腐蚀问题;四是原材料脱水问题.该文在分析SDBF成型机理和实际应用案例的基础上,对四个问题的影响因素和成因进行了探讨,提出了解决这些技术难题的办法和中国生物质成型燃料规模化发展的模式和建议.     

水稻秸秆冷压成型参数试验研究

利用单孔成型设备对水稻秸秆在不同参数条件下进行冷压成型试验。通过单因子试验和正交试验,观测不同成型压力、原料粒径及含水率等条件下成型颗粒的松弛密度、耐久性及退模压力,研究成型参数对成型颗粒物理性能指标的影响,以寻求冷压成型一般参数范围和各参数对不同成型指标的影响,为秸秆热压成型和连续成型试验提供数据支持。单因子试验结果表明,水稻秸秆各成型参数的范围为成型压力120～180MPa、粒径小于0.9mm、含水率15%～25%。在单变量试验基础上,设计正交试验。正交试验结果表明,针对不同性能指标,各工艺参数成型颗粒的影响力不一致,成型压力对松弛密度、抗碎强度及抗压强度的影响较大;而原料粒径对抗渗水性的影响较大。对于松弛密度和抗碎强度,成型参数中成型压力、原料粒径、含水率的最佳组合为180MPa、0～0.2mm、18%,抗渗水性的成型参数最佳组合为180MPa、0～0.2mm、12%,抗压强度的成型参数最佳组合为180MPa、0.6～0.9mm、18%。     

影响秸秆固化成型燃料点火过程的因素分析

以LLA-6型户用生物质炉具为试验装置,分别考察了4种引火助燃剂、2种不同形状的烟筒及3种烟筒高度、点火助燃罩及其上方所铺放成型燃料厚度等因素对点火过程的影响。结果表明,助燃剂JC15和CJ51点火引燃效果最好,1.5 m高的锥形烟筒所用点火时间为普通圆柱形烟筒的51.3%;点火助燃罩上方的成型燃料厚度在0.5～3 cm之间时都能保证正常点火;不用点火助燃罩时,成型燃料摆放形状对点火过程有较大影响;7种摆放形状中窝形摆放点火效果最好。该研究为解决秸秆固化成型燃料在实际推广过程中普遍遇到的点火难问题提供了依据,为我国生物质固化成型燃料大规模推广指明了途径。     

生物质成型燃料链条蒸汽锅炉的研制

针对生物质成型燃料燃烧特性,通过优化设计和试验研制出适合生物质成型燃料燃烧的专用链条蒸汽锅炉,该锅炉为单锅筒纵置式布置,采用新型链条炉膛结构。试验得出,锅炉的燃烧效率达96.7%,热效率达83.2%,锅炉排烟中CO、NOx、SO2、烟尘含量分别为360×10-6、116×10-6、44×10-6、26.4 mg/m3,表明锅炉的燃烧效率、热效率较高,锅炉消烟除尘性能较好,排烟中的烟尘、氮氧化物及SO2含量低,符合国家锅炉的污染物排放标准要求。     

生物质成型燃料产业化的理性思考

本文运用经济学和社会学的方法,对中国农村能源现状和生物质成型燃料的产业化进行了详细的分析,指出成型燃料产业化的前景和政府政策在成型燃料发展中的作用,为调整农村能源结构、缓解能源短缺、建设社会主义新农村提供新的思路。     

秸秆压块燃料炉设计与试验

农村地区采用秸秆压块燃料供暖可有效降低温室气体和大气污染物的排放。针对秸秆压块燃料炉存在自动化程度低、低效、高排放等问题,该研究基于秸秆压块燃料燃烧特性,设计了一台具有自动供料装置的秸秆压块燃料炉,采用分区燃烧、鼓风与引风耦合配风等方式,提高燃烧性能。对秸秆压块燃料炉进行性能测试,试验结果表明：通过自动供料机可以实现连续10 h小流量输送燃料,燃料输送量为2.57～4.12 kg/h;其额定热功率8 kW,热效率71.20%,耗电量3.83 (kW·h)/d;最佳燃烧工况下,粉尘、CO、NOx排放量分别为35.78 mg/m3、0.104 %、191.1 mg/m3,符合国家标准的排放限值。对燃料炉的测试与评价验证了锅炉结构合理,可为后续高自动化秸秆压块燃料炉的研发提供参考依据。     

农作物秸秆微波热解特性试验

为了研究农作物秸秆在微波辐照下的热解特性,采用定制的微波加热装置,进行了整包秸秆的微波热解试验,并对秸秆微波热解的产物和能耗进行了考察。结果表明,微波加热过程中料包内部温度分布均匀,升温迅速。微波输入功率是影响加热过程的关键因素, 同时料包内部的传热传质对温度分布也有重要影响。微波加热会引发秸秆的热解反应,气体产物主要由氢气、一氧化碳、甲烷和二氧化碳等组成,通过氮吸附方法和扫描电镜分析,得到了固体产物的比表面积、孔容和孔径。微波热解电耗较大,应该合理选择微波功率和物料处理量,以提高经济性。该文结果可为农作物秸秆的资源化利用提供基础性资料。     

制冷炊事兼用生物质成型燃料炉具的设计

为了解决当前农村能源紧缺的问题,依据当前农村普遍生活、炊事习惯和严格的热工计算,设计出农户制冷、炊事所需要的生物质成型燃料炉具。测试结果为：热效率40.6%,上火时间15 min,旺火时间62 min,炉具达到了国家的相关标准,符合生物质的燃烧特性,污染物排放量少,燃烧比较稳定,可为制冷系统稳定运行提供能量。     

生物质成型燃料三次配风锅炉的设计及低NOx排放效果

根据生物质原料的燃烧特性,采用三次配风锅炉,研究污染性气体及热损失随三次配风比例与进给量的变化特征。结果表明:调节三次配风的比例,可以有效改变NOx的质量浓度,当一次风、二次风和三次风进给比例为7:1:2,NOx的排放浓度达到最低,为83.45mg/m3。随着过剩空气系数(αpy)的增大,SO2、NOx的排放浓度逐渐减小,烟尘排放浓度逐渐增大,锅炉总热损失呈现先减小后增大的趋势。当αpy值为1.75时,锅炉的热损失最小,为13.8%,此时,SO2、NOx和烟尘排放质量浓度分别为29.29、83.03和74.90mg/m3,为生物质成型燃料清洁低NOx排放燃烧锅炉的设计和运行提供了依据。     

生物质成型燃料产业化经济与政策分析

本文主要依据成型燃料典型示范村为案例,探讨成型燃料技术市场化运作的经济可行性,并进一步提出政策建议,以引导成型燃料技术规模化应用与发展。论文的研究方法主要是以经济学基本理论,通过对生产者、消费者、政府这三个相关方面分别进行经济分析,找出供需之间的关系。分析表明,在政府一定的经济支持力度下,成型燃料生产是经济可行的。为了推动成型燃料的发展和规模化应用,政府应做好以下几个方面的工作:1)做好调研和规划,合理分配补贴资金;2)加大对贫困地区成型燃料生产的补贴力度;3)加强技术研发,降低系统成本;4)开拓融资渠道,增加各方投入。