带直扬料板回转筒内秸秆碎料运动与混合机理研究

为研究扬料板对实验室级回转筒内秸秆碎料发酵热均匀化速度的影响,需研究筒内二元秸秆碎料颗粒的混合速度。基于图像分析,建立了研究二元秸秆碎料颗粒混合度Imix及完全混合时间Tc的方法,并用Visual Studio编写了分析软件。依据实验室级回转筒设计实验台,采用完全实验、分析软件和正交分析法,研究了直扬料板对Tc的影响。结果表明:对实验室级回转筒而言,在对Tc的影响上,板长大于板数,两者数量级相同,均表现显著,并相互耦合;宏观效应曲线上,Tc随板长增加类余弦函数规律变化,随板数增加类指数函数规律变化;Tc向单+长板和多+中长板两级化降低,向多+短板和多+长板两级化升高,4块板55%筒体半径长度扬料板情况下混合最快。不当的扬料板选择,反而会降低筒内料发酵热的均匀化速度,选用扬料板时,应采用多+中长板方案。最后,基于摄像结果分析了颗粒的运动模式、扬料板的作用过程、扬料板作用下的物料混合机理,归纳总结了不同长度/数量的扬料板作用下的颗粒运动模式,完成实验室级回转筒内物料运动模式的分解、定性研究。对于工业级回转筒,可参考本文所提出方法进行实验研究。     

秸秆固态发酵回转筒内颗粒混合状态离散元参数标定

为解决秸秆碎料在发酵过程中积热和触氧条件不均的问题,采用离散元法研究回转筒内秸秆颗粒的运动特性。为利用实验值定量对比仿真,基于图像处理法,定量分析实验法和离散元法的滚筒内颗粒混合状态。通过虚拟堆积实验和滚筒内颗粒混合仿真与实验现象进行对比,标定离散元法的颗粒物性参数。结果表明:图像法表征混合状态时,子域大小的划分与颗粒尺寸相关;影响堆积角的主要因素为颗粒间静摩擦因数和密度;影响回转筒内颗粒混合的主要因素为颗粒与壁面粘性系数和颗粒与壁面滚动摩擦因数;验证标定参数结果表明,颗粒参数能用于离散元法描述回转筒内秸秆碎料的运动特性。     

发酵秸秆碎料内乙醇平面热源法提取及其设备设计

为降低固态发酵后秸秆碎料料内乙醇提取能耗,用平面热源进行乙醇提取并设计相应设备,进行初步计算。基于热重试验,研究了固态发酵后的甜高粱秆粉碎料中乙醇的蒸馏规律。考虑料含湿量、湿分乙醇体积分数、加热温度对料中湿分质量变化速率的影响,得出在研究范围内(含湿量10%~90%,湿分乙醇体积分数3%~11%,加热温度20~100℃)料中湿分质量变化速率与乙醇体积分数关系不大,随料含湿量呈线性关系,随加热温度呈幂函数关系,并得出回归模型。基于乙醇挥发数据,得出乙醇挥发数学模型。基于以上两模型,推导出平面热源提取乙醇的乙醇提取率方程,根据加热温度、料含湿量和湿分乙醇体积分数,便可计算任意时刻的乙醇提取率。建立成本模型并进行成本分析发现,该提取方法成本显著低于原有蒸汽提醇法。最后设计了一套采用平面热源连续提取发酵料内乙醇的生产装置,给出其设计计算式,进行了初步设计,得到一套示例性质的工业级设备方案。     

农村户用沼气池秸秆发酵原料进出料技术探究

秸秆沼气技术作为解决沼气池原料和秸秆综合利用的便捷途径,由淮安在江苏省率先进行示范推广,并初步实现规模化、规范化推广。本文较详细介绍了淮安市农村户用沼气池秸秆发酵原料进出料技术,对于推广秸秆沼气技术有重要的参考价值。     

基于电子鼻和高斯过程的秸秆固态发酵过程监测技术

基于电子鼻监控数据,建立基于高斯过程的状态监控分类器,实现对秸秆饲料固态发酵过程的有效监测。秸秆饲料固态发酵过程实验周期为7 d,每隔24 h利用电子鼻系统对发酵气体监测数据进行采集。该发酵实验共分20批次,其中10批次实验数据用来训练高斯过程分类器,其余10批次实验数据用来测试所训练分类器的性能。实验结果表明所采用电子鼻系统可以对秸秆饲料固态发酵过程状态进行有效监控。将所训练高斯过程分类器与支持向量机、神经网络分类器进行比较表明,基于高斯过程分类器的正确率为100%,高于基于支持向量机、神经网络分类器的正确率85.71%、94.29%,能够更好地实现对秸秆饲料固态发酵过程的监测。     

不同配比牛粪与作物秸秆混合发酵的产气潜力研究

采用恒温厌氧发酵装置,在35℃和TS为8％的条件下,研究奶牛粪、肉牛粪与稻草、玉米秸秆、麦秆分别在1∶9,3∶7,5∶5,7∶3,9∶1五种不同配比下混合发酵的产气效果.试验结果表明:在相同条件下,麦秆与奶牛粪以1∶9混合发酵的累计产气量最高,为13245 mL,最低的是麦秆与肉牛粪以1∶9的混合配比,仅5585 mL.而稻草与奶牛粪以3∶7混合配比的总甲烷含量最高,达6573mL,占总产气量的52％,最低为麦秆与肉牛粪以1∶9混合配比,仅2565 mL,占总产气量的46％.稻草、玉米秸秆、麦秆与奶牛粪、肉牛粪混合发酵时,其混合配比决定着总产量与甲烷含量,且与发酵周期的长短有关,另外pH值对厌氧发酵也有重要影响.     

基于OC-SVM和近红外光谱的秸秆固态发酵进程监测

利用近红外光谱技术结合一类支持向量机( OC - SVM)快速监测秸秆蛋白饲料固态发酵进程.首先获取发酵物样本在10000 ～4000cm-1波数范围内的近红外漫反射光谱并对其进行主成分分析,提取前7个主成分因子作为模型的输入变量,然后运用OC - SVM算法建立判别模型.在模型建立过程中,采用交互验证的方法优化OC - SVM模型的相关参数.实验结果表明,在相同的条件下,OC - SVM模型在处理失衡训练样本的问题上明显优于SVM模型,当训练集中目标类和非目标类样本数比为1∶8时,OC - SVM模型在验证集中的正确判别率达到85％.     

不同压缩比和青贮时间下玉米秸秆厌氧发酵性能研究

青贮是保障秸秆长期贮存和可持续供应的重要方式,秸秆压缩后青贮更便于贮存和运输。选用玉米秸秆为原料,采用不同时间、不同压缩比进行青贮,分析了相应的玉米秸秆成分变化,并对压缩青贮后秸秆进行了厌氧发酵产气特性实验。结果表明:玉米秸秆在长期青贮时,采取高密度贮存可有效减少干物质损失,青贮300 d时,未压缩组的总固体(TS)回收率为26.5%,1∶6压缩组的TS回收率为51.0%,较未压缩组提高了92.5%。延长青贮时间会显著降低玉米秸秆沼气产量,青贮40 d时,未压缩组的累计产气量为23.2 m L/g,而1∶6压缩组为282.9 m L/g;青贮300 d时,未压缩组产气潜力丧失,1∶6压缩组累计产气量达200.3 m L/g,说明采用高压缩比对保持青贮秸秆的产沼气性能更为有利。     

餐厨垃圾三相分离的固态残渣与水稻秸秆混合干式厌氧消化的产气规律研究

餐厨垃圾三相分离后的固态残渣碳氮比较低,通过添加水稻秸秆调节其碳氮比后开展干式厌氧消化序批实验,考察其产气规律.结果显示:在65 d的发酵周期内,纯餐厨废渣的干式厌氧消化产气潜力为389.5 mL·g-1 VS,按5∶1的比例加入水稻秸秆的产气潜力可以达到409.9 mL·g-1 VS,二者混合发酵产气率较单一原料增加...     

蚯蚓堆肥处理有机废弃物的研究——基于红薯秸秆、牛粪和污泥的混合物料

为了探明蚯蚓堆肥处理红薯秸秆、牛粪和污泥混合物料的最佳配比,在实验室条件下进行了模拟培养实验。实验共设不同配比混合物料5个处理,研究了处理前后物料的理化性质变化,从处理后物料速效养分的含量来确定蚯蚓处理混合物料的最佳配比。结果表明:经蚯蚓堆肥处理后,各种配比物料的pH值、有机质和全氮(处理1与处理2除外)含量均下降,EC值、速效氮、全磷、速效磷、全钾及速效钾含量均升高;总体上,10%红薯秸秆+60%牛粪+30%污泥的处理速效氮、速效磷和速效钾含量最高。因此,蚯蚓堆肥处理红薯秸秆、牛粪和污泥混合物的最佳配比是10%红薯秸秆+60%牛粪+30%污泥,此配比的混合物料经蚯蚓处理后可以得到高品质的有机肥。     

切碎农作物秸秆理化特性试验

选取我国粮食主产区的玉米秸秆及华北地区的7种农作物秸秆为研究对象,采用生物质原料测试方法、标准试验研究了用于生产生物质压块燃料的切碎物料(粒度为5 ～ 30 mm)的理化特性.试验结果表明,不同地区的玉米秸秆理化特性差异较大,东北地区的静态堆积角最大,堆积密度最小,比其他地区平均低17.25％,灰分含量最低;同一地区的不同农作物秸秆的理化特性存在显著差异,玉米秸秆和棉秆的动态外摩擦角显著差异高于其他秸秆,豆秸、棉秆、花生壳的堆积密度最高.     

秸秆揉搓机物料抛送过程的理论分析与试验

针对揉搓机在抛料过程中存在的排料难、负荷大的问题,结合理论进行了抛料器主要工作参数的试验研究,对切碎物料进行了运动分析,并对抛料筒结构对抛送过程的影响进行了试验研究,建立了抛送叶板速度的数学模型。通过多次试验研究,确立了合理的抛料器结构参数。     

番茄秸秆与发酵菌种立式螺旋混合设备参数优化

针对番茄秸秆基质化造肥处理过程中秸秆碎料与发酵菌种难以混合问题,提出立式螺旋混合搅拌装置。通过对物料的动力学分析、立式螺旋混合的离散元仿真分析和试验表明,混合3 min以后,混合变异系数小于10%,平均功耗小于0.078 1 k W,验证了对秸秆基质化处理的可行性;随搅拌叶片螺距增加,混合变异系数得到降低,功耗呈先增大后减小的趋势;随搅拌叶片转速的增加,混合变异系数同样得到降低,功耗呈大幅度提高的趋势;随填料高度的增加,混合变异系数和功耗呈增加趋势;影响混合变异系数的主次顺序依次为螺距、转速和填料高度。构建了混合变异系数与结构和工作参数的数学模型,并进行优化,得到当填料高度440 mm、转速30 r/min、螺距400 mm时,物料混合变异系数最优为4.3%;将离散元仿真功耗与试验值进行对比,误差均值为13.5%,验证了仿真结果的正确性。     

正反转旋耕后土壤和秸秆位移试验分析

土壤和秸秆在耕作后的位移变化是保护性耕作和秸秆还田重要组成部分。为分析和比较耕作后两者的位移变化,针对正、反转旋耕2种作业方式以及180、230、280 r/min 3种转速设置重复性试验。试验中按刀辊轴向布置标记铝块和横、纵向秸秆,运用示踪法(以点代面)思想,即根据标记的铝块和秸秆前后坐标变化值来代替机具在幅宽范围内土壤和纵、横向秸秆的位移变化。将得到的标记点位置进行标定,并在二维CAD中绘制出标记点在二维地表的形态,该形态与旋耕刀在刀轴上排列相似。2种耕作方式的地表形态和位移对比分析表明:正转旋耕的秸秆埋覆率要高于反旋,反转旋耕破碎率要优于正旋;土壤在耕作后分布较均匀,横、纵向秸秆在正反旋作业后均出现聚集现象,正旋作业更为明显;土壤以及地表秸秆位移反旋作业大于正旋作业,但随着机具转速增加,反旋作业位移呈递减,正旋作业位移呈递增。基于以上因素考虑,可以根据实际作业需要来改变耕作方式、转速以及刀具在刀辊上螺旋线形状来满足不同农艺要求。     

农业秸秆烘焙特性及对其产物能源特性的影响

农业秸秆由于含水量高、能量密度低、不易储存等缺点,限制了其规模化应用。以稻秆、棉秆等典型秸秆为研究对象,采用固定床反应器研究了秸秆的烘焙及其对秸秆物化特性的影响。结果表明：烘焙后农业秸秆表观体积明显缩小,粒度分布更加均一化,可磨性能得到显著提升;固体含氧官能团数量减少,同时固定碳含量显著提升,氧含量明显降低,发热量明显提高;然而烘焙后质量产率和能量产率均有所降低,但能量产率始终优于质量产率。烘焙有利于秸秆能源特性的提高和物化特性的改善,对提高生物质品质有积极的作用。     

D200型秸秆纤维制取机原料供给系统优化设计与试验

为提高D200型秸秆纤维制取机工作效率,实现对农作物秸秆物料的浸泡、清洗及连续稳定的输送,解决人工喂料时劳动强度大、喂料不均匀等问题,设计了与D200型秸秆纤维制取机相配套的原料供给试验装置。在对浸泡装置、搅拌装置和捞取装置间配合关系及工作原理分析的基础上,以单个耙齿为研究对象,分析了耙齿与秸秆的作业过程,建立了捞取量的数学模型,找出了影响捞取量的主要因素。应用L16(45)正交试验方法,以输送带线速度、耙齿齿数、搅拌桨转速为试验因素,以捞取效率及其变异系数为评价指标实施试验。试验结果表明:输送带线速度、耙齿齿数、搅拌桨转速对捞取效率影响极显著(P0.01);输送带线速度对捞取效率变异系数影响极显著(P0.01)。同时利用模糊综合评价方法对试验指标进行综合评价,确定影响综合评价的主次顺序为:输送带线速度、搅拌桨转速、耙齿齿数;最优参数组合为:输送带线速度0.6 m/s、搅拌桨转速40 r/min、耙齿齿数8根。此时,单位时间内捞取效率为1 111.2 kg/h,变异系数为0.124,满足生产要求。     

秸秆反应堆技术在辽宁的应用与发展

秸秆反应堆技术是一项生态农业创新技术,具有操作简单、增产增收幅度大、综合效益显著等特点,在辽宁设施蔬菜、水果、花卉、食用菌四大类作物上得到了应用、介绍秸秆反应堆技术的应州效果和推广潜力,针对目前推广该技术过程中存在的操作不规范、技术不完善、投入成本高、经费投入少、宣传不到位等问题．提出规范技术标准、增加资金投入、加大宣传力度、提高技术水平4项解决措施。