生物质环模制粒机产能与能耗分析

分析环模制粒机技术参数和物料特性参数对设备产能与能耗的影响规律,可为产品的系列化设计提供理论依据。在对环模制粒机成型过程和机构受力分析的基础上,建立了设备产能与能耗模型,绘制了不同设备技术参数与物料特性参数下的环模制粒机产能和能耗等值线。等值线分布规律表明,环模直径越大、转速越高,对设备产能和能耗的影响越明显;与其他参数相比,物料与辊模之间的摩擦因数对设备产能影响更大,改进辊模表面结构形式或表面材料是提高设备生产率的有效途径;辊模直径比对设备产能的影响比对设备能耗的影响大,辊模直径比越大,设备单位产能能耗越低,因此,在满足设备结构与技术要求的前提下,应尽量增大辊模直径比。     

卧式连续生物炭炭化设备研制

针对中国生物炭设备中存在的运行不稳定、炭产出率低、副产品回收利用难等问题,该文设计了卧式连续生物炭炭化设备,热解反应器采用双层套筒结构,内层为炭化室,内置螺旋输送机,外层为高温烟气套筒,利用炭化自身产生的高温烟气燃烧产生的热量进行炭化。选择了热解参数,开展了热工设计和可燃气燃烧器热计算,并对炭化室、高温烟气套筒等关键部件进行了结构设计。采用稻壳原料进行了炭化试验,试验结果表明,卧式连续炭化设备实现了连续稳定运行,炭化设备设计合理,原料适用性广,小时生产率为45kg/h,稻壳炭化终温为500℃,炭化得率质量分数为42%。实现了设计目标,提高了炭化得率,为中国生物炭产业的发展提供了理论基础和技术支持。     

内加热移动床生物质炭化中试设备监控系统开发

针对目前生物质炭化设备生产率低、炭化工艺参数控制困难等问题,在研制内加热移动床生物质炭化设备的基础上,以组态王软件为控制平台,采用反馈控制机制和串级控制技术,开发了内加热移动床生物质炭化设备监控系统。监控系统主要包括上料控制系统、炭化环境监控系统、出炭控制系统以及其他辅助软件系统等,炭化温度与炉内负压监控主、副控制器分别采用位置式PID(proportional,integral,derivative)和增量式PID控制方法。生产试验结果表明:监控系统运行稳定可靠,可实现对设备作业过程的有序控制和炭化环境的定向调控,与手动控制相比,设备生产率提高18.3%,生物炭得率提高2.3个百分点。监控系统的开发应用可为炭化设备的产业化推广提供技术支撑。     

分体式小麦免耕播种机的设计

针对我国北方一年两熟地区夏玉米秸秆覆盖地,秸秆覆盖量比较大,免耕播种冬小麦容易发生堵塞等问题,设计开发了分体式小麦免耕播种机.该机采用条带旋耕与单圆盘播种镇压单体联合防堵机构.该机一次完成施肥、秸秆粉碎、碎土镇压、开沟播种、镇压等作业.该播种机主要由施肥旋耕系统、连杆连接系统和播种系统组成.田间试验结果表明:在夏玉米秸秆覆盖下小麦免耕播种,对土壤扰动量在25%～30%左右,作业质量符合农艺要求;机具结构设计合理,为中国北方一年两熟地区夏玉米秸秆覆盖地表直播小麦提供了技术支持.     

中国村镇社区环境污染分类和综合治理

在梳理村镇社区污染物主要来源的基础上,分析了村镇社区污染物的主要特征。识别并分级村镇社区污染因子,构建了环境污染分类技术指标体系,结合我国水土关系分区和村镇社区分类,提出村镇社区环境污染类型分区分类方法。整理我国宜居乡村建设的主要法规政策,在此基础上,分析了村镇社区污染治理技术路径和模式。该研究可为我国村镇社区环境治理法规政策和配套措施的制定提供决策参考。      

国内外农作物秸秆供应模型研究进展

农作物秸秆是重要的生物质原料,其收集、存储存在诸多问题,秸秆无法稳定供应。为此,通过文献整理和实地调研,总结归纳了国内外农作物秸秆供应研究进展,对比分析了国外常用的IBSAL、SHAM及Bio Scope3种模型,并对国内外物流及成本相关研究进行归纳总结。针对我国秸秆供应还存在机械化程度低、物流模型不成熟、收集及运输费用高等诸多问题,建议提高机械化作业水平,尽快搭建适用于国内的秸秆供应模型,降低秸秆供应费用,为我国农作物秸秆综合利用提供原料供应保障。     

黑龙江省农作物秸秆资源利用现状及中长期展望

黑龙江省农作物秸秆资源丰富,但各地区分布差异大。该文通过对黑龙江省农作物秸秆资源全面调查,研究了各地区的秸秆资源量及利用现状,并根据经济社会发展趋势对农作物秸秆资源量以及利用途径进行了中长期预测。结果表明,2007年黑龙江省农作物秸秆主要分布在哈尔滨、绥化、齐齐哈尔和佳木斯,占全省的73.8%,秸秆利用主要以家庭燃用为主。扣除家庭燃用、秸秆还田以及养畜等用途外,预测到2015年黑龙江省剩余秸秆资源量为315万t,2020年为511万t,并根据预测结果将黑龙江分为3个类型区,建议对各区采取不同的利用技术。     

复合微生物预处理玉米秸秆提高其厌氧消化产甲烷性能

为促进微生物预处理方法在提高玉米秸秆高效厌氧消化产甲烷方面的应用效果,该文研究了由黑曲霉(Aspergillus)、木霉(Trichoderma)、草酸青霉(Penicillium)和白腐真菌组成的复合微生物菌系HK-4,对玉米秸秆预处理及厌氧消化产气性能的影响。将复合微生物菌系加入到粒径为0.7~1 cm玉米秸秆中,在28℃恒温条件下190 r/min震荡培养15 d,测得纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别可达64.52%、51.06%和3.89%。使用经HK-4处理过的玉米秸秆,用于沼气生产,发酵32 d,复合微生物菌系组共产生7364 m L气体,比未处理组提高了27.4%;预处理4 d,复合微生物处理组甲烷体积分数即可提升到40%以上,之后20 d在45%~53%之间波动,而未经HK-4处理过的玉米秸秆,甲烷体积分数在第6天才稳定到36.7%。     

进料浓度对玉米秸秆与牛粪全混式厌氧发酵特征影响研究

目前,中国大多数沼气工程均采用农作物秸秆与畜禽粪便为主要原料,但对于实际沼气工程的工艺控制,尤其是对于沼气工程进料混配及发酵浓度等控制工艺仍缺少参考和支撑。该研究采用玉米秸秆与牛粪原料,在中温条件下,利用纯牛粪、纯秸秆以及秸秆与牛粪干物质比(S:CM)=1:1、1:3、3:1条件的混合原料,按照不同干物质浓度(total solid,TS)=3%、6%、8%,梯次启动CSTR反应器,系统探讨物料配比与发酵浓度对反应器产气量、甲烷体积分数、pH值、氧化还原电位(oxidation-reductionpotential,ORP)、挥发酸(volatilefattyacids,VFAs)含量等运行特征的影响。结果表明,正常运行时,纯秸秆与纯牛粪条件下厌氧发酵产气效果显著低于混合原料,且所有条件下反应器的产气量基本都随着发酵浓度升高而升高。在发酵浓度为8%条件下,S:CM=3:1和1:1的反应器容积产气率在运行130和150 d后分别达到峰值0.78和0.76 L/(L·d)。随着反应器的持续运行,170 d后各反应器的产气率与pH值降低,而VFAs与ORP升高。S:CM=3:1和1:1的反应器容积产气率降低至0.6 L/(L·d),pH值降低至6.5左右。这主要是由于恒定的搅拌功率条件下,随着反应器内TS升高,搅拌转速降低,进而在反应器内产生搅拌死区与浮渣等问题,导致反应器内局部酸化,造成系统整体失稳。在启动期间,所有5个条件下反应器内ORP呈缓慢上升趋势。运行172 d后,S:CM=1:1条件下ORP迅速增加至高于–300 mV。总体而言,厌氧系统中VFA浓度随着进料中秸秆比例增加而增加,且丙酸积累发生并变得更加严重。这也在一定程度上表明,与采用秸秆与粪便混合原料厌氧发酵相比,采用纯秸秆原料厌氧发酵生产沼气厌氧反应器的运行稳定性较差。     

生物质炭催化玉米秸秆热解气重整提质研究

为研究生物炭作催化剂消减焦油提高热解气品质的效果,以玉米秸秆为原料,以焦油转化率、热解气产率和热解气热值为评价指标,研究重整温度、停留时间和生物炭特性对热解气提质的影响,并分析生物炭作为催化剂重整前后比表面积的变化。研究结果表明,与石英砂(高温裂解)相比,生物炭具有较好的催化特性,且稻壳炭、木屑炭和玉米秸秆炭对焦油的转化率分别为79.8%、78.6%、72.6%,热解气产率分别为39.7%、38.6%、37.9%。随着重整温度和停留时间的增加,热解气产率和焦油转化率增加,而热解气热值仅随着温度升高而增加,当温度为800℃时,热解气热值为17.6 MJ/m~3。800℃催化重整后生物炭比表面积为79.81 m~2/g,高于550℃热解生物炭比表面积37.96 m~2/g,生物炭作催化剂时不但可以提高热解气品质,而且生物炭比表面积也有所增加。