连续式秸秆捆烧锅炉设计与供暖工程减排潜力分析

针对连续式捆烧设备在连续进料过程中,秸秆捆连续稳定燃烧性能差、挥发分气体燃烧不充分、秸秆捆难燃尽,而导致热效率低、排放高的问题,该研究基于分级燃烧原理与秸秆捆燃烧特性,在设计计算过程中,对燃烧、换热、配风系统等较为重要设计参数给出了合理的参考值,并通过烟气预热干燥秸秆捆、增加挥发分二次燃尽的三级风、往复炉排增加捆间间隙等方式提高秸秆捆的燃烧性能。设备试制后,利用玉米秸秆捆为燃料开展了热工与排放性能试验。试验结果表明,连续式秸秆捆烧锅炉的平均热效率为80.37%,颗粒物、NOx、SO2平均排放质量浓度分别为48、197、7 mg/m3,环保与能效指标均符合设计要求与国家标准。并对建立的采暖示范工程进行排放、污染物等测算,结果表明采用秸秆捆烧供暖单位面积可减少标煤使用量23.1 kg/m2,CO2当量排放量58 kg/m2。该研究能为秸秆能源化利用与北方清洁区域供暖提供技术支撑,助力农业农村领域碳达峰、碳中和的目标实现。     

玉米秸秆炭和典型农业废弃物混合成型与燃烧特性试验

以玉米秸秆炭和玉米秸秆、苹果枝、沼渣、菌渣为原料,在成型压力为6 MPa的条件下,研究了不同混配比例混合燃料的成型特性,并在此基础上探讨了特定混配比例下的混合样品燃烧特性。研究结果表明:农业废弃物质量分数、种类对混合成型燃料稳定性均有影响,农业废弃物占70%比例时混合成型燃料的抗跌碎强度均大于99.50%;玉米秸秆对成型燃料的稳定性影响最为明显,其质量分数大于30%时,成型燃料抗跌碎强度达到99.68%以上,而沼渣和菌渣质量分数大于50%时,其成型燃料的抗跌碎强度分别超过99.11%和99.71%;苹果枝质量分数大于60%,其成型燃料抗跌碎强度超过99.34%;4种成型燃料的能量密度与原料相比分别提高14.93、11.36、11.74、14.53 GJ/m~3;堆积密度分别提高792.99、596.92、605.63、820.12 kg/m~3。该研究为农业废弃物新型成型燃料的开发提供了基础支撑。     

生物质固体成型燃料加工生产线及配套设备

针对目前中国生物质原料复杂多样,以及生物质固体成型燃料加工过程中存在系统配合协调能力差、原料适应能力差、生产率低等问题。该文采用模辊式成型原理,研发设计了有强制喂料系统的成型机以及配套设备,采用二次粉碎工艺以及连续喂料与调制喂料相结合的混配工艺,提出了能够适应多种生物质原料特性的固体成型燃料生产工艺路线,建立了生物质固体成型燃料生产线。试验检测结果表明,采用生物质固体成型燃料生产线的每小时生产率比单机状态下提高了17.3%,经济效益提高13.3%,成型率达到98%,堆积密度和颗粒密度也明显高于单机,达到了设计要求。实现了规模化、连续稳定生产,有利于中国生物质固体成型燃料产业化的发展。     

自然村生产生活废弃物循环利用模式及其评价研究

农业农村生产生活废弃物循环利用是实现农村人居环境治理、提高资源利用效率的重要途径,对美丽乡村建设具有重要意义。该文以自然村为研究对象,采用层次分析法和模糊评价法相结合的方法,统筹考虑生产生活废弃物循环利用,构建了自然村生产生活循环技术模式评价指标体系,确定各项指标的权重,建立评价方法。以河北邢台市山区某村为例,针对其生产生活废弃物产生特点,构建生产生活废弃物循环利用体系,该村农业废弃物以果木剪枝、生活垃圾、生活污水、人畜粪尿等为主,通过构建以果木剪枝热解+炭基有机肥还田为纽带的循环利用模式,辅以污水处理利用技术,实现了废弃物能源化和就地肥料化利用。通过对该自然村循环利用模式进行实地评价验证,结果表明该自然村生产生活循环技术模式评分结果为优。该文为中国村镇废弃物循环利用技术模式选择、农村人居环境改善和农业绿色发展提供参考和借鉴。     

秸秆热解炭化多联产技术应用模式及效益分析

通过秸秆热解多联产技术,能够将废弃的秸秆转化为燃气和生物炭等,既能提供清洁能源,改善用能结构,又能有效还田和固碳,具有较好的推广应用潜力。分析内加热式移动床生物质炭气联产技术、外加热式移动床生物质热解炭气联产技术、外加热式移动床生物质热解炭气油联产技术的工艺参数,提出了适宜自然村、村镇社区和规模化应用等3种不同规模用户的秸秆热解炭化生产技术应用模式,并以不同规模秸秆利用量为例,得到消耗每吨秸秆的纯利润分别为87、135和141元/t,销售利润率20%左右,温室气体碳排放交易可增加8%左右的纯收益,经济与环境效益良好。     

立式双层孔环模生物质压块机设计与试验

针对目前环模压块机存在生产率低、能耗高等问题,该文采用立式环模原理和双层孔环模结构,创新设计了双层孔模块及对应的压辊,双层环模模块两边线夹角8°,模孔偏心角4.3°,双模孔中心线夹角10°。样机完成后进行了生产性试验,结果表明:压块机生产率为2.39 t/h,吨料能耗55.86 k W·h/t,成型率为96%以上,成型密度为1.1 g/cm3以上,各项指标均达到设计及标准要求;对比于单层环模的立式环模生物质成型机生产参数,该创新设计的设备性能有所提高;设备自身下层环模与上层环模相比,成型率、生产率均有提高,差异不大。该立式双层环模压块机提高了生产率和产品质量,为中国生物质成型燃料产业化的发展提供装备保障。     

生物质固体燃料成型机压辊磨损失效分析

针对生物质固体燃料成型机在加工成型燃料过程中,关键部件环模和压辊磨损后导致使用寿命短、影响生产率等问题,该文对压辊进行磨损试验研究,该压辊采用45钢渗碳处理,渗碳层深度3 mm,在实际生产工况下工作200 h。由于原料中的硅酸盐成分、杂质、喂料的不均匀以及原料中水分影响加剧压辊表面的磨损,致使压辊快速磨损失效。磨损后利用S-570扫描电镜观察其磨损形貌,探究压辊失效的磨损机理。结果表明,靠近喂料一侧压辊表面磨损严重,磨损量4.2 mm左右,比其他位置表面的磨损量多1.2 mm。磨损机理主要是黏着磨损和磨粒磨损,磨损面已接近渗碳层与基体交界处,并且磨损面存在应力腐蚀裂纹。     

秸秆类生物质气炭联产全生命周期评价

为探究秸秆类生物质热解转化生物炭及热解气过程的能源转化过程的效率、经济性及温室气体排放,该文依据全生命周期评价分析原理,建立秸秆类生物质气炭联产全生命周期3E(economic,energy and environment)模型,对以玉米秸秆为原料的生物质气炭联产过程进行全生命周期分析,评价范围从作物种植到生物气炭产物的利用,系统分为玉米作物种植阶段、秸秆从田间到转化工厂的收储运阶段、生物质气炭转化阶段、生物质气炭应用阶段等4个阶段,并对比分析了横流移动床生物质气炭联产和竖流移动床生物质气炭联产2种工艺技术优劣。结果表明,横流移动床生物质气炭联产的净能量6 542.2 MJ/t,能量产出投入比为4.5,其中,居能源消费的前三位的是种植氮肥、种植农机油耗、热解电耗,分别占总能耗的30.8%、20.4%、17.2%;气炭联产转化的总成本319.4元/t,其中热解气炭转化阶段成本最高,约占总成本34.0%,产品收入567.6元/t,纯利润248.2元/t;能源消耗过程的温室气体CO_2当量排放量18.05 g/MJ,经生物炭还田固碳,CO_2当量减排量约为40 g/MJ。竖流移动床生物质气炭联产技术能源效益较横流略低,但经济效益较高,2种生物质热解气炭联产技术各具优势,可根据产品应用特点选择最适宜的转化工艺方案。2种气炭联产技术具有一定的经济效益,而且均有较大的节能、减少温室气体排放的效益,具有一定的推广应用价值。     

立式环模生物质成型机设计与试验

针对目前我国生物质压块机存在的生产率低、能耗高及成型燃料质量低等问题,采用立式环模原理,设计了一种新型生物质压块机,设计了带有加热电阻和降温水道的环模,并以粉碎玉米秸秆为原料进行试验,试验结果表明,生产率为2.1t/h,吨功耗35.6kW·h/t,整机噪声82dB(A),成型率为95.4%,成型密度为1.1g/cm 3 ,各项指标均达到设计及标准要求,启动时采用加热电阻,能够缩短预运行时间50~65min,正常生产时,燃料的温度能够降低20~30℃,生产率比未采用加热降温环模时增加5%。     

秸秆综合利用减排固碳贡献与潜力研究

为推进秸秆综合利用,提升农业农村减排固碳能力,针对秸秆综合利用存在的温室气体排放因子基数不明、底数不清等问题,基于IPCC指南(2006年)温室气体排放核算理论框架,构建秸秆综合利用评价方法.明确评价范围与边界,科学核算不同秸秆利用技术的温室气体排放因子,评价秸秆五料化减排固碳底数,基于不同情景预测2030年和2060...