生物质压缩成型燃料技术研究综述

1 引言 随着农业和农村经济的发展,生产过程中产生的废弃物不断增加,浪费现象加剧。为了保护人类自身生存的环境,并缓解能源日益短缺的矛盾,必须对越来越多的农业、林业和农副产品加工业的废料以及城镇垃圾等方面的有机物进行处理。因此,一种既能解决环境保护又能生产代用燃料的生物质压缩成型燃料技术已越来越受到人们的重视。近年来,压缩成型燃料已成为为一门新兴的学科和新办的工业,在许多国家崛起,并得到迅速的发展。压缩成型的各种燃料已先后在一些国家中作为商品销售。     

木屑颗粒燃料冷态压缩成型参数试验研究

对杉木屑进行不同成型直径、含水率及压缩速度条件下的冷态压缩成型试验,分析多个影响因素对木屑成型试样的松弛密度、抗压强度及比能耗的影响。通过单因素影响试验分析表明,在含水率为16%和成型直径为10 ~ 12 mm时能获得较好的成型参数,压缩速度为40 mm/min时,可获得较大的松弛密度和抗压强度,但比能耗相对较大。通过设计三因素三水平正交试验,运用多指标综合加权评分法对试验结果进行分析,权重系数综合考虑松弛密度、抗压强度和比能耗的重要与次要程度,结果表明：木屑最佳成型因素水平组合为成型直径10 mm、含水率16%、压缩速度40 mm/min,此时木屑试样松弛密度、抗压强度和比能耗分别为0.91 g/cm³、315 N和30.20 J/g,综合加权评分值最高。     

水解木质素对桉木屑成型特性的影响

以桉木屑为原料,考察了添加水解木质素对其成型特性的影响。在电子压力机上进行了单颗粒压缩成型试验,分析了水解木质素添加量、水分含量、压力、粒径对成型颗粒比能耗、松弛密度、Meyer强度的影响。结果表明,水解木质素的添加能够改善桉木屑的成型效果,添加20% ~ 30%为宜,在水分含量12% ~ 14%、压力6 000 ~ 7 000 N、粒径2 ~ 3 mm条件下的成型颗粒具有较好的品质。SEM结果显示,当添加量为20% ~ 30%时,水解木质素能够均匀地覆盖在粒子表面,在一定范围内提高压力和减小粒径能够使粒子间结合更加紧密。本研究可为桉木屑成型颗粒品质的改善提供一定理论指导。     

生物质成型燃料产业在我国的发展

1生物质成型燃料概念及种类通常,生物质成型燃料是指将干枯的草本类(如农作物秸秆)、木本类(如树枝)植物经粉碎后,在一定的压力作用下压缩成为一种固形物,所以也称之     

生物质压缩成型技术及经济分析

我国农村秸秆资源非常丰富,长期以来农村一直使用薪材和秸秆作为主要生活用能。目前生物质能仍占农村能源消费量的很大比重,但绝大部分是未经处理的直接燃烧,一般热利用率仅为10%~15%,资源浪费严重,而且造成土壤有机质含量减少(燃烧而没回收),肥力减弱。同时直接燃烧释放大量污染物危害健康,污染环境。     

玉米秸秆成型燃料的微观结构观察与分析

玉米秸秆成型燃料是生物质能利用的主要方式,选取具有代表性的玉米秸秆成型燃料作为试验对象,运用场发射投射电子显微镜(JEM-2100F)对其微观结构进行观察,通过对图像进行分析,压缩后的成型燃料致密程度显著增加,减少的是原生物质的孔隙率,其组织结构变得纵横叠加,且层与层之间的空隙较小,连接物无明显界线,结合紧密,断面的形成有相互牵拉的迹象;通过计算分析,玉米秸秆致密成型燃料的相对孔隙率为22.8%,因此,在燃烧过程中应增加氧气的供应量与燃料强制混合.研究为成型燃料燃烧机理的研究提供实验依据,是成型燃料燃烧设备和加工设备设计的重要理论基础和设计依据.     

生物质成型燃料链条炉主要设计参数的试验确定

根据生物质成型燃料燃烧特性、链条炉热力学特性及燃烧设备的设计实践经验,在特制的生物质成型燃料链条炉上,结合工业锅炉热工性能试验规程(GB 10180-2003)、工业锅炉节能监测方法(GB/T15317-1994)、锅炉烟尘测试方法(GB 5468-91)和锅炉大气污染物排放标准(GB 13271-2014),对4种工况进行试验,确定出生物质成型燃料链条炉主要设计参数,从而为生物质成型燃料链条炉的设计及技术改造提供科学依据。     

烟秆和木屑生物质颗粒燃料成型工艺参数优化

文章以烟秆和木屑为研究对象,首先研究了当生物质成型颗粒的成型特性最佳时,烟秆和木屑的混合比,并在此基础上进行了单因素试验和多因素正交试验,得到了关于生物质成型颗粒径向抗压力和密度的回归方程。研究结果表明:当烟秆含量为50%时,生物质成型颗粒的成型特性最佳;成型温度、原料含水率和成型压力对生物质成型颗粒密度和径向抗压力影响的大小顺序均为成型压力﹥成型温度﹥原料含水率;当成型压力为6.5 kN,成型温度为101℃,原料含水率为13.5%时,生物质成型颗粒的径向抗压力取得最大值1.73 kN,颗粒密度取得最大值1 334.56 kg/m~3。     

生物质成型燃料产业研究现状及发展分析

在论述生物质成型燃料特性及适用性的基础上,介绍生物质成型燃料国内产业发展现状及技术水平,分析了成型燃料在中国的技术、市场、项目建设及模式问题,并对生物质成型燃料产业发展提出了建议.     

有机酸和路易斯酸对玉米芯和玉米秸秆生物质水热法制备木糖影响研究

为确定有机酸和路易斯酸水热法处理玉米芯和玉米秸秆制备木糖的影响因素显著性顺序及最优工艺条件,设计正交实验,考察酸种类、酸浓度、固液比、水解时间和水解温度对木糖得率的影响.对酸种类和酸浓度进行单因素实验设计,采用高效液相色谱对水解液进行分析.结果表明:各因素影响主次顺序为水解时间>固液比>酸种类>水解温度>酸浓度;最佳处...     

木粉和稻壳流化特性

对木粉和稻壳的流化特性进行了较为系统的试验研究,结果表明:①木粉虽可以流化,但流化范围很窄,而稻壳则几乎完全不可以流化;②添加惰性载体砂子后,木粉和稻壳的流化特性均趋于变好,砂子所占比例越高,木粉或稻壳与砂子的混合颗粒越容易流化,流化操作范围也越宽。通过对现有单组分颗粒最小流化速度公式进行改造,获得了可以预测生物质与砂子双组分混合物料最小流化速度计算公式,生物质混合质量比较低时,该式计算所得的最小流化速度与实测值吻合较好,反之则不然。     

爆炸冲击波联合碱预处理提高玉米秸秆糖化率的研究

采用爆炸冲击波联合碱处理的方法来提高玉米秸秆的酶解糖化效率。选择爆炸初始压力、碱用量和碱处理温度及时间等主要影响因素,进行单因素和正交试验以获得最优的处理工艺条件。预处理后的秸秆中分别加入2 mg/g（酶/秸秆）的纤维素酶和半纤维素酶,进行酶水解反应5 d,采用高效液相色谱（HPLC）测定其中葡萄糖和木糖浓度从而计算糖化率。结果表明,对糖化率影响程度从大到小依次为碱处理温度、碱用量、碱处理时间和爆炸初始压力。当采用最优实验条件：初始压力550 kPa、碱浓度为8% NaOH、碱处理温度为100 ℃、碱处理时间为60 min,玉米秸秆糖化率可达0.643。爆炸冲击波-碱联合处理玉米秸秆比单纯使用碱处理时,糖化率可提高8%~12%。     

猪体水热液化工艺参数优化及生物油特性分析

以猪体为原料,以高位热值、C元素回收率、N元素残留率作为生物油质量指标,采用响应面法研究反应温度（220~300 ℃）、反应时间（40~80 min）、固含量（10%~30%）对猪体水热转化生物油产率与质量的影响。研究结果表明：反应条件均会影响水热反应的进行且温度影响最显著,分别在不同反应条件下得到单一指标最优的生物油;生物油的最大产率为76.94%（278 ℃、64 min、29%固含量）,最大HHV值为38.63 MJ/kg（290 ℃、47 min、30%固含量）,最大C元素回收率为93.16%（260 ℃、60 min、10%固含量）,最低N元素残留率为15.52%（220 ℃、40 min、12%固含量）。生物油的元素分析结果表明水热液化可有效降低生物油中N、O元素含量,提高生物油品质。傅里叶变换红外光谱分析与热重分析结果表明,生物油的化学成分复杂且以分子量较大、碳链较长的有机物为主。     

数据驱动的风电机组偏航参数适应性优化

为了增强风电机组偏航系统自适应水平,提升风能利用率,提出一种基于K近邻聚类（KNN）算法风电机组偏航控制参数优化方法。为准确描述风向变化,建立改进Weibull概率分布建立风向评估模型,即以风向波动的幅值（A）和波动持续时间（T）作为风况的数据标签来描述风向。对比风电机组不同偏航参数下的运行数据确定聚类中心（已知风况下的最佳偏航参数）,通过基于KNN算法的风电机组偏航控制参数优化模型,得到不同风况下风电机组最佳的偏航参数。通过对风电机组运行数据进行算例分析表明,该方法高风速时可提升风电机组发电效率,并在低风速时减少偏航启动次数。     

榨糖收贮模式玉米秸秆蒸汽爆破预处理条件优化

使用蒸汽爆破法处理榨糖收贮玉米秸秆榨渣,观察不同蒸汽爆破压力和维压时间下纤维素、半纤维素、木质素（三大素）及纤维素酶水解得率的变化。榨渣三大素含量不同程度下降,半纤维素下降最多,其次是木质素,而纤维素下降最少。处理后进行的水解实验显示压力与维压时间的增加会导致纤维素水解酶得率有所提高,但压力增加对纤维素水解酶影响较小,维压时间对纤维素水解酶的影响较为突出。考虑经济成本的前提下选择1.2 MPa,10 min维压时间为最佳条件,其中纤维素含量为34.42%、半纤维素4.01%、木质素17.09%及纤维素酶水解得率为68.3%。     

生物质气化过程中燃料氮迁移影响因素实验研究

针对玉米秸秆和锯末两种生物质,进行了生物质气化过程实验,分析了气化参数对燃料氮迁移过程的影响。结果表明,在测试条件下,生物质气化产物中含氮组分浓度主要取决于气化温度,而当量比的影响相对较弱一些。NH_3和N_2是气化产物中氮的主要表现形式,其随气化温度的变化趋势相反。NH_3与N_2之间的转换反应是决定生物质燃料氮迁移演化过程中的一个主要热化学反应。     

生物质颗粒燃料的成型能耗试验研究

以陕西地区苹果树修剪枝为原料,采用自制的生物质成型燃料多参数调控试验系统,分析单颗粒成型过程中的压力-位移曲线,考察基质含水率(5%~20%)、成型温度(70~150℃)和压力(80~120 MPa)对颗粒燃料成型能耗的影响。结果表明:随着压具位移的增加,挤压过程的压力变化呈3个阶段:松散段、过渡段和压紧段;推出过程的压力变化总体呈波动下滑的趋势,且初期压力波动范围较大。试验范围内,随着温度的升高,挤压能耗降低、推出能耗升高;随着压力的增大,二者均升高;基质含水率影响趋势相同,15%均达到最低值(29.47、4.79 J/g)。     

微生物燃料电池运行影响因素的研究

研究自行设计的微生物燃料电池在常温常压下,以厌氧污泥为接种源,以葡萄糖为底物原料,以不同溶液作为电子受体的条件下测试其稳定运行的影响因素与工艺条件。实验结果表明:该微生物燃料电池可稳定运行约30d,并在注入新的底物后,电压又快速回升至稳定电压。以铁氰化钾溶液作为电子受体,输出电压可达0.75V,输出功率为2100mW/m~2;以高锰酸钾溶液作为电子受体,输出电压为1.023V,输出功率为2638mW/m~2。     

基于布谷鸟算法的电子变压器输出端谐振参数优化

常用来降低电子变压器主开关损耗的方法.目前是基于LLC谐振网络的软开关技术.其中谐振参数的选取是否合适直接影响到电子变压器输出性能的好坏.为此,该文引入布谷鸟搜索算法对谐振参数进行智能优化设计.该搜索算法能够对存在不可导点的目标函数进行优化,并且其特有的巢寄生行为和莱维飞行特性能够使得谐振参数避免陷入局部最优.其优化过...