1. 研究目的与意义
目的:对玉米秸秆进行无氧烘焙预处理,采用多种分析手段考察烘焙条件对原料固体产率、能量产率、表面相貌、颗粒大小、化学结构、疏水性能的影响;分析玉米秸秆在烘焙脱氧过程中的理化特性的变化规律。
意义:积极探寻有效的生物质预处理方法,提高预处理效率和减少能源消耗,节约成本,获得更多高价值的产物。
2. 国内外研究现状分析
国内外同类研究概况:在烘培预处理过程中,利用热传导傅里叶模型和流体力学中的扩散动力学模型为基础,陈登宇等研究生物质干燥过程中水分的扩散蒸发。伴随着热量的传输,水分传输阻力在秸秆干燥过程中是不同的,以最大干燥速率为分界点,秸秆干燥可分为升速干燥段和降速干燥段。朱波等通过对稻秆和棉秆烘焙预处理研究发现烘焙后生物质碳含量明显提高,水分及氧含量降低,能量密度提高,生物质可磨性提高,便于运输并有利于进一步的热解液化。王贵军等同样选用稻秆和棉秆作为材料,烘焙制得的生物质半焦也具有相似的性质:能量密度显著提高,可磨性得到改善并且具有了疏水性,从而便于储存运输和降低制粉能耗,是促进生物质大规模利用的有效方法。他推荐烘焙预处理条件为250℃、30min。然而烘焙后生物质原料依然存在含有大量碱金属的问题,从而可能腐蚀反应设备。因此可以从烘焙与其他预处理技术相结合入手做进一步的研究,目的是进一步提升生物燃料的特性,以利于生物质的热裂解。如Saddawi等通过洗涤预处理降低了生物质的碱金属和氯化物含量,使烘焙后的燃料性质得到改善,但预处理技术的结合会带来成本的增加,因此需要综合考虑。
3. 研究的基本内容与计划
2015年12月至2016年1月,查阅生物质秸秆烘焙脱氧预处理方面的文献,完成开题报告,按照任务书要求,初步开展生物质烘焙实验;2016年2月至3月,详细开展生物质秸秆烘焙预处理实验,对玉米秸秆进行无氧烘焙预处理,采用多种分析手段考察烘焙条件对原料固体产率、能量产率、表面相貌、颗粒大小、化学结构、疏水性能的影响;2016年4月,总结实验数据,通过与以往文献的对比分析,明确玉米秸秆在烘焙脱氧过程中的理化特性的变化规律;2016年5月至6月,撰写毕业论文,按照评审要求进一步完善生物质秸秆的烘焙脱氧实验和数据分析,答辩、提交论文定稿。
4. 研究创新点
本课题以生物质秸秆为原料、烘焙脱氧过程为核心、品质改善为目标,研究生物质秸秆烘焙脱氧机理,符合当前生物质能利用技术的发展趋势,可为生物质原料的利用提供一定的数据基础。
