1. 研究目的与意义
近年来,我国的玉米秸秆利用问题越来越严重,因为在我国,有约为9亿的农村人口,而每年的秸秆有大约百分之70用来直接焚烧或还田,约有百分之2的秸秆作为造纸工业及手工业的原料,仅有百分之28左右秸秆作为草食家畜的饲料。直接焚烧秸秆造成严重的大气污染,危害人们的身体,并且还会引发严重的雾霾,对土壤结构和农田质量也有很大的破坏。再者,我国的能源生产与消费以煤及石油为主,会造成严重的环境污染,所以利用秸秆为原料来生产燃料成为一项迫切的、具有重要战略意义的任务。
生物质燃料还是一种可持续发展的环境友好型燃料,其可实现温室气体二氧化碳生态零排放:生物质燃料的能源来源于自然界光合作用固定于植物上的太阳能,其燃烧时排放的二氧化碳来自于其生长时对自然界二氧化碳的吸收,因此,生物质燃料具有二氧化碳生态零排放的特点。
此外,国内外的各种压缩成型技术及设备已经较为完备,因此,玉米秸秆固化成型燃料的研究具有相当的价值和可行性。
2. 国内外研究现状分析
目前,国外生物质能固体成型燃料技术及设备的研发已经趋于成熟,相关标准体系也比较完善,形成了从原料收集、预处理到生物质固体成型燃料生产、配送、应用整个产业链的成熟体系和模式。早在20世纪40年代起,生物质固化成型技术就曾引起当时很多学者的强烈兴趣。自20世纪70年代以来,由于全球性石油危机的冲击以及人们的环保意识的不断提高,全球各国越来越意识到幵发生物质能并将其高效转换的重要性,相继投入了大量的资金和技术力量来研究开发生物质固化成型技术及设备。国内外学者对于生物质固化成型技术的研究主要集中于生物质的压缩特性研究、压缩成型过程中的流变学研究、应力应变分布规律、原料成型质量的影响因素及比能耗的研究上。
3. 研究的基本内容与计划
本课题以玉米秸秆为原料,通过冷压成型的方法,将玉米秸秆原料压制成形状规则、密度较大、燃值较高的固体燃料。参照型煤物理性能的测试标准,测定玉米秸秆成型燃料的松弛密度、挤压强度、跌落强度,并通过试验数据的分析,得到最优的成型工艺参数。从燃烧速率角度分析玉米秸秆成型燃料的燃烧性能,探究其最佳燃烧工艺参数。
4. 研究创新点
根据成型主要工艺特征的差别,国内外生产生物质压缩燃料的工艺大致可划分为冷压成型、热压成型、碳化成型等3种。而本实验是以玉米秸秆为原料,通过冷压成型的方式制作玉米秸秆成型燃料。因为冷压成型是不需要外部加热的,依靠物料挤压成型时所产生的摩擦热,即可使物料软化和黏合。因此,冷压成型对物料的适应性最好。同时,本实验在冷压成型的基础上再根据数据进行调节,从而得出最佳燃烧工艺参数。
