食用菌菌渣基本燃料特性试验研究开题报告

1. 研究目的与意义

我国是一个能源生产大国和消费大国，拥有丰富的化石能源资源，但是中国的人均能源资源拥有量较低，煤炭和水力资源人均拥有量仅相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源拥有量仅为世界平均水平的1/15左右[4]。能源资源赋存不均衡，开发难度较大，已探明石油、天然气等优质能源储量严重不足。再加上能源利用技术落后，利用低下，在经济高速增长的条件下，我国能源的消耗速度比其他国家更快，能源枯竭的威胁可能来得更早、更严重。因而，日益增长的对外能源需求造成的能源压力迫使我们不得不寻找解决能源危机的突围之路。生物质燃料就是一种新型的可再生能源，在众多生物质燃料中，食用菌菌渣作为燃料是一个非常不错的选择[5]。

食用菌菌渣燃料不仅具有资源再生、技术可靠的特点，而且还具有对环境无害、经济可行、利国利农的发展优势。它可以有效促进能源农业的发展，能够助推社会主义新农村建设的发展[6]。不仅如此，它还可以变废为宝，减少了资源的浪费，可以吸纳农村剩余劳动力，增加农民收入，农民的收入来源也变得更加多元化[7]。

热解是生物质气化、燃烧等热化学过程的初始步骤,是在无氧或缺氧环境中进行的、吸热反应与放热反应交错的复杂热化学过程。过程反应热等生物质热解特性是设计生物质热解、气化和燃烧设备时不可忽略的因素。研究利用管式炉对食用菌菌渣进行慢速热解，获得所需数据热解温度、升温速率、热解时间等因素，对热解产物（气固液）比例的影响，分析测试炭化物作为燃料利用的基本性能（发热量、挥发分和固定碳含量，利用同步热分析仪分析炭化物燃烧过程）[8]。食用菌菌渣其主要成分为纤维素、半纤维和木质素等，对热解过程中干燥阶段、热解预热阶段、热解阶段以及炭化阶段进行结果记录与分析。利用热红分析仪分析食用菌菌渣热解过程、热解特性指数和热解动力学参数，进行热解产物的定性分析。

2. 国内外研究现状分析

食用菌菌渣是指栽培完食用菌后剩下的固体废弃物。菌渣的成分主要与培养料相关，由于南北所适合栽培的品种不同及主要农作物废料的差异，不同地区所选用的食用菌栽培原料也各有差异。目前我国食用菌栽培的产区主要分布在福建、黑龙江、河南、河北、山东、浙江、江苏、广东和四川等省，黑龙江等东北地区主要以木屑、农作物秸秆等为主要配料；河北、河南、山东等主要以棉籽壳、玉米芯、木屑，配以少量麦麸、玉米粉为主要配料；浙江、福建、广东等地主要以稻草、牛粪等为主要配料[9]。栽培完食用菌后配料布满菌丝，变得更加疏松柔软，主要是食用菌菌渣是食用菌栽培过程中收获产品后剩下的培养基废料。我国是食用菌生产大国[10]。

近年来，国内外学者一直在探索合理利用食用菌菌渣的有效途径。

国内：第一，食用菌菌渣作农作物基肥，以自然堆制发酵为主，即将食用菌菌渣直接换田，能够起到改良土壤，增加土壤的通透性，改善理化性质，提高作物品质，增产增收的效果，为了达到最佳的利用效果，对于不同菌种的合理添加配方还需进一步研究；第二，食用菌菌渣用作栽培基质，在对菌渣进行简单发酵处理后，将菌渣发酵产物与其他无机基质混合进行蔬菜或者花卉栽培[11]；第三，食用菌菌渣用作燃料，但技术与理论并不成熟能够明显减少有害气体的排放量，能够环保有效地解决环境危害；第四，食用菌菌渣用作饲料添加剂，作为饲料时其中含有菌糠，菌糠中还含有一些代谢产物，如微量酚性物质，少量生物硷，黄酮及其肌酸、多肽等化学物质，这些物质构成了抗病系统，能够提高禽畜的抗病能力[12]。

3. 研究的基本内容与计划

以食用菌菌渣为原料，对其进行元素分析、工业分析、发热量、灰熔点的基本特性试验，同时将木薯酒精废渣和烟煤作为对比燃料进行研究。再用热重-差示（tg-dsc）同步热分析仪对食用菌菌渣和木薯酒精废渣、烟煤进行热重实验，通过对热重曲线的分析，研究食用菌菌渣和木薯酒精废渣、烟煤的燃烧过程、着火温度、燃尽温度、可燃性指数、活化能，分析其燃烧特性。具体计划如下：

1．开题阶段2014.12.282015.1.13：根据指导教师所给课题，初步确立设计方向。学生查阅与毕业论文（设计）相关的文献，作为设计的重要依据。根据之前所确定的课题以及之前查阅的相关文献资料，完成开题报告。指导教师写好评语并确定是否可以开题；

2．实验阶段2015.1.132015.4.10:在知道老师的指导下，做好实验，记录好实验数据，为以后的毕业论文做好准备工作；

4. 研究创新点

1、利用菌渣的循环利用改善农田生态环境从而创造更多的收益。从生态环境的角度分析，菌渣循环利用对农田生态环境方面的影响研究还处于初级阶段，有待进一步深入。

2、运用热工实验的方法，对燃煤工业锅炉改烧食用菌菌渣的效果进行评价表明，燃煤工业锅炉改烧食用菌菌渣技术是可行的，节能效果也是十分显著的。

3、可以解决食用菌菌渣对环境以及农业的影响，且这也是清洁能源，减少了化石燃料的燃烧，减少了化石燃料燃烧对环境的危害。研究中所考虑的影响因素相较于同类实验课题多。