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我国农村秸秆成型燃料规模化技术研究

樊峰鸣  
【摘要】:我国农作物秸秆资源非常丰富,每年秸秆量超过6亿t,有3.5亿t可以作为能源使用,是清洁的可再生能源。但是,由于秸秆燃烧方法与利用途径单一、陈旧,秸秆能源燃烧效率低,甚至部分粮食主产区出现秸秆就地焚烧现象,造成秸秆资源浪费,加重化石燃料利用带来的污染。为此,生物质能转换技术的研究受到各方面的高度重视,其中秸秆固化成型燃料(STRAW DENSIFICATION BRIQUETTING FUEL,以下称SDBF)技术可将农村松散秸秆压缩成高密度的、可替代煤的优质燃料,SDBF的规模化应用对于改善农村生活质量、保护农业生态环境、增加农民收入和促进农业可持续发展具有重要的现实意义。随着SDBF技术研究的深入,已受到人们越来越多的关注。能否使其成为农村能源的升级产品,关键在于SDBF规模化技术的解决程度。 本课题是国家科技部农业科技成果转化资金项目“秸秆生物质压块成型燃料生产线设备的组装配套与中试转化”(02EFN214100397)及河南省科技攻关项目“秸秆生物质成型关键技术及配套设备产业化研究”(0124110304)项目的部分研究内容,同时得到国家科技部“十五”科技攻关项目“生物质成型关键技术及配套设备研究”(2001BA403804)的支持。本文通过对影响SDBF规模化技术的主要物化特性进行了试验研究,对SDBF规模化技术的经营管理进行了探索,对SDBF规模化技术发展的循环经济价值进行了评析,并在5个地市进行了综合试验示范。通过上述研究工作取得了如下成果: 1.采用模糊数学评价方法,构建Weaver-Thomas模型,并对成型技术进行了综合技术经济评价;确定了农村规模化发展SDBF的主导技术。根据我国国情,选择其中有较高产业价值和产业化发展前景的SDBF技术进行了示范,用试验和实证分析了SDBF规模化技术的市场潜力。 2.实验研究了SDBF的松弛密度的影响因素,分析了满足成型燃料规模化运输、贮藏、搬运和燃烧等使用条件。粉碎粒度和原料含水率对SDBF松弛密度的影响非常显著:对于HPB-Ⅲ系列秸秆成型机,原料含水率为10~15%wb,SDBF的松弛密度0.8~1.2 g·cm~(-3),适合规模化运输、储存和燃烧应用;秸秆原料含水率大于18%wb时,SDBF的松弛比成倍增加,松弛密度降低到0.8 g·cm~(-3)以下,不能满足生产及使用要求。 通过SDBF的耐久性实验,分析了SDBF规模化技术要求的燃料储运特性。HPB-Ⅲ液压成型机正常生产的SDBF抗跌碎失重率Rs≤5%,抗渗水开裂分解时间T≥4h,SDBF的抗跌碎性能和抗渗水性能满足规模化运输和储存的要求。 3.试验研究了SDBF作为工业锅炉、民用炊事炉灶、家庭取暖炉等替代燃料的燃烧性能。结果发现SDBF完全可以替代煤用于锅炉、民用炊事炉灶和家庭取暖炉等。 4.通过河南省5个地区6个地点的示范试验,结果认为: 1) 规模化经营是发展SDBF技术的重要途径,加工设备应实行企业化管理体制;生产


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