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生物质热解影响因素及技术研究进展

农业工程学报 2018年第14期34卷 212-220页

作者：胡二峰赵立欣吴娟孟海波姚宗路丛宏斌吴雨浓农业农村部规划设计研究院农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125 环境保护部南京环境科学研究所南京210042

热解技术是实现农业生物质废弃物清洁利用的有效途径之一。该文概述了热解技术在农作物秸秆资源化利用中的应用,梳理介绍了生物质热解基本反应与过程和技术发展现状,探讨了制约生物质热解技术发展的主要问题,提出了开发低成本、高效率... 详细信息

热解技术是实现农业生物质废弃物清洁利用的有效途径之一。该文概述了热解技术在农作物秸秆资源化利用中的应用,梳理介绍了生物质热解基本反应与过程和技术发展现状,探讨了制约生物质热解技术发展的主要问题,提出了开发低成本、高效率多技术集成的外热式回转窑热解炭化技术的方法。结合该团队在的技术积累,针对玉米秸秆热解炭化技术需求,通过集成密封进料、连续热解、热解气/油回燃等技术,开发了连续热解炭化联产技术装备,并建成了500 kg/h热解炭气联产示范工程,验证了新工艺的可行性和先进性,展现了良好的技术应用前景,解决了连续热解设备作业稳定性差、换热效率低等问题,实现了北方地区秸秆资源化综合利用,对提高农业综合效益、改善农村生活品质具有重要意义。在前期研究结果的基础上,提出进一步深入研究定向调控热解产物的方法,为实现农村生物质多联产轻简化系统提供理论指导。

关键词：热解生物质废弃物反应过程技术现状

生物质固体成型燃料NO_x排放规律研究现状

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环境工程 2015年第S1期33卷 495-498页

作者：余鹏姚宗路胡乃涛张学敏中国农业大学工学院北京100083 农业部规划设计研究院农业部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125

介绍了生物质固体成型燃料NOx排放危害、监控标准和生成类型;阐述了国内外生物质固体成型燃料NOx排放规律的研究现状;分析了温度、过量空气系数、分层多次配风、废气再循环等因素对NOx排放规律的影响;指出了我国在生物质固体成型燃料NO... 详细信息

介绍了生物质固体成型燃料NOx排放危害、监控标准和生成类型;阐述了国内外生物质固体成型燃料NOx排放规律的研究现状;分析了温度、过量空气系数、分层多次配风、废气再循环等因素对NOx排放规律的影响;指出了我国在生物质固体成型燃料NOx排放规律研究中的不足,提出了下一步研究方向。

关键词：生物质固体燃料氮氧化物排放规律

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驱动圆盘玉米垄作免耕播种机设计与试验

农业机械学报 2008年第6期39卷 68-72页

作者：王庆杰何进姚宗路李洪文李问盈张学敏中国农业大学工学院

针对东北垄作区免耕播种玉米时存在机具堵塞严重、条带旋耕功耗大、垄上作业稳定性差等问题,设计了驱动圆盘玉米垄作免耕播种机,提出了驱动圆盘破茬、限深轮稳定装置为一体的破茬开沟稳定机构,对本装置的关键参数进行了设计。田间试验... 详细信息

针对东北垄作区免耕播种玉米时存在机具堵塞严重、条带旋耕功耗大、垄上作业稳定性差等问题,设计了驱动圆盘玉米垄作免耕播种机,提出了驱动圆盘破茬、限深轮稳定装置为一体的破茬开沟稳定机构,对本装置的关键参数进行了设计。田间试验结果表明,驱动圆盘玉米垄作免耕播种机通过性能好,破茬能力强。机具破茬深度约为87mm,种肥间距稳定在48mm时能够满足播种要求,播种施肥开沟器在主动圆盘开出的沟槽中进行二次开沟,减少了土壤扰动和动力消耗。与条带旋耕玉米垄作免耕播种机相比,油耗降低8.5%,地表动土量减少约50%。

关键词：保护性耕作免耕播种机玉米设计试验

生物质固体成型燃料燃烧颗粒物的数量和质量分布特性

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农业工程学报 2013年第19期29卷 185-192页

作者：张永亮赵立欣姚宗路田宜水孟海波张学敏农业部规划设计研究院农业部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125 中国农业大学工学院北京100083

针对中国生物质固体成型燃料燃烧过程中排放的颗粒物粒径分布不清、燃烧功率和空气量对颗粒物分布影响不明等问题，该文在生物质燃烧试验平台上，采用低压电子冲击仪（electricallowpressureimpactor）设备，对玉米秸秆、棉杆、木质等3... 详细信息

针对中国生物质固体成型燃料燃烧过程中排放的颗粒物粒径分布不清、燃烧功率和空气量对颗粒物分布影响不明等问题，该文在生物质燃烧试验平台上，采用低压电子冲击仪（electricallowpressureimpactor）设备，对玉米秸秆、棉杆、木质等3种固体生物质成型燃料分别开展了燃烧颗粒排放研究，重点研究了3种生物质成型燃料在不同功率下和不同空气量下的颗粒物的数量和质量分布。试验结果表明，3种燃料的颗粒物的数量峰值主要集中在4-7四级，占颗粒物总数量的70％以上；颗粒物质量峰值在7级和12级，占颗粒物总质量的50％以上。随着功率增加，颗粒物排放量先减小后增大，大粒径颗粒物增多，在14kW时颗粒物排放最少。随着空气量的增加，分布趋势不变，颗粒物总量减少。该研究为中国生物质固体成型燃料的颗粒物排放法规的制定提供参考。

关键词：燃料颗粒物排放控制生物质分布

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中国玉米秸秆草谷比及其资源时空分布特征

农业工程学报 2020年第21期36卷 227-234页

作者：霍丽丽赵立欣姚宗路贾吉秀赵亚男傅国浩丛宏斌中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所北京100125

针对玉米秸秆资源量及时空区域分布不清等问题,该研究分析9个典型省的玉米秸秆草谷比差异性,并基于草谷比实测值,评价近10a中国玉米秸秆资源量的时空变化情况,预测玉米秸秆的资源潜力。研究结果表明,玉米秸秆草谷比实测值为(0.84±0.23)... 详细信息

针对玉米秸秆资源量及时空区域分布不清等问题,该研究分析9个典型省的玉米秸秆草谷比差异性,并基于草谷比实测值,评价近10a中国玉米秸秆资源量的时空变化情况,预测玉米秸秆的资源潜力。研究结果表明,玉米秸秆草谷比实测值为(0.84±0.23),不同地区、不同品种草谷比差异显著,随着年份变化,玉米品种和种植方式在不断变化,草谷比逐年变小,从2009年1.2减小到2018年的0.84,估算2018年全国玉米秸秆理论资源量为2.16×10^8 t,比2009年仅增加3.9%。玉米秸秆东北和华北地区资源量最高,占50%以上,与2009年相比,东北、华北、西北地区资源量有所增加,华东、华中、西南、华南略有下降;单位面积玉米秸秆可收集资源量4.51t/hm^2,比2009年增加23%,东北地区最高,其次华北、华东和西北地区,然后是华中和西南地区,华南地区最低。预测2025年玉米秸秆的理论资源量为(2.53±0.58)×10^8 t,可收集资源量为(1.86±0.51)×10^8 t。研究为全国各个地区的秸秆合理规划利用提供基本参考数据。

关键词：秸秆资源评价谷物草谷比理论资源量可收集资源量时空变化

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秸秆捆烧技术及其排放特性研究进展

农业工程学报 2020年第16期36卷 222-230页

作者：贾吉秀赵立欣姚宗路霍丽丽邓云杨武英刘广华中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 铁岭众缘环保设备制造有限公司沈阳112000 承德市本特生态能源技术有限公司承德067000

秸秆捆烧技术是实现农业秸秆能源化清洁利用的有效途径之一,但实际运行中仍然存在燃烧不充分、NOX和颗粒物生成机理不清晰、烟气污染物排放较高等问题。该文综述了秸秆捆烧技术最新研究进展,简述了秸秆捆燃烧反应原理和秸秆捆燃烧特性,... 详细信息

秸秆捆烧技术是实现农业秸秆能源化清洁利用的有效途径之一,但实际运行中仍然存在燃烧不充分、NOX和颗粒物生成机理不清晰、烟气污染物排放较高等问题。该文综述了秸秆捆烧技术最新研究进展,简述了秸秆捆燃烧反应原理和秸秆捆燃烧特性,重点分析了秸秆捆烧过程中颗粒物、NOX和CO等污染物产生及减排方法,系统总结了国内外秸秆捆烧技术类型、原理及特点等研究进展。通过全球文献检索,分析了秸秆捆烧技术研究热点、主要研究机构以及发展趋势,并评价了秸秆捆烧供暖运行成本。建议深入开展秸秆捆烧燃烧与污染物排放特性研究,开展秸秆捆烧锅炉结构及配风工艺优化,从源头减少烟气污染物生成,为实现秸秆清洁能源化利用提供参考。

关键词：秸秆打捆燃烧排放技术类型经济效益

生物质热解多联产在北方农村清洁供暖中的适用性评价

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农业工程学报 2018年第1期34卷 8-14页

作者：丛宏斌赵立欣孟海波姚宗路霍丽丽贾吉秀吴雨浓农业部规划设计研究院农村能源与环保研究所农业部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125

推进北方地区冬季清洁取暖,关系北方地区广大群众温暖过冬,关系雾霾天能不能减少。该文在总结中国北方农村地区采暖现状的基础上,阐释了清洁采暖的现实问题和基本需求。归纳梳理了生物质热解多联产的技术特征和主要多联产模式。在此基础... 详细信息

推进北方地区冬季清洁取暖,关系北方地区广大群众温暖过冬,关系雾霾天能不能减少。该文在总结中国北方农村地区采暖现状的基础上,阐释了清洁采暖的现实问题和基本需求。归纳梳理了生物质热解多联产的技术特征和主要多联产模式。在此基础上,提出了以生物质热解多联产技术为核心,适合中国北方农村地区清洁供暖的技术路径与应用模式,对各模式技术可行性、经济可行性和环境影响等进行了分析。研究结果表明,现有经济技术条件下,生物质热解多联产适用于北方地区农村清洁供暖,尤其适合优先示范推广以自然村或新型农村社区为单位的小型集中或分散供暖,200户左右的自然村供暖项目初投资一般不超过300万元,投资回收期为4~5 a。该研究为破解北方地区农村清洁取暖问题提供了新思路、新途径。

关键词：生物质供暖农村热解多联产适用性

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积分方法改进的生物质热解反应速率模型构建

农业工程学报 2019年第23期35卷 242-249页

作者：刘宣佐姚宗路赵立欣宋锦春丛宏斌霍丽丽任雅薇东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业农村部规划设计研究院农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125

针对经典Arrhenius方程中温度积分项不可积的问题,通过设定热解过程中生物质转化率同时为时间t和温度T的函数,使温度积分项可积分,有效避免积分法动力学分析中因简化而导致的计算误差。基于此热动力学方程(Ⅱ类热动力学方程)采用等转化... 详细信息

针对经典Arrhenius方程中温度积分项不可积的问题,通过设定热解过程中生物质转化率同时为时间t和温度T的函数,使温度积分项可积分,有效避免积分法动力学分析中因简化而导致的计算误差。基于此热动力学方程(Ⅱ类热动力学方程)采用等转化率线性积分法求解反应活化能E,并结合模型拟合法选取最优反应机理函数,将选取的机理函数重新代入Ⅱ类热动力学方程积分式解得指前因子A的值。基于等转化率线性积分法分别采用Ⅰ类及Ⅱ类热动力学方程对玉米芯等5种生物质热解过程进行动力学分析,结果显示2类热动力学方程求得生物质活化能E的决定系数均高于0.95。Ⅱ类动力学方程求解的动力学参数计算的动力学分析值与试验值的吻合度高于Ⅰ类动力学方程。根据热解反应的活化能E与lnA具有高度线性拟合性,且转化率0.05~0.85间活化能波动不大这一特点,采用最大热解速率处转化率对应的热解动力学参数简化热解过程的动力学参数,可减小数值模拟的计算成本,为工程上热解反应的数值模拟提供一定的基础。

关键词：热解生物质动力学 Arrhenius方程温度积分项等转化率法热重分析法

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生物质颗粒燃料微观成型机理

农业工程学报 2011年第S1期27卷 21-25页

作者：霍丽丽田宜水孟海波赵立欣姚宗路农业部规划设计研究院北京100125 中国农业大学工学院北京100083

为研究生物质颗粒燃料的微观成型机理,以玉米秸秆、木屑为原料利用环模式成型机压缩成生物质颗粒燃料,并对原料、粉碎原料及生物质颗粒燃料进行显微形貌观察,对比不同原料、不同阶段物料的微观形态和散粒体压缩过程的结合形式。结果表明... 详细信息

为研究生物质颗粒燃料的微观成型机理,以玉米秸秆、木屑为原料利用环模式成型机压缩成生物质颗粒燃料,并对原料、粉碎原料及生物质颗粒燃料进行显微形貌观察,对比不同原料、不同阶段物料的微观形态和散粒体压缩过程的结合形式。结果表明:环模式成型机为间断性压缩,生物质颗粒燃料微观成型机理为分层压缩,层与层间距为25～40μm;从横截面看分3层:中心层散粒体"平铺",过渡层扭曲变形,表层"直立"。相同挤压力下秸秆颗粒燃料比木屑颗粒燃料的密度小。为生物质颗粒燃料的成型机具提供重要的设计理论依据。

关键词：生物质秸秆形态学颗粒燃料木屑成型机理