菊芋玉米等固体成型燃料的燃烧性能比较研究
摘要：菊芋迄今还没有被研究用于生产生物质固体燃料的报道。本实验探究比较了菊芋、玉米和大豆秸秆加工成的生物质固体成型燃料的燃烧特性。结果表明：菊芋秸秆加工的生物质固体燃料的燃点和灰分均低于玉米秸秆和大豆秸秆生物质固体燃料，但其放热量、挥发分要高于后两者。菊芋秸秆加工的生物质固体燃料燃烧释放的酸性气体量极低，其燃烧性能明显优于玉米、大豆秸秆等加工的大众固体燃料，因此，是一种有前景的新型固体燃料。本文又进一步研究了菊芋秸秆与烟煤混燃的燃烧效果，比较后发现，40%菊芋混合固体成型燃料的燃点、灰分、热值等均优于其他比例，因此，菊芋秸秆--劣质烟煤混合型固体成型燃料是一种燃烧性能好、低碳环保的新型固体燃料。
目录
摘要1
关键词 1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论2
1材料与方法2
1.1材料 2
1.2方法 2
1.2.1试验场地概况 2
1.2.2供验材料及工艺流程图2
1.2.3分析检测方法3
1.3数据统计分析 3
2结果与分析3
2.1 菊芋、玉米、大豆秸杆固体成型燃料燃烧参数3
2.2固体成型燃料烟气成分分析4
3讨论 4
3.1秸杆固体成型燃料燃点与放热量 5
3.2秸杆固体成型燃料的挥分、挥发分、固定碳6
3.3秸杆固体成型燃料的烟气组成 7
4结论 8
致谢 8
参考文献8
菊芋、玉米等固体成型燃料的燃烧性能比较研究
引言
引言 我国是能源生产大国和消费大国，其中煤炭消耗量占全球煤炭消耗总量的48.2％[1] 。同时，我国也是化石能源非常短缺的国家。开发利用新的能源成为缓解资源紧张和保护环境的迫切任务。我国又是农业大国，每年农业废弃物的生产量高达7亿吨，这些生物质原料多数未被有效利用，每年可作生物质燃料利用的约有34亿吨，其中有相当一部分是被直接烧掉，这不仅浪费了资源而且破坏了环境[2]。以一些包括玉米、大豆、麻疯树等较为经济的农作物为原料，经过加工产生块状燃料[36]，
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
这不仅使这些废弃的生物质作为一种可再生资源加以利用[7]，而且起着保护和改善生态环境的重要作用。菊芋是一种菊科向日葵属宿根性草本植物[8]。原产于北美洲的温带地区自17世纪一直生长在欧洲[9]。现在也被广泛种植在中国山西、黑龙江、山东、江苏以及土壤贫瘠的地区[1013]。菊芋以其优异的经济、环保、能源开发价值越来越受到国内外能源专家的重视[14]。本论文以能源植物菊芋、玉米、大豆等秸杆为原料，采用比较研究的方法，探讨不同农业秸杆固体成型燃料燃烧性能，为研究开发出燃烧性能好、环保标准高的新型生物质固体成型燃料提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 试验仪器设备
试验用山东宇龙机械有限公司生产的SG50型秸秆粉碎机、沙克龙和SKJ300秸秆颗粒机 LSJ190螺旋提升机；鹤壁鑫泰高科仪器制造有限公司生产的ZDHW2010B型微机压缩制冷全自动量热仪、 XTRD5型燃点测试仪和JXL620型智能马弗炉；德国RBR公司的J2KN型烟气分析仪；德国赛多利斯BSSA224S型电子天平。
1．2 试验材料与方法
1.2.1 试验场地概况 试验在大学滩涂农业试验站（大丰港）固体成型燃料中试生产车间进行。固体成型燃料中试生产车间位于盐城市海洋生物产业园。
图 1 生物质固体燃料生产流程图
1.2.2 供验材料及工艺流程图 收集试验站内菊芋、玉米、大豆等农作物秸秆，并在固体成型燃料中试生产车间，分批次将农作物秸杆粉碎、过筛，并调整秸秆粉末湿度经SKJ300秸秆颗粒机将秸秆粉末压缩成型，获得不同农作物秸杆加工而成的固体成型燃料样品。并购买测试菊芋秸秆与劣质烟煤混燃所需要的山西大同烟煤(BC)
图2经上述工艺流程加工处理出的实验产品
图 3 不同比例菊芋秸秆的混合固体燃料
将固体成型燃料样品带回大学江苏省海洋生物学重点实验室分析。选取菊芋、玉米、大豆等固体成型燃料样品各3份，每份质量200 g，作为分析测试样品，分析时各设置2次平行。
表1 生物质固体燃料化学成分分析
原料类型
纤维素%
半纤维素%
木质素%
水分%
菊芋秸秆
46.1±1.2a
15.7±0.8a
23.2±2.5b
9.1
玉米秸秆
46.6±2.5a
10.8±0.6c
24.7±3.6b
7.9
大豆秸秆
41.0±1.6b
15.3±0.6a
28.8±2.1a
8.3
1.2.3 分析检测方法 采用ZDHW2010B型微机压缩制冷全自动量热仪和XTRD5型燃点测试仪联机测定固体成型燃料放热量和燃点，烟气分析仪（德国）分析固体成型燃料烟气成分。灰分的测定：温度在( 550±10) ℃ 条件，通过计算样品在空气中加热后剩余物的质量占样品总质量的百分比来测定灰分[15]。挥发分的测定：试验样品在隔绝空气的环境中( 900±10 ℃) 加热 7 min。去除水分质量损失后，试验样质量损失占样品质量的百分数来计算挥发分[16]。
1.3 数据统计分析
利用Microsoft Excel软件、SPSS18.0软件进行单因素方差分析，采用Origin8.5软件作图。
2 结果与分析
2.1菊芋、玉米、大豆秸杆固体成型燃料燃烧参数
表2 不同农作物固体成型燃料燃烧参数分析
燃料类型
燃点（℃）
放热量（J/g）
挥发分%
灰分%
菊芋秸秆成型燃料
238.2±4.7c
18460.0±816.8a
23.2±2.5b
3.97±0.01c
玉米秸秆成型燃料
254.8±9.3b
15686.3±668.0c
15.3±0.6a
5.82±0.02b
大豆秸秆成型燃料
283.3±3.2a
15866.0±974.0b
28.8±2.1a
6.34±0.01a
菊芋固体成型燃料的燃点明显低于大豆和玉米，较大豆和玉米分别降低了16 ℃和45 ℃，表明菊芋固体成型燃料在相同条件下更容易点燃。放热量的分析结果表明，菊芋固体成型燃料>大豆固体成型燃料>玉米固体成型燃料，且存在显著性差异（P<0.05）,说明菊芋秸秆加工的固体成型燃料燃烧产生的热值更高。菊芋、大豆、玉米秸秆加工的三种生物质固体成型燃料均已达到了二类烟煤的发热量标准（＞15490 J/g 19080 J/g）[17]。此外，对比三种不同生物质固体燃料的挥发分所占比例很高，均占秸秆生物质含量的80%以上，但菊芋固体成型燃料的挥发分成分最高，而灰分较低。因此，通过燃点、放热量和挥发分的比较，可见菊芋是一种新型的优质固体成型燃料。
目录
摘要1
关键词 1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论2
1材料与方法2
1.1材料 2
1.2方法 2
1.2.1试验场地概况 2
1.2.2供验材料及工艺流程图2
1.2.3分析检测方法3
1.3数据统计分析 3
2结果与分析3
2.1 菊芋、玉米、大豆秸杆固体成型燃料燃烧参数3
2.2固体成型燃料烟气成分分析4
3讨论 4
3.1秸杆固体成型燃料燃点与放热量 5
3.2秸杆固体成型燃料的挥分、挥发分、固定碳6
3.3秸杆固体成型燃料的烟气组成 7
4结论 8
致谢 8
参考文献8
菊芋、玉米等固体成型燃料的燃烧性能比较研究
引言
引言 我国是能源生产大国和消费大国，其中煤炭消耗量占全球煤炭消耗总量的48.2％[1] 。同时，我国也是化石能源非常短缺的国家。开发利用新的能源成为缓解资源紧张和保护环境的迫切任务。我国又是农业大国，每年农业废弃物的生产量高达7亿吨，这些生物质原料多数未被有效利用，每年可作生物质燃料利用的约有34亿吨，其中有相当一部分是被直接烧掉，这不仅浪费了资源而且破坏了环境[2]。以一些包括玉米、大豆、麻疯树等较为经济的农作物为原料，经过加工产生块状燃料[36]，
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
这不仅使这些废弃的生物质作为一种可再生资源加以利用[7]，而且起着保护和改善生态环境的重要作用。菊芋是一种菊科向日葵属宿根性草本植物[8]。原产于北美洲的温带地区自17世纪一直生长在欧洲[9]。现在也被广泛种植在中国山西、黑龙江、山东、江苏以及土壤贫瘠的地区[1013]。菊芋以其优异的经济、环保、能源开发价值越来越受到国内外能源专家的重视[14]。本论文以能源植物菊芋、玉米、大豆等秸杆为原料，采用比较研究的方法，探讨不同农业秸杆固体成型燃料燃烧性能，为研究开发出燃烧性能好、环保标准高的新型生物质固体成型燃料提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 试验仪器设备
试验用山东宇龙机械有限公司生产的SG50型秸秆粉碎机、沙克龙和SKJ300秸秆颗粒机 LSJ190螺旋提升机；鹤壁鑫泰高科仪器制造有限公司生产的ZDHW2010B型微机压缩制冷全自动量热仪、 XTRD5型燃点测试仪和JXL620型智能马弗炉；德国RBR公司的J2KN型烟气分析仪；德国赛多利斯BSSA224S型电子天平。
1．2 试验材料与方法
1.2.1 试验场地概况 试验在大学滩涂农业试验站（大丰港）固体成型燃料中试生产车间进行。固体成型燃料中试生产车间位于盐城市海洋生物产业园。
图 1 生物质固体燃料生产流程图
1.2.2 供验材料及工艺流程图 收集试验站内菊芋、玉米、大豆等农作物秸秆，并在固体成型燃料中试生产车间，分批次将农作物秸杆粉碎、过筛，并调整秸秆粉末湿度经SKJ300秸秆颗粒机将秸秆粉末压缩成型，获得不同农作物秸杆加工而成的固体成型燃料样品。并购买测试菊芋秸秆与劣质烟煤混燃所需要的山西大同烟煤(BC)
图2经上述工艺流程加工处理出的实验产品
图 3 不同比例菊芋秸秆的混合固体燃料
将固体成型燃料样品带回大学江苏省海洋生物学重点实验室分析。选取菊芋、玉米、大豆等固体成型燃料样品各3份，每份质量200 g，作为分析测试样品，分析时各设置2次平行。
表1 生物质固体燃料化学成分分析
原料类型
纤维素%
半纤维素%
木质素%
水分%
菊芋秸秆
46.1±1.2a
15.7±0.8a
23.2±2.5b
9.1
玉米秸秆
46.6±2.5a
10.8±0.6c
24.7±3.6b
7.9
大豆秸秆
41.0±1.6b
15.3±0.6a
28.8±2.1a
8.3
1.2.3 分析检测方法 采用ZDHW2010B型微机压缩制冷全自动量热仪和XTRD5型燃点测试仪联机测定固体成型燃料放热量和燃点，烟气分析仪（德国）分析固体成型燃料烟气成分。灰分的测定：温度在( 550±10) ℃ 条件，通过计算样品在空气中加热后剩余物的质量占样品总质量的百分比来测定灰分[15]。挥发分的测定：试验样品在隔绝空气的环境中( 900±10 ℃) 加热 7 min。去除水分质量损失后，试验样质量损失占样品质量的百分数来计算挥发分[16]。
1.3 数据统计分析
利用Microsoft Excel软件、SPSS18.0软件进行单因素方差分析，采用Origin8.5软件作图。
2 结果与分析
2.1菊芋、玉米、大豆秸杆固体成型燃料燃烧参数
表2 不同农作物固体成型燃料燃烧参数分析
燃料类型
燃点（℃）
放热量（J/g）
挥发分%
灰分%
菊芋秸秆成型燃料
238.2±4.7c
18460.0±816.8a
23.2±2.5b
3.97±0.01c
玉米秸秆成型燃料
254.8±9.3b
15686.3±668.0c
15.3±0.6a
5.82±0.02b
大豆秸秆成型燃料
283.3±3.2a
15866.0±974.0b
28.8±2.1a
6.34±0.01a
菊芋固体成型燃料的燃点明显低于大豆和玉米，较大豆和玉米分别降低了16 ℃和45 ℃，表明菊芋固体成型燃料在相同条件下更容易点燃。放热量的分析结果表明，菊芋固体成型燃料>大豆固体成型燃料>玉米固体成型燃料，且存在显著性差异（P<0.05）,说明菊芋秸秆加工的固体成型燃料燃烧产生的热值更高。菊芋、大豆、玉米秸秆加工的三种生物质固体成型燃料均已达到了二类烟煤的发热量标准（＞15490 J/g 19080 J/g）[17]。此外，对比三种不同生物质固体燃料的挥发分所占比例很高，均占秸秆生物质含量的80%以上，但菊芋固体成型燃料的挥发分成分最高，而灰分较低。因此，通过燃点、放热量和挥发分的比较，可见菊芋是一种新型的优质固体成型燃料。
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