基于Elman神经网络的烟煤与生物质混烧灰熔点预测

基于实验法测定烟煤与不同生物质混烧灰熔点时存在工作量大、时效性差的问题,通过分析烟煤分别与玉米秸秆和木屑混烧灰的成分,并以灰成分为输入量,建立基于Elman神经网络的灰熔点预测模型。采用Levenberg-Marquardt反向传播算法训练模型,利用残差检验与后验差检验法检验模型预测性能。研究结果表明:玉米秸秆灰、木屑灰分别含有较高的K_2O和CaO,与烟煤灰相比,2种生物质灰的碱性氧化物(Na_2O,K_2O,CaO,MgO)质量分数较高,酸性氧化物(Al_2O_3和SiO_2)质量分数较低;检验结果验证了该模型具有较高的预测精度和较强的泛化能力。     

农林废弃物冷压成型过程热特性分析

针对生物质颗粒冷压成型过程,选取三种常见农林废弃物(木屑、小麦秸秆、玉米秸秆)进行压缩试验,分析含水率、温度及不同压力条件对原料和压缩过程中压块热特性所产生的影响.研究发现:随着含水率的提高,压块导热系数也随之增大,其增加规律基本呈线性变化;相对于木屑,小麦秸秆和玉米秸秆导热系数受温度影响较小,但仍随着温度的升高而升高,而低温(30~60℃)下木屑导热系数受温度影响较大;随着压力的增大,木屑与秸秆压块的导热系数均呈上升趋势,且木屑的导热系数变化较大;各生物质原料及压块的比热容随着含水率的提高均有较大幅度提高,秸秆及其压块受含水率影响更为明显.     

不同环境条件下轻油燃烧器火焰结构特性数值分析

为研究低温低压特殊环境下轻油燃烧器的火焰结构特性,运用燃烧学和喷雾学原理,以标准k-ε湍流模型、离散坐标辐射模型和平衡混合分数模型为燃烧单元本构模型,建立了具有圆筒形燃烧室的物理模型并进行计算分析。结果表明,当环境温度为273K,环境压力为0.1 MPa时,在不同截面处,燃烧室内的温度随着与燃烧头距离的增加而逐渐增大,截面处最高温度出现在火焰中心或边缘处;火焰最高温度随着外界温度、压力的降低而减小;火焰长度随着环境压力与温度的降低而增大。     

农业秸秆燃烧特性及动力学分析

选用华中地区典型的农业秸秆（麦秆、稻秆、棉秆以及林业枝条）为研究对象,在热重／差热综合热分析仪（TG-DTA）上研究它们的燃烧特性,并采用非等温积分法（Coats-Refern）分析秸秆的燃烧动力学特性．研究发现：农业秸秆易着火和燃尽,燃烧过程主要包括挥发分的析出燃烧（200-360℃）和固体焦炭的燃烧（360～500℃）．动力学分析表明：挥发分的析出较容易,所需活化能较小（〈100kJ／mol）,而固体焦炭的燃烧较难,活化能达150kJ／mol以上．对于不同的秸秆,麦秆和稻秆较易着火燃烧,而棉秆和枝条相对难以着火燃烧,这与其物质组成与化学结构的不同有关．     

油页岩半焦与玉米秸秆混合燃烧特性研究

在空气气氛下利用TGA/DSC1型同步热分析仪进行了桦甸油页岩半焦与玉米秸秆的混烧实验。研究了升温速率和质量比对燃烧特性参数的影响;并与单一油页岩半焦的燃烧特性进行比较。结果表明:混合样品的挥发分初析温度和着火温度远低于油页岩半焦,但略高于玉米秸秆;随着升温速率的提高,混合样品挥发分初析温度和着火温度逐渐提高。升温速率一定时,随着玉米秸秆质量比增大,燃烧过程呈现向低温区迁移的趋势;并且低温段曲线峰值高,挥发分释放剧烈,改善了混合物燃烧特性。玉米秸秆质量比大于10%时,混合样品的各项燃烧特性指标也增大。采用相互影响指数RMS和MR值评价混烧过程的相互影响,研究表明相互影响作用主要发生在第二、第三和第四阶段,第二、第三阶段为有利影响,第四阶段为不利影响。当半焦与玉米秸秆质量比为7:3时,其相互影响最大且均为有利影响。应用KAS模型,分析了混合物燃烧动力学,结果表明,随着反应进行,活化能总体呈上升趋势,与TG-DTG曲线变化规律一致。研究结果可以为油页岩半焦与玉米秸秆的高效燃烧提供参考。     

基于多元高斯分布活化能模型的玉米秸秆水热炭燃烧动力学研究

农林废弃生物质作为植物光合作用的产物,具有可再生、总量大、分布广和低污染的特点,是目前唯一具有可再生性能的含碳清洁燃料。相比于其它种类的可再生能源,生物质还具备良好的可存储性和易运输特点,将丰富的农林废弃生物质应用于炼铁生产将助力钢铁行业实现“双碳”目标。但农林废弃生物质也存在水分高,固定碳和发热值低,碱金属含量高和燃烧过程不稳定的缺点,不经提质处理难以满足炼铁生产对固体燃料的性能要求。本文采用水热炭化技术处理玉米秸秆制备水热炭产品,并采用多元高斯分布活化能模型（DAEM）研究玉米秸秆水热炭的燃烧动力学。结果表明,采用DAEM模型能够精确表征玉米秸秆以及玉米秸秆水热炭的燃烧动力学行为,玉米秸秆原料的燃烧过程可以分为四个阶段:半纤维素、纤维素、木质素和半焦的燃烧,玉米秸秆水热炭的燃烧可分为三种阶段:纤维素、木质素和半焦的燃烧。动力学计算表明纤维素、木质素和半焦燃烧的平均活化能范围为分别为273.7–292.8 kJ/mol、315.1–334.5 kJ/mol和354.4–370 kJ/mol,标准差分别为2.1–23.1 kJ/mol、9.5–27.4 kJ/mol和12.1–22.9 kJ/mol,随着水热炭化温度的升高,玉米秸秆水热炭中纤维素和木质素质量分数先升高后降低,而半焦的质量分数逐渐增加。     

玉米秸秆低温热解制备炭燃料试验研究

以玉米秸秆为原料,利用热重分析法对玉米秸秆的热解规律进行研究,考察热解温度对玉米秸秆生物质炭燃料的发热量、质量得率、能源得率、粒度分布和可磨性能的影响.结果表明,240℃时制备的生物质炭燃料达到NY/T 1878—2010标准要求,空干基低位热值为18.08 MJ/kg,质量得率为77.7%,能源得率为92.18%,中值粒径D_(50)为1 721.50 nm,并具有较好的可磨性能和燃烧特性.     

生物质煤泥型煤成型特性分析

用鹤岗洗煤厂产出的煤泥分别与当地收集的玉米秸秆、稻壳及一种木屑混合,制成生物质型煤,利用电子万能试验机,对制成型煤的生物质种类、配比、成型压力、成型速度几个变化因素进行其冷态成型特性的试验研究,对生物质型煤压缩成型曲线与相应抗压强度关系进行了分析,得出其成型特性的变化规律,探讨了成型工艺条件与生物质型煤强度的关系.     

煤与生物质掺混燃烧特性

为实现能源高效清洁利用,利用热重分析法分别研究不同煤(兰炭、大同无烟煤)和生物质(稻壳、烟梗和玉米芯)以及二者混燃性能,分析生物质掺混种类、水洗预处理、掺混比例和升温速率对煤与生物质掺烧的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性以及动力学特性的影响。结果表明:相比于煤单独燃烧,生物质与煤掺烧的着火温度和燃尽温度降低,煤的燃烧性能有所改善;预处理使燃烧曲线向高温区偏移,碱金属元素对燃料热解燃烧存在催化作用;随着稻壳掺混比例的提高,煤与生物质掺烧特性得到进一步提升,混合燃料反应活化能降低;提高升温速率,兰炭与稻壳燃烧曲线向高温区移动,综合燃烧特性指数增大,混合燃料反应活化能进一步减小;30%稻壳和70%兰炭混合燃料在升温速率20℃/min下燃烧产生协同效应。实验结果为煤和生物质在火力发电行业的应用提供参考和理论依据。     

流化床燃烧棉秆与床料的混合特性及混合质量评判标准

论述了10～100mm长度的棉秆与弱酸性床料的混合流化特性,研究了棉秆长度、床料粒径、配比和流化风速等因素对混合均匀程度的影响.试验结果表明:长度100mm以下特别是50mm左右的棉秆,与粒径为0.6～1mm的床料,在配比为2%(初始质量分数),流化数大于3时,能较均匀地混合流化;但流化数大于7时,混合均匀程度有所降低.棉秆与床料的不同配比对混合均匀程度也有影响,棉秆的质量配比越小,混合得越均匀,所以设计流化床锅炉时流化风速、静止床高要选择合理,否则会影响到密相区的稳定燃烧.提出了秸秆流化床燃烧时,秸秆与床料混合质量的评判标准,并介绍了混合均匀度的概念.在一定的试验条件下,当混合均匀度小于1.4时,秸秆和床料混合比较均匀,能够适合流化床燃烧.     

重庆地区7种生物质的成分分析及热重实验

对重庆地区的玉米秆、玉米芯、高梁秆、稻秸、麦秸、黄桷树、竹子等7种生物质进行了工业成分分析与干基化学组成分析,并用热重分析仪对7种生物质的热解特性进行了热重实验．通过对热失重曲线分析,研究了生物质种类、加热速率、样品粒径、压力对生物质热解特性的影响,得到了最大热解速率对应温度及反应活化能、频率因子等热解反应动力学参数,     

3种不同原料生物油主要化学成分的GC-MS分析

以玉米秸、麦秸和棉秆为原料,采用自制固定床热裂解反应器,在400、450、500和550 ℃等4个温度下进行了热裂解液化实验,获得了3种物料的生物油。反应温度为500 ℃时,3种生物质热裂解产油率最高。采用气质联用仪测定了500 ℃热裂解得到的3种原料生物油的化学组分和含量。结果表明,生物质原料种类对生物油的化学成分及含量的影响比较显著。每种原料制取的生物油都存在自己独有的化合物且含量也存在一定的差异,但主要化学族类大体相同。玉米秸热裂解油中酮类物质最多,酸类次之;麦秸和棉秆热裂解油中酸类物质居多,酮类物质次之。     

利用热等离子体进行生物质液化技术的研究

利用等离子体射流实现生物质快速热解。在０．５～１．５秒的时间内使粉状生物质的温度由常温上升到７５０～９５０Ｋ,再对蒸汽状态的热解产物进行快速冷却,从而实现生物质的液化．本文介绍了等离子体加热生物质热解实验台的结构和性能。用有代表意义的生物质粉一一玉米秸粉,在高温等离子体加热生物质热解实验台上进行了初步实验,研究了加热速率、停留时间、热解最终温度对生物质液化的影响、对生物质液化产物—一生物油利用色质联用法（ＧＣ—ＭＳ）进行了分析。     

不同农业生物质废弃物的热解特性及动力学对比

为了充分利用农业生物质废弃物进行热解气化,以玉米芯、花生壳、稻壳和稻秸为研究对象,以高纯氮气为载气,通过热重分析和质谱分析联用技术,考察了其热解过程的失重机制、热流变化规律、小分子可燃气体(CO,H_2和CH_4)的释放规律及综合热解特性.结果表明,生物质的热解失重主要发生在220~410℃,玉米芯在该区间的失重最高,占总失重的80%~90%;挥发分综合释放指数D:玉米芯稻秸稻壳花生壳,活化能:稻壳玉米芯稻秸花生壳,固体剩余物:稻壳花生壳稻秸玉米芯,总体上看,玉米芯和稻秸的热稳定性较差,而稻壳和花生壳的热稳定性较好;通过Coats-Redfern法计算得到了相应的活化能和频率因子,计算结果与热重试验基本一致.     

生物质热解挥发特性的实验研究

为了研究闪速加热条件下的生物质热解挥发特性,在以等离子体为主加热源的层流炉实验台上进行了玉米秸粉的快速热解实验,通过改变反应温度(800～950K)和反应时间(0.108～0.224s),得到不同条件下生物质的挥发百分比。根据挥发百分比求出频率因子A和活化能E,建立了玉米秸粉的挥发特性方程。     

On-line catalytic upgrading of biomass fast pyrolysis products

Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry （Py-GC/MS） was employed to achieve fast pyrolysis of biomass and on-line analysis of the pyrolysis vapors. Four biomass materials （poplar wood, fir wood, cotton straw and rice husk） were pyrolyzed to reveal the difference among their products. Moreover, catalytic cracking of the pyrolysis vapors from cotton straw was performed by using five catalysts, including two microporous zeolites （HZSM-5 and HY） and three mesoporous catalysts （ZrO2＆TiO2, SBA-15 and AI/SBA-15）. The results showed that the distribution of the pyrolytic products from the four materials differed a little from each other, while catalytic cracking could significantly alter the pyrolytic products. Those important primary pyrolytic products such as levoglucosan, hydroxyacetaldehyde and 1-hydroxy-2-propanone were decreased greatly after catalysis. The two microporous zeolites were ef- fective to generate high yields of hydrocarbons, while the three mesoporous materials favored the formation of furan, furfural and other furan compounds, as well as acetic acid.     

作物秸杆还田对土壤养分含量的影响

农业生产中大量使用化肥等造成利用率降低、环境污染严重。农作物秸秆中含有大量氮、磷、钾及其他微量元素。秸秆还田可以提高土壤有机质、改善土壤结构、增加土壤肥力，但不同作物品种不同产量水平条件下秸秆还田对土壤肥力产生的作用有所不同。通过两年试验得出棉花、小麦、玉米不同产量水平条件下的经济系数、秸杆还田量、秸杆养分还田量及秸杆还田后土壤养分含量的变化情况，为精准施肥、培肥地力提供理论依据。     

玉米秸秆纤维与玄武岩纤维加固水泥土力学性质对比分析

吉林省处于世界"三大黄金玉米带"地域之一,季节性秸秆过剩问题比较突出。为了拓宽其消化渠道,将短切玉米秸秆纤维按不同比例掺入取自长春地区的黄土中,基于无侧限抗压强度试验,探明其对水泥土加固效果的影响规律,通过与玄武岩纤维水泥土试验数据的对比分析,主要研究两种纤维水泥土强度、应力应变关系随纤维掺入比或纤维长度的演化规律,深入分析了界面剪切强度和软弱结构面等对强度的影响。试验结果表明:玉米秸秆纤维和玄武岩纤维均能提高水泥土强度,增强其延性,两种纤维水泥土强度发展规律相似,均呈现先增大后减小的特点;试验条件下,峰值强度、最优纤维掺入比和最佳纤维长度均基本相同。试验表明玉米秸秆纤维替代玄武岩纤维应用于水泥土加固具有一定的可行性,但玉米秸秆纤维的防腐和耐久性问题需进一步深入研究。