户用炉具使用生物质炭化燃料的排放特征及其减排效果评估

文章对比研究了核桃壳和竹子两种生物质原料及其炭化燃料、颗粒燃料在户用炉具中使用时的排放特征和炊事热效率;探究了炭化燃料排放颗粒物的粒径分布;运用SEM观察了竹炭燃料燃烧排放PM_(2.5)和PM_(0.4)的微观形貌。测试结果表明:同颗粒燃料相比,两种炭化燃料基于单位有效能量的排放因子(PM_(2.5)和NO_(X))分别降低了75.5%~78.7%和56.3%~67.5%;相比原始生物质燃料,两种炭化燃料基于单位有效能量的排放因子(PM_(2.5)和NO_(X))分别降低了94.2%~95.1%和62.5%~71.6%;相比颗粒和原始生物质燃料,核桃壳炭化燃料的CO排放因子降低了29.3%~43.1%,但竹炭燃料的排放因子未降低。此外,炭化燃料炊事热效率高于颗粒和原始生物质燃料炊事热效率。颗粒物粒径分布显示,炭化燃料燃烧所排放的颗粒物以细颗粒物为主,其粒径分布峰值在0.4μm以下,占PM_(10)总质量的50%左右,而粒径小于2.5μm的颗粒物则占PM_(10)总质量的80%以上。

生物质炭化技术及其在农林废弃物资源化利用中的应用

随着科学技术不断进步和农村经济快速发展,包括农作物秸秆在内的各种农林废弃物总量和种类显著增加,农林废弃物的高效处理及资源化利用已成为制约农业可持续发展的一个难题。生物质炭化技术是近年来新兴的农林废弃物资源化利用新技术。该技术主要通过将农林废弃物生物质炭化并以稳定的碳形式固定形成新型的生物炭产品。生物炭不仅在固碳减排、改良土壤与肥料增效方面具有良好作用,而且在土壤修复与水污染处理等一系列环境资源领域中也具有广阔的应用前景。本文阐述了我国农林废弃物资源化利用的现状以及生物质炭化及生物炭物理化学性质特征,重点探讨生物炭产品在农业及环境资源领域的应用现状与发展前景,并对生物炭技术领域及其在未来农业及环境中的应用进行展望,旨在为农林固体废弃物高效资源化提供新的思路,为农林废弃物的高效循环处理利用提供新的模式。

生物质炭化技术的农林废弃物技术中的运用

随着我国科学技术不断发展,当今新技术在农林废弃物资源化利用中的运用也更加广泛,生物质炭化技术就是其中之一。生物质炭化技术可以将农林废弃物炭化,并通过稳定的碳形式固定形成新的生物碳产品,实现了节能减排、生态绿化的目标。基于此,本文首先提出生物质炭化技术的含义,进而提出该项技术在农林废弃物资源化利用中的应用。

生物质炭化成型燃料燃烧性能的试验研究

以棉秆、木屑为原料与自制黏结剂、引燃剂混合制备用于烧烤、餐饮的生物质炭化成型燃料,利用热重分析仪研究胶炭比、引燃剂用量对生物质成型燃料燃烧性能的影响。结果表明:随着半焦与黏结剂配比以及引燃剂用量的增加,成型燃料的着火温度和燃尽温度及其最大速率对应的温度先降低后升高,最大燃烧速率、平均燃烧速率、燃烧稳定性判别指数R_w、综合燃烧指数S先增大后减小;因此半焦与黏结剂最佳质量配比为10∶7,添加占半焦质量分数为5%的引燃剂为最佳,最后进行动力学分析,得到活化能变化与燃烧特性相一致。

生物质炭化成型燃料直燃特性分析

以棉杆和木屑为原料制备生物质炭化成型燃料（biomass carbonized forming fuel,BCFF）.对成型燃料进行了热重分析,选择温度为550℃、700℃和850℃的灰样进行X 射线荧光光谱（X-ray fluorescence,XRF）、X 射线衍射（X-ray diffraction,XRD）分析、灰熔融实验. TG 实验表明：BCFF 燃烧过程经历吸热失水、挥发分析出及燃烧、固定碳燃烧和燃尽4 个阶段.XRF 分析表明：随灰化温度从550℃升高至815℃,K 减少了56.2%,Na 减少了26.5%,Cl 减少了75%,而Ca 增加了41.6%,且在700～815℃之间K、Na、Cl 元素损失最大.XRD 分析表明：BCFF 燃烧灰样的成分主要是石英、单钾芒硝、钙沸石、索伦石、方镁石和硫酸盐等. 温度从550℃升至700℃时,灰样中KCl 消失和出现了钙沸石;升至815℃时,索伦石消失,分解生成氧化钙、氧化硅、氧化铝等稳定的高温共融体.研究结果可为生物质锅炉燃料选择方面提供理论依据.

基于炉烟的生物质炭化系统研究

为解决生物质在锅炉内燃烧易结焦、氮氧化物排放不稳定且极易超标的问题,研究设计炉烟炭化生物质系统。以某超超临界燃煤机组抽取的炉烟为热介质,分析秸秆颗粒在干燥和炭化反应过程的物态变化和炭化产物,研究表明:利用炉烟炭化生物质系统可以实现生物质燃料的全面炭化,同时将焦油和挥发分喷入锅炉燃烧,灰分和固定碳保留在生物质炭中。改造后的锅炉没有灰熔点降低和氮氧化物排放超标的风险,燃料消耗量也相应降低,生物质炭可作为成品对外出售,经济和环境效益显著。

生物质烧结燃料性能优化研究

烧结生产过程产生了包含颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和二口恶英的高温烧结废气.为减少烧结污染物排放,制备新型生物质燃料取代烧结矿石燃料,通过生物质炭化、生物质成型等对比实验确定优化生物质燃料最优实验条件.实验结果表明:锯末炭化分为两个阶段,在室温(25℃)~400℃适宜炭化升温速率为5℃/min,在400~600℃适宜炭化升温速率为20℃/min,锯末燃料适宜成型压力为50 M Pa.通过对适宜条件下制备的生物质烧结燃料与烟煤和焦炭进行对比实验,其比表面积、孔容孔径和燃料燃烧性能大幅改善,接近矿石燃料.

基于分级冷凝的生物质热解多联产方案优化分析

传统内热窑式生物质热解炭化技术产效平稳,炭品质优良,但热解气往往只经单一设备冷凝,副产品种类少,质量差,整体能量利用率及经济效益低下且存在环境问题,因此针对热解气提出多级冷凝的优化方案并结合某产炭厂生产数据进行分析。通过对生物油及不可冷凝气体产物的成分分析,建立该工艺下所产热解气的化合物模型,经过冷凝计算获得以三级冷凝为核心的生物质热解多联产系统。通过对该系统进行热力学性能及经济性等分析发现,优化方案的能量利用率由50.56%提升至71.07%;年利润增加额为改造投资的4.5倍,实现了生物质能源综合利用与降污减排的目的。

连续式生物质热解炭化设备设计与试验

针对现有生物质热解炭化设备生产效率低、设备运行不稳定、生产连续性差及需引用外部热源加热致使耗能高等问题,采用热解可燃气回燃利用方案,设计了一种双筒回转连续式生物质热解炭化设备。详细介绍了生物质热解炭化设备的结构和工作原理,并进行热解炭化试验测试。试验表明,热解温度450℃、物料平均滞留时间30 min时,生物质热解炭化设备纯小时生产率103.8kg/h、生物炭得率34.6%和出炭温度47℃,各项性能指标均达到设计要求,可实现连续运行生产生物炭。

生物炭概念的内涵及语词辨析

多年来国内学术界对英文词汇biochar的中文应表述为"生物炭"还是"生物质炭"存在争议。本文根据逻辑学关于概念及语词、定义及划分的基本方法,试图剖析生物炭(生物质炭)概念的内涵与语词的混乱现象,澄清当前生物炭定义及划分等方面存在的逻辑问题,旨在深入理解生物炭的专业术语、促进科学知识的传播和科技成果的推广应用。

逐年全量秸秆炭化还田对水稻产量和土壤养分的影响

为探究逐年全量秸秆生物质炭化还田模式对水稻产量及土壤养分的影响,在浙北一处中产单季稻田连续开展4年(2013—2016)的田间试验。试验包含三个处理:CK:对照(无任何水稻秸秆或生物质炭还田);RS:水稻秸秆全量还田(8 t·hm^(-2)·a^(-1));RSB:全量水稻秸秆炭化还田(2.8 t·hm^(-2)·a^(-1))。收获期测定水稻株高、籽粒产量、土壤pH、阳离子交换量(CEC)、总碳(TC)、总氮(TN)、有效态营养元素P、K、Ca、Mg、Zn、Al、Fe和Mn含量,并在此基础上探究全量秸秆炭化还田对水稻产量和土壤养分的影响机制。结果表明:RSB能显著提高水稻株高和籽粒产量(P<0.05),且增幅大于RS;RSB能明显提高土壤TC、TN、有效态P、K、Ca、Mg含量,降低过量有效态Al、Fe、Mn含量;RSB对土壤养分的提高更大程度上是由于秸秆生物质炭间接增强了土壤C、N元素及速效养分的累积;RSB增产的关键因素是土壤TC、TN、有效态K、Mg含量的提高以及有效态Al含量的降低。逐年全量秸秆生物质炭化还田持续增产增肥效果显著,是稻田生态系统极具潜力的秸秆资源利用模式。

生物炭技术研究模式及国内外发展现状

本文对生物炭研究历史、现状、存在的问题及产业化前景进行了综合分析与评述,重点描述生物炭当今作为一种重要的新生发展产物在能源、环境、农业等领域的推广价值与重要作用,认为生物炭在应对气候与环境变化、固碳减排、保障能源安全和粮食安全等方面都具有重要应用价值和现实意义。论述了生物炭技术在农业上的应用,具体分析了生物炭技术的现状和应用前景。

不同猪粪施用方式对小白菜生长、产量及品质的影响

[目的]畜禽粪便安全低碳绿色处理是我国畜禽养殖业和农业资源环境管理面临的重大挑战。本文旨在研究不同处理猪粪施用对蔬菜生长及品质的影响,为猪粪安全处理及资源化农业利用提供科学依据。[方法]采用温室盆栽试验,对比分析等量施用猪粪(PM)、猪粪有机肥(MOF)、猪粪生物质炭(PBC)3种处理的抗生素残留及其施用下小白菜生长和品质的变化。[结果]与新鲜猪粪、猪粪有机肥对比,炭化处理几乎100%去除了土霉素。与对照(CK,不施用任何猪粪)相比,3种处理均提高了小白菜地上部和地下部总生物量,幅度分别介于77%~188%和109%~263%,而PBC处理又比PM处理或MOF处理分别提高约30%和75%;不同处理下小白菜品质指标的变化各异,PM和MOF处理对大多数品质指标影响较小,而PBC比PM和MOF处理显著提高(20%~70%)小白菜维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白质等营养物含量,显著降低小白菜硝酸盐含量(小于60 mg·kg^(-1)),且PBC处理对土霉素残留的去除效果显著优于MOF处理。[结论]猪粪炭化对小白菜的品质改善效应优于产量效应,故猪粪热解炭化处理在消除抗生素的同时,能使蔬菜生产增产且大幅度提高蔬菜品质。因此,养殖业废弃物炭化及其生物质炭具有生产安全、绿色、优质蔬菜的潜力。

园林废弃物资源化应用现状及前景

介绍了园林废弃物的资源化利用途径,包括有机覆盖物的利用、有机肥的利用及生物质的炭化利用,并阐述了它们的应用现状及前景。