生物质燃料用于铁矿烧结的研究进展

生物质燃料由于来源广泛、储量巨大且具有高发热值、高纯度、低成本的优势而具有良好的应用前景,其应用于烧结生产也是钢铁行业低碳绿色高质量发展的重要途径之一。本文从原料制粒、烧结过程、烟气减排三个方面对生物质燃料在铁矿烧结工艺中的应用进行系统性的归纳与分析。在原料制粒方面,生物质燃料相较于焦粉和无烟煤,在烧结生产时需要配入更大的水分,根据生物质燃料的种类该水分配比可能需要增加1%~5%。在烧结过程方面,受限于燃烧特性,生物质燃料替代焦粉的比例不宜过高,一般为10%~40%,进一步提高该配比则会出现烧结矿成品率和转鼓指数、烧结机利用系数的显著降低。在烟气减排方面,生物质燃料在降低烧结烟气中CO、NO_(x)、SO_(x)、粉尘和二噁英等有害污染物排放量方面作用显著。对于大规模工业化应用,仍需继续加深理论与试验探索,进一步提高生物质燃料的可获得性,统筹生物质燃料回收加工处理的配套产业,并加大包括投资鼓励等政策支持。

改性生物质燃料灰渣对矿区砷污染土壤的钝化性能研究

采集安徽省内某废弃矿区周边实际砷污染土壤为研究对象,选用生物质燃料灰渣以及氧化镁球磨改性生物质燃料灰渣对砷污染土壤进行钝化处理,以此考察钝化剂对土壤砷形态分布的影响。结果表明:各实验组均可提高土壤pH值对土壤中有效态砷的钝化效果,从各组处理变化趋势来看,经氧化镁球磨改性的生物质燃料灰渣对土壤有效态砷的钝化效果进一步增强,其中加入质量分数4%球磨改性的钝化效果相对较好,比空白组的钝化效率约提高12%,加入质量分数6%的原生物质燃料灰渣约提高5%;各组钝化处理后土壤砷形态都在朝着无定型、晶质结合态和残渣态转换,促进了土壤中砷的稳定化,有利于土壤中的砷长期稳定。

生物质燃料特性与灰熔融调节技术研究进展

为全面、系统掌握不同种类生物质燃料特性数据,明确燃生物质锅炉减缓结焦等技术措施,对生物质燃料特性、灰成分、灰熔融性调节方法进行了研究。生物质燃料含水率一般高于煤粉含水率,大多集中在20%~40%。生物质灰分大多低于20%。挥发分含量较高,在40%~80%之间。固定碳含量大多集中在10%~30%。生物质Car含量较高,介于15%~50%之间;Oar含量介于5%~40%之间;Har含量大多低于8%;Nar和Sar含量在0~5%范围内,且相较于Sar,生物质Nar含量较高。大部分生物质燃料收到基低位热值集中在10~17 MJ/kg。生物质灰中K_(2)O、Na_(2)O、Fe_(2)O_(3)、CaO等碱金属氧化物是引发燃生物质锅炉结焦的主要因素之一。预处理和添加剂是缓解燃生物质锅炉结焦的有效方式,铝基、钙基、磷酸盐类等添加剂可提高飞灰熔融温度,有效减缓锅炉受热面结焦。

多重不确定性下生物质燃料供应链多周期优化研究

生物质燃料是一种潜力巨大的可再生能源,近年来已引起人们越来越多的关注。生物质燃料在市政、交通领域的应用是碳减排的重要举措,得到了中国政府的大力支持。然而,原料供应、市场波动等因素的高度不确定性使生物质燃料产业面临巨大挑战。为提升生物质燃料生产比率、促进资源的合理配置,对生物质燃料供应链网络进行优化研究,分析原料供应、客户需求、价格波动的多重不确定性,以期望利润最大为优化目标,构建考虑多重不确定性的生物质燃料供应链多周期随机优化模型。在多周期背景下,综合运用随机离散场景模拟和情景树方法刻画上述不确定因素,构建等价确定性模型,并结合模型特征,设计基于嵌套Benders分解(NBD)与随机对偶动态规划(SDDP)相结合的求解算法。最后,通过算例仿真实验,对比分析不同不确定因素对利润和库存成本的影响。研究结果表明:需求或供应波动的增大,都会导致供应链利润减少,且与需求不确定性相比,供应不确定性对供应链的影响更大,因而决策者可更侧重原料的稳定供应,以获得更高利润;合理的库存可对冲市场波动带来的不利影响,保障生物质燃料的生产运转;产品价格波动或下降使企业面临较大经营风险。

稳定碳同位素激光检测仪监测生物质燃料掺烧比的研究

稳定碳同位素激光技术可用于检测煤和生物质的碳同位素比值δ13C,以确定燃煤耦合生物质的掺烧比,且不受含水量影响.本文通过对煤(山西煤、内蒙古煤、贵州煤)和生物质(玉米秸秆、棉花秸秆、木屑、稻壳)混燃烟气进行稳定碳同位素比值测定,在一定的生物质掺烧比范围(碳量基、热量基)内建立在线分析方法得到拟合线性方程y=ax+b,拟合优度R 2>0.99.所得分析方法可用于在线监测生物质掺烧比变化情况,当生物质掺烧比为20%时,误差分析控制在0.5%—2.0%以内.此外,该检测-分析方法能够实时、准确地监测生物质掺烧比,可为国家针对生物质使用量补贴政策的制定和实施提供技术支撑;同时可用于追踪“碳溯源”,推动碳排放监测和碳交易市场的快速发展.

生物质燃料替代分解炉部分用煤的试生产

普洱地区有13家生物质燃料生产商,是附近水泥企业选用替代燃料的物资基础。生物质燃料替代分解炉部分用煤,需要在生产过程中经过尝试,才能确定喂入点和喂入方式。生物质燃料的结构形式、物理性质以及加入点的选择十分重要,其关系到生物质燃料是否在合适位置充分燃烧,关系到烧成系统热工制度的变化。将不利变化降到最低,是替代燃料工程应用价值最大化的保证。

烟杆碎片生物质燃料在烟叶密集烤房上的应用试验

为构建绿色低碳循环发展的烤烟生产体系,基于中国烟区生产实际以及生物质能源优势,有针对性地提出了以烟杆或其它作物秸秆为燃料的碎片生物质燃烧技术,从用工成本、烘烤成本、烟叶等级、环境效益等方面与电热、生物质颗粒燃料烤房进行对比试验。结果显示,0.295元·kg^(-1)的烟杆碎片生物质燃料成本相比生物质颗粒燃料降低了67.2%,单位干烟烘烤成本仅为1.04元·kg^(-1),经济效益显著。且烤后烟叶的等级结构、均价与对比烤房并无明显差异,烟杆碎片生物质燃料烤房烘烤烟叶均价比生物质颗粒燃料低0.54元·kg^(-1),比电热烤房高0.45元·kg^(-1),作为烟叶烘烤替煤能源具有良好的应用前景。

生物质燃料锅炉低氮燃烧技术研究进展

生物质能具有碳零排放、可再生等特点。我国NO_(x)排放标准日趋严格,开展生物质锅炉氮氧化物排放控制技术研究至关重要。对燃料再燃、空气分级燃烧以及烟气再循环等低氮燃烧技术的原理及其国内外研究现状进行论述,分析生物质锅炉低氮燃烧技术存在的问题。通过总结分析,提出生物质锅炉低氮燃烧技术的研究应根据锅炉实际运行工况,重点对配风量、烟气再循环量等参数进行精准调控。

生物质燃料发展及可持续认证体系建设研究

当前气候变化问题、能源问题严峻及“碳达峰碳中和”压力较大的背景下,生物质燃料的关注度不断提升。本文从产能、技术、可持续性等方面入手,深入分析了生物质燃料发展过程中存在的问题,指出当前主流可持续性认证体系中的评价指标、碳排放核算方法等同我国国情的不符之处,为加快构建我国特色的生物质燃料可持续性认证体系提供参考。

菌草作为生物质燃料的初步研究

以生长3个月、1 a、2 a的巨菌草、象草、芦竹、五节芒等4种菌草为材料,对其进行作为生物质燃料的工业分析和燃烧特性研究。结果表明:不同生长期菌草的干燥基灰分含量为5.85%-18.25%,挥发分含量为64.28%-75.79%,固定碳含量为15.70%-19.54%,全硫含量为0.12%-0.76%;干燥基高位发热量为14.67-18.49 MJ.kg-1,是原煤发热量的70.0%-88.3%,空干基高位发热量为14.27-18.20 MJ.kg-1,是原煤发热量的68.2%-86.9%;巨菌草、芦竹和五节芒不同生长期的干燥基挥发分含量、固定碳含量、发热量不同,且随着生长期延长呈先升后降趋势,生长1 a时达到最高,最适宜作为生物质燃料,4种菌草中,芦竹的发热量最高。菌草作为生物质燃料有潜在应用前景。

程序升温下秸秆类生物质燃料热解规律

用热重分析仪对秸杆类生物质的热解行为进行了热重分析 (TG)和差分热重分析 (DTG)。试验中利用程序升温法对物料进行加热升温 ,加热速率分别为 10 K/ min,2 0 K/ min和 30 K/ min;加热终温为 1173K;样品料径为2 5 0～ 10 0 0 μm,高纯氮气做保护气。通过对 TG、DTG曲线分析 ,研究了加热速度、温度、加热时间等对热解过程的影响 ,给出了热解反应动力学参数。

高原缺氧环境下生物质燃料对柴油机性能和排放的影响

为了研究不同类别的含氧生物质燃料在高原缺氧环境下对发动机性能和排放的影响,在一台卧式双缸柴油机上分别燃用柴油、乙醇柴油E10（含10%体积分数的乙醇和90%体积分数的柴油）及生物柴油-乙醇-柴油B10E10（含10%体积分数的生物柴油,10%体积分数的乙醇和80%体积分数的柴油）3种燃料进行了对比试验。试验结果表明,在不对柴油机做任何调整的情况下,分别燃用E10和B10E10 2种含氧生物质混合燃料后,柴油机动力性下降,外特性转矩平均下降幅度分别达到4.24%和5.49%;当量燃油消耗率基本低于柴油,经济性有所改善。燃用含氧生物质燃料后,柴油机的经济性变化情况除了与燃料本身的属性相关,还与转速和负荷相关。燃用E10混合燃料后,柴油机的一氧化碳（CO）排放在低负荷时高于柴油,高负荷时低于柴油;碳氢化合物（HC）排放高于柴油水平,升高幅度范围达4.9%~27.4%;氮氧化物（NOX）排放在低负荷时低于柴油,高负荷时趋于柴油水平。燃用B10E10混合燃料后,一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放在低负荷时都趋于柴油水平,高负荷时都低于柴油水平;氮氧化物（NOX）排放在低负荷时低于柴油,高负荷时高于柴油水平。柴油机在燃用E10和B10E10 2种混合燃料后,碳烟排放均低于柴油水平。柴油机燃用B10E10混合燃料后的碳氢化合物（HC）排放,碳烟排放以及低负荷时的一氧化碳（CO）排放均低于E10,氮氧化物（NOX）排放基本高于E10。与E10燃料相比,B10E10混合燃料在柴油机的一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）以及碳烟排放方面具有更好的改善效果;但是动力性下降幅度较大,氮氧化物（NOX）排放增加。该研究可为含氧生物质燃料在高原缺氧地区的应用提供参考。

生物质燃料直接燃烧过程特性的分析

主要介绍生物质燃料的直接燃烧过程 ,它包括生物质燃料的组成特性、热分解及燃烧过程、空气需要量、烟气量、热值和理论燃烧温度等。

生物质燃料再燃研究进展

生物质能是可再生能源,生物质燃料具有CO2净排放为零的特性,对它的利用可减少温室气体排放,符合实现可持续发展的要求。生物质燃料再燃方式包括直接再燃、间接再燃和高级再燃等3种方式,都能有效减少NOx排放。利用木柴直接再燃的研究较多,采用人工模拟生物质气化气是研究间接再燃的有效途径。生物质燃料种类、尺寸、组分,燃料携带气,燃料喷入位置、燃尽风、再燃区过量空气系数等多种因素影响再燃。对我国开展生物质燃料再燃研究提出了建议。

欧盟固体生物质燃料标准技术进展

目前,欧盟已经建立了完备的固体生物质燃料标准体系,其中包括术语;规格、分类和质量保证;取样和样品准备;物理(或机械)试验;化学试验等5方面内容,总计发布了26个技术规范。目前,我国还没有开始制定生物质固体成型燃料标准,这对固体成型燃料产业的发展是极其不利的。因此,借鉴欧盟标准,研究建立我国的生物质固体成型燃料标准体系具有重要意义。

蜂窝状生物质燃料固化成型有限元分析

根据生物质可压缩性以及成型物具有一定硬度等特点,将生物质成型过程看成非线性有限元问题。建立力学模型,利用ANSYS软件分析成型过程中的静水压应力、等效应变以及载荷与形变的关系,提出分段填料压缩可提高成型物的耐久性,采用缓慢压缩和提高物料的软化程度等方法可以防止成型物出现裂纹。

烟秆与木屑配方生物质燃料在烟叶烘烤中的应用

以木屑生物质颗粒燃料为对照,对不同配比烟秆和木屑生物质燃料的燃烧特性、烘烤过程温度拟合度以及能耗等方面进行比较分析.结果表明,烟秆与木屑配方生物质燃料在烟叶烘烤中具有一定应用可行性,最佳配比为15%烟秆+85%木屑,其低位热值为16731.25 J·g^(-1),烘烤过程中与目标温度的拟合度较高,能够满足烟叶烘烤需求.

生物质燃料催化氧化燃烧机理

定性实验验证了两种固态催化氧化剂MnO2和KMnO4的催化氧化性能。选取有代表性的生物质燃料秸秆和锯末,探讨了MnO2固相催化氧化燃烧生物质燃料机理。采用热重分析法,对锯末这种生物质燃料在空气氛围中以MnO2为催化剂的燃烧过程进行了对比研究,结果表明,添加MnO2能显著改善生物质燃料的燃烧性能,降低燃料的着火温度,提高燃料的燃烧速度,使燃料的燃烧过程更集中。采用X射线衍射分析法,证明了燃烧过程中氧化还原反应的发生。

生物质燃料与煤混燃时NO_x/N_2O排放的研究

为寻找一种能够有效抑制流化床中NOx和N2O排放的途径．在一个实验室规模的小型鼓泡流化床上进行了生物质燃料（木屑）与煤混燃的研究．结果表明：木屑与煤混燃可以有效地降低NOx和N2O的排放，并且还发现，对NOx和N2O的削减能力与混合比例有关．掺入木屑的比例越大，削减的程度越强，但随温度的升高．削减程度有所下降．对木屑与煤混燃能降低NOx／N2O排放的原因进行了讨论．

生物质燃料供应链协同优化研究

本文通过引入契约机制、信息共享机制和收益分配机制来构建新的协同合作模式,并基于shapley值对供应链上各利益主体的收益进行协同分配。研究表明,在三种机制保障下各利益群体的经济效益均有所增加,可以实现帕累托改进。敏感性分析表明,上网电价是影响供应链收益的最敏感因素,因此构建合理的生物质发电上网电价形成机制是促进该产业发展的重要因素。另外,政府的政策引导以及积极加入CDM可以有效增加各利益群体收益。