秸秆类生物质燃烧特性的研究

第一篇：秸秆类生物质燃烧特性的研究

秸秆类生物质燃烧特性的研究 摘要：利用热重分析仪对江苏宿迁地区的玉米秆、稻秆和麦秆三种生物质的燃烧特性进行了分析，测定了生物质的灰熔点和灰组成，用XRD和TEM表征了生物质灰的物相结构和形貌。研究结果表明，三种生物质的燃烧规律基本一致，燃烧过程可分为四个阶段：干燥过程，热解过程，晶型转变过程和熔融过程；三种生物质中，玉米秆灰熔点最高，灰量最少且碱金属含量最低；生物质灰为形态各异的纳米颗粒。关键词：生物质；燃烧特性；生物质灰；灰分性质 0前言

随着全球工业化的快速发展，一次性能源的消耗量不断增加，人类为了自身的生存和发展，不断寻找新的能源，以减少或替代一次性能源的消耗。在各种可再生能源中，生物质是储存太阳能的惟一一种可再生的炭源，是可持续再生能源中的重要组成部分。生物质能源具有以下特点：首先是一种可再生的绿色能源；其次，生物质生长过程中吸收的CO2与其燃烧利用中排放的CO2是相等的，在CO2总量上实现了零排放[1-2]；此外，与煤相比，生物质通常含有很低的灰分，几乎不含硫[3]。因此对生物质能利用的研究开发已成为开发新能源的一个重要方向[4-5]，世界上许多国家如美国、丹麦，英国和芬兰等正在大规模推广利用生物质能发电[6]，这也是我国目前正在推广的一项新技术。在生物质燃烧发电过程中，生物质的燃烧过程以及燃烧所产生物质的化学和物理性质对能量转化装置的设计，灰资源化利用与污染控制具有重要的理论意义和应用价值。本文将系统地研究玉米秆、稻秆和麦秆三种生物质的燃烧特性及其生物质灰的理化特性和结构特征，以便为生物质高效燃烧发电提供理论基础。1实验部分 1.1原料处理

实验用的生物质原料——玉米秆、稻秆和麦秆全部取自江苏宿迁地区。将原料粉碎后过80目筛，测定其发热量，做热重分析。1.2灰的制取

本文采用ASTM规定的方法进行生物质灰的制取。将玉米秆、稻秆和麦秆等三种生物质分别置于马弗炉内，600℃灼烧一定时间，收集残留物。灰组成用ICP仪器进行分析，灰的晶相用XRD分析，灰形貌通过TEM观察。2结果和讨论 2.1燃烧特性分析

图1至图3分别是玉米秆、稻秆和麦秆在空气气氛下，升温速度为10℃/min条件下得到的TG—DTA曲线，三种生物质的曲线走势基本一致。按热失重分，生物质的燃烧可分为四个阶段。以玉米秆为例(图1)，第一阶段为20～200℃，失重约为7%，主要是生物质原料的脱水过程。第二阶段在200～480℃之间，是失重的主要阶段，失重达到85%，这一阶段是生物质中炭和挥发物的燃烧过程，对应于DTA曲线，可以看到一个含有双峰的强放热峰，两峰位置分别在300℃和435℃。第三阶段为480～820℃，质量基本保持不变，对应的DTA曲线有一个微弱的放热峰，说明这一阶段是无机物的晶型转变过程。同一化学组成的物质有时具有不同的晶型，一定范围内自由焓最低的晶型最稳定，随着温度的变化，晶体就由一种形态转变为另一种形态。第四阶段为820～1300℃，增重约18%，DTA曲线上有一个明显的吸热峰，这应是生物质的熔融阶段。分析结果表明，利用生物质燃烧发电，燃烧温度不宜超过800℃。玉米秆、稻秆和麦秆的发热量分别是16.92MJ/kg，14.65MJ/kg和15.13MJ/kg。

图1玉米秆的TG-DSC曲线 图2稻秆的TG-DSC曲线 2.2灰的化学组成

生物质原料中除了碳、氢、氧等有机物之外，还含有一定数量的无机矿物质。在生物质热化学转化利用过程中，这些残留的无机物质称为灰。生物质灰的化学组成及其特性对其热力学和动力学性质有很大影响，并对灰的利用及各种利用设备的设计和处理具有重要意义。生物质的灰量及其化学组成随着其生长条件、生长环境不同而不同。对于我们所研究的三种生物质而言，玉米秆的灰量最低，只有3.82%，稻秆的灰量最高为17.21%，麦秆的灰量是10.71%。

三种生物质灰的主要化学成分列于表1。可以看出，三种生物质灰中的主要元素有K、Na、Ca、Mg、Al、Fe、Si等，但不同的生物质，其无机物的含量是不同的。在三种物质中，麦秆中的K含量最高，达到14.53%，稻秆也较高，为9.68%，而在玉米秆中未检测出K元素；玉米秆中的Ca和Mg的含量要比稻秆和麦秆高；而且玉米秆中含Si最多；三种物质中的Na、Al和Fe含量都比较接近。

表1生物质灰组成%

2.3灰的熔融特性

生物质灰的熔融特性对热化学处理过程起着决定性的作用，灰熔点的高低不仅影响熔融的能耗，而且决定了熔融工艺的难易程度和设备损耗等诸多方面。生物质灰主要是以金属氧化物和非金属氧化物的混合物形式存在，不仅成分复杂，且各种成分含量的变化也很大，灰的熔化只能是一个温度范围。加热到一定温度时，灰中的低熔点成分开始熔化，随着温度的升高，熔化成分逐渐增多，最后全部变为液态。本文主要研究灰熔点的四个特征温度，即变形温度(tD)、软化温度(tS)、半球温度(tH)和流动温度(tF)。采用通用的角锥法在氧化性气氛下对玉米秆、稻秆和麦秆灰的熔融特性进行测定。

表2为三种生物质灰熔点的测试结果，熔点由高到低的顺序为玉米秆、稻秆、麦秆，这种现象和灰成分有关。灰中的成分按酸碱性的不同可分为两类，一类是酸性氧化物包括Al2O3和SiO2，另一类是K2O、Na2O、CaO、MgO和Fe2O3等碱性氧化物。这两类物质的分布对灰的熔融特性有重要影响，酸性氧化物具有提高灰熔点的作用，其含量越多，熔融温度就越高；相反，碱性氧化物却有降低煤灰熔融温度的作用，其含量越多，熔融温度就越低[728]。从表1得知，玉米秆中SiO2含量最高，明显高于稻秆和麦秆，而K2O和Na2O的含量很少，明显低于稻秆和麦秆，因此其熔点最高；稻秆的SiO2含量高于麦秆，碱金属氧化物含量低于麦秆，其熔点高于麦秆。表2生物质灰熔点℃

2.4灰的晶相结构

生物质灰主要由金属氧化物和非金属氧化物组成，然而相同或相似的成分可以存在不同物相结构，而物相结构不仅影响灰的性质，而且对灰的利用也有很大影响。本文使用日本ShimadzuXRD-6000型X射线衍射仪，参数如下：CuKα射线，Ni滤波，管压30kV，管流30mA，扫描速度2°/min，扫描角度2θ=10°～90°，玉米秆、稻秆和麦秆灰的XRD图谱见图4。从图中看出，稻秆和麦秆灰的衍射峰位置基本一致，对照标准图谱，这主要是KCl的结晶相(2θ=28.3，4.08，50.5，66.4)，且麦秆灰的峰强度比稻秆强，说明麦秆灰中的KCl结晶相更多，这和麦秆中K含量高有关。玉米秆灰的衍射峰与稻秆和麦秆有所不同，这和其灰组成有

关。此外，虽然三种生物质灰中SiO2含量都很高，但XRD图谱中没有明显的SiO2衍射峰，说明灰中的SiO2很少以单体形式存在。

图4生物质灰的XRD图谱 2.5灰的形貌

不同的生物质灰在形貌上有着差别，如图5所示。由TEM照片可知，生物质灰为形貌各异的纳米粒子，玉米秆灰颗粒近似球形，分散比较好，粒度在50～100nm之间，见图5(a)；稻秆灰颗粒尺寸较小，粒径约为40nm，团聚比较严重，见图5(b)；而麦秆灰的形貌与玉米秆和稻秆完全不同，呈链状分布，见图5(c)。灰形貌的多样性反映出生物质中的无机物存在形式的不同。

图5生物质灰的TEM图 3结论

同一地区的玉米秆、稻秆和麦秆这三种生物质的燃烧规律基本一致：20～200℃是原料的脱水过程，200～480℃是生物质中炭和挥发物的燃烧过程，480～820℃是无机物的晶型转变过程，820～1300℃，是生物质的熔融阶段。三种生物质中，玉米秆灰熔点最高，发热量最高为16.92MJ/kg，灰量只有3.82%，碱金属含量最低。XRD结果表明，稻秆灰和麦秆灰晶相基本相同，而玉米秆灰的晶相有所不同。TEM显示生物质灰为形态各异的纳米颗粒。

第二篇：农作物秸秆燃烧

作为秸秆生产大国，我国耕地和淡水资源短缺，农作物秸秆，尤其是玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆和稻壳等极为珍贵，其总量和玉米、淀粉的总能量相当，其燃烧值约为标准煤的50％，每生产1吨玉米可生产2吨秸秆，3吨玉米秸秆就可以产出1吨蜂窝煤，可代替热值相当煤炭或液化气。如果将我国每年产生的农作物秸秆全部用来燃烧，可折合约3亿吨标准煤的热值。充分利用农作物秸秆生产秸秆生物质蜂窝煤，实现秸秆生物质蜂窝煤工厂化生产，并形成秸秆生物质蜂窝煤产业化，进而走向生物质蜂窝煤产业集群。

农作物秸秆生物质蜂窝煤主要由玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆和稻壳等作为原料经生物炭化制成。产品易燃、即燃、无烟、无味、无污染、无残渣、不易破裂且形状规则，含炭量高达80％以上，热值高达4300至6100大卡，可以再生，燃烧时排放的SO2很少。

玉米秸秆的热值约为煤的0.7—0.8倍，即1.25吨的玉米秸秆炭化成型原料相当于1吨煤的热值。玉米秸秆生物质蜂窝煤在配套的生物质燃烧炉中燃烧，其燃烧效率是燃煤炉的1.3—1.5倍，因而1吨玉米玉米秆生物质蜂窝煤的热量利用率与一吨煤的热量利用率相当。

炭化是提高秸秆生物质蜂窝煤使用价值的重要手段，炭化方式和炭化工艺直接决定了其机械强度、热值、生炭含量等主要性能指标。秸秆生物质蜂窝煤主要特点

在于摒弃了烧炭法和外热式两种炭化，而采用了内热式炭化方式，这种炭化方式比前两种优越：

1、挥发物含量：12—18%；

2、固定含碳量＞80%；

3、炭粉：1.0—1.3%；

4、色泽：断面有金属光泽；

5、发热量（J/G）：＞31000；

6、炭化得率30—50%；

7、单炉炭化周期缩短：为8小时/炉，秸秆炭量均匀；

8、环境污染情况：几乎无烟。

1、农作物秸秆生物质蜂窝煤是代替传统煤炭和液化气等高品们的“绿色”民用燃料。

2、原料炭化产生的尾气可制成秸秆醋液产品，用于养殖和公共场所除臭、抗禽流感、杀虫剂等。

3、炭化炉温度高达200—500度，要用循环管道采集后向住房提供暖气或热水。

4、工业中大量使用的化铁炉、锅炉，生火时而耗用大量劈柴点火，劈柴售价远比煤高。用秸秆生物质蜂窝煤代替劈柴和煤较为经济。

5、秸秆生物质炭进一步处理为活性炭，可广泛应用于制药、化工等行业。也可用于污水处理，随着环境保护的强化，净化废水、废气所需活性炭的用量会越来越大。

1、工艺流程 原料粉碎—炭化—成型—入库。

2、原料来源及生产规模的确定

本产品由70%以上的秸秆炭粉与30%普通添加剂，混合搅拌后挤压成型。原料为农村的玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆和稻壳、花生壳等。该项目生产原料充沛，来源广泛。

3、产品基本颜色与规格

1)秸秆蜂窝煤规格与煤炭产蜂窝煤相同，同为黑色；

2)秸秆生物质燃料球，有乒乓球大小、为黑色；

3)秸秆生物质燃料颗粒，比颗粒饲料略长些，也为黑色。本项目利用农作物秸秆，尤其是玉米、棉花、小麦和花生壳等秸秆作为生产原料，生产秸秆生物质蜂窝煤这一高品位的民用燃料。秸秆生物质蜂窝煤正在成为全球性的“绿金”产业，它正在逐步成为传统“黑金”能源的代用品。美国于2000年开始实施“开发和推进生物质产品和生物能源”的法案，美国政府将用十亿吨的生物质能进行液化、炭化处理，替代传统的石油和煤炭。我国有12亿多人口，绝大多数居住在农村和小城镇，其生活用能的主要方式是直接燃烧；中小企业和民营企业的快速兴起和发展，不仅带动农村经济的发展，而且加速了化石能源，尤其是煤的消费。因此，开发秸秆生物质蜂窝煤代替燃烧是最佳选择。国家发改编制的《可再生能源产业发展指导目录》中将“农作物秸秆制成固体成型燃料代替煤炭”列为“生物质固化成型燃料”项目。

目前市场上煤炭售价约700元/吨，用煤炭做的蜂窝煤掺有30%的黄土和石灰，每块售价在0.30—0.32元左右，需要用木柴才能点燃；而农作物生物质燃料炭加黏合剂成本约90元/吨，炭粉含量在80%以上，每吨秸秆炭可生产100×85mm家用蜂窝炭3000块，每块可燃烧80—100分钟，且用报纸就能引燃，物美价廉，环保安全，在市场上具有极强的竞争力。

本项目以我国资源广大的玉米秸秆、棉花秸秆和小麦秸秆、花生壳等为原料，无论从生产成本还是从投资效果上与其它秸秆利用项目比较，生产秸秆生物质蜂窝煤，原料来源广、产品有市场、技术有保障、投资比较少、见效比较快、基本无风险。如在一个乡镇建设1—2家秸秆生物质燃料炭厂，可以消化掉全镇1/3的玉米秸秆和棉花秸秆及部分小麦秸秆、花生壳等。

以生产秸秆生物质蜂窝煤为例，3-4人每天可生产4-6吨，每吨成本200元，按出厂价每吨700元计算（当前市场售价600-800元/吨，每吨3000块，每块售价在0.25-0.30元之间）。每天纯利润在1500元以上。

是一种很好的清洁，是最具开发利用潜力的新能源之一，具有较好的经济、生态和社会效益。每两吨秸秆的热值就相当于一吨标准煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量约达1％。在生物质的再生利用过程中，排放的CO2 与生物质再生时吸收的CO2 达到碳平衡，具有CO2零排放的作用，对缓解和最终解决问题具有潜在的贡献价值。

秸秆发电，就是以农作物秸秆为主要燃料的一种发电方式，又分为秸秆气化发电和秸秆燃烧发电。秸秆气化发电是将秸秆在缺氧状态下燃烧，发生，生成高品位、易输送、利用效率高的气体，利用这些产生的气体再进行发电。但秸秆气化发电工艺过程复杂，难以适应大规模应用，主要用于较小规模的发电项目。秸秆直接燃烧发电是21世纪初期实现规模化应用唯一现实的途径。工艺流程

水/蒸汽循环

20世纪90年代后，以煤为代表的化石燃料发电技术的飞速发展，使整个发电厂的发电效率，蒸汽的温度和压力得到了大幅提高。对于秸杆燃烧发电设备，也同样取得了很大发展。但是，相对与燃煤设备，秸秆燃烧发电设备的设计建设经验相对较少。而且秸杆还具有独特的特性，使其很难达到较高的蒸汽参数。尤其是秸杆中含量较高，增加了锅炉在高蒸汽压力下腐蚀的可能性。多数秸杆燃烧发电厂的发电效率只能达到30%左右。一般而言，秸秆发电厂在发电的同时都供热，以提高整个电厂的效率。

秸杆的处理、输送和燃烧（发电厂内）

发电厂内建设两个独立的秸杆仓库。每个仓库都有大门，运输货车可从大门驶入，然后停在地磅上称重，秸杆同时要测试含水量。任何一包秸杆的含水量超过25%，则为不合格。

在欧洲的发电厂中，这项测试由安装在自动上的来实现。在中国，可以手动将探测器插入每一个秸杆捆中测试水分，该探测器能存储99组测量值，测量完所有秸杆捆之后，测量结果可以存入连接至地磅的计算机。然后使用卸货，并将运输货车的空车重量输入计算机。计算机可根据前后的重量以及含水量计算出秸杆的净重。

货车卸货时，叉车将秸杆包放入预先确定的位置；在仓库的另一端，叉车将秸杆包放在进料输送机上；进料输送机有一个缓冲台，可保留秸杆5分钟；秸杆从进料台通过带密封闸门（防火）的进料输送机传送至进料系统；秸杆包被推压到两个立式螺杆上，通过螺杆的旋转扯碎秸杆，然后将秸杆传送给螺旋自动给料机，通过给料机将秸杆压入密封的进料通道，然后达到炉床。炉床为水冷式振动炉床，是专门为秸杆燃烧发电厂而开发的设备。

锅炉系统

锅炉采用自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器。由于秸杆灰中碱金属的含量相对较高，因此，烟气在高温时（450℃以上）具有较高的腐蚀性。此外，飞灰的熔点较低，易产生结渣的问题。如果灰分变成固体和半流体，运行中就很难清除，就会阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输。严重时甚至会完全堵塞烟气通道，将烟气堵在锅炉中。由于存在这些问题，因此，专门设计了过热器系统，并在国际上的大多数秸杆发电厂中得到运用。

汽轮机系统

〖汽轮机系统〗

涡轮机和锅炉必须在启动、部分负荷和停止操作等方面保持一致，协调锅炉、汽轮机和空冷凝汽器的工作非常重要。

〖空冷凝汽器〗

丹麦的所有发电厂都是海水冷却的，西班牙的Sanguesa发电厂是河水冷却，英国的Ely发电厂装有空气冷凝器。在中国，空气冷凝器是一种很成熟的产品，可以在秸秆发电厂中采用。

环境保护系统

在湿法烟气净化系统之后，安装一个布袋除尘器，以便收集烟气中的飞灰。布袋除尘器的排放低于25mg/Nm。布袋除尘器为脉动喷射式，容器由压缩空气脉冲清洁。

副产物

秸杆通常含有3-5%的灰分。这种灰以锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集，这种灰分含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料。

主要优势

秸秆已经被认为是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源，推广秸秆发电，将具有重要意义：

1、农作物秸秆量大，覆盖面广，燃料来源充足。

2、秸秆含硫量很低。国际能源机构的有关研究表明，秸秆的平均含硫量只有千分之3.8，而煤的平均含硫量约达百分之一。且低温燃烧产生的氮氧化物较少，所以除尘后的烟气不进行脱硫，烟气可直接通过烟囱排入大气。丹麦等国家的运行试验表明秸秆锅炉经除尘后的烟气不加其他净化措施完全能够满足环保要求。所以秸秆发电不仅具有较好的经济效益，还有良好的生态效益和社会效益。

3、各类作物秸秆发热量略有区别（各种秸秆的热值见表2所示），但经测定，秸秆热值约为15000KJ/Kg，相当于标准煤的50%。其中麦秸秆、玉米秸秆的发热量在农作物秸秆中为最小，低位发热量也有14.4MJ/kg，相当0.492kg标准煤。使用秸秆发电，可降低煤炭消耗。

4、秸秆通常含有3%~5%的灰分，这种灰以锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集，含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料。

5、作为燃料，煤炭开采具有一定的危险性，特别是矿井开采，管理难度大。农作物秸秆与其相比，则危险性小，易管理，且属于废弃物利用。

世界秸秆发电的发展

到2006年，秸秆发电在欧洲，尤其是北欧的一些国家已有近20年的历史。20世纪70年代爆发世界第一次石油危机后，能源一直依赖进口的丹麦，在大力推广节能措施的同时，积极开发生物质能和风能等清洁可再生能源，到2006年，秸秆发电等可再生能源已占丹麦能源消费量的24%以上。《联合国气候变化框架公约》及《京都议定书》分别于1992年和l997年出台后，为了建立，减少温室气体排放，丹麦进一步加大了生物质能和其他清洁可再生能源的研发利用力度。丹麦BWE公司是亨誉世界的发电厂设备研发、制造企业，长期以来在热电、生物发电厂锅炉领域处于全球领先地位，丹麦BWE公司率先研发的秸秆生物燃烧发电技术，一直到21世纪初期，在这一领域仍是世界最高水平的保持者。在这家欧洲著名能源研发企业的技术支撑下，l988年丹麦诞生了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂。

到2006年，丹麦已建立了130家秸秆发电厂，还有一部分烧木屑或垃圾的发电厂也能兼烧秸秆。BWE公司的秸秆发电技术已走向世界，被联合国列为重点推广项目，瑞典、芬兰、西班牙等国由BWE公司提供技术设备建成了秸秆发电厂，许多国家还制定了相应的计划，如日本的“阳光计划”，美国的“能源农场”，印度的“绿色能源工厂”等，它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。其中位于英国坎贝斯的生物质能发电厂是世界上最大的秸秆发电厂，装机容量3.8万千瓦，总投资约5亿丹麦克朗。

中国秸秆发电的发展

中国是一个农业大国，生物质资源十分丰富，各种农作物每年产生秸秆6亿多吨，其中可以作为能源使用的约4亿吨，全国林木总生物量约190亿吨，可获得量为9亿吨，可作为能源利用的总量约为3亿吨。如加以有效利用，可为农民增收近1000亿元，开发潜力将十分巨大。随着《可再生能源法》和《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等的出台，中国秸秆发电呈快速增长趋势。

为推动生物质发电技术的发展，2003年以来，国家先后核准批复了河北晋州、山东单县和江苏如东3个秸秆发电示范项目，拉开了中国秸秆发电建设的序幕。颁布了《可再生能源法》，并实施了生物质发电优惠上网电价等有关配套政策，从而使生物质发电，特别是秸秆发电迅速发展。据不完全统计，到2006年底，全国在建农作物秸秆发电项目34个，分布在山东、吉林、江苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等省（区），总装机容量约120万千瓦；山东单县、江苏宿迁和河北威县三座发电站已投产发电，总装机容量8万千瓦。

2008年前后几年间，国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与中国生物质发电产业的建设运营。截至2007年底，国家和各省发改委已核准项目87个，总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。可以看出，中国生物质发电产业的发展正在渐入佳境。

根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标，未来将建设550万千瓦装机容量，已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。此外，国家已经决定，将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及检测认证等产业服务体系建设。总的说来，生物质能发电行业有着广阔的发展前景。

中国秸秆发电迈出实质性步伐。大力发展秸秆发电，不仅可以减少由于在田间地头大量焚烧、废弃所造成的污染，变废为宝，化害为利，而且对解决“三农”问题，促进当地经济发展具有重要作用。据估算，建设一个2.5万千瓦的秸秆发电厂，每年需要消耗秸秆20万吨，按每吨秸秆收购价200元计算，可为当地农民增加约4000万元收入，惠及的农户数量将近5万户，是发展农村经济，增加农民收入的重要举措。

中国对秸秆发电实行优惠电价政策，上网电价高出燃煤发电0.25元/千瓦时，并且还可以享受税收减免等一系列政策。随着中国有关配套政策的不断完善，以及秸秆发电技术的进步和原料收储运体系的形成，中国秸秆发电产业必将取得更快发展，为解决“三农”问题，建设社会主义新农村做出应有的贡献。

第三篇：物质燃烧现象归纳

物质燃烧（受热）实验现象，表达式

镁在空气中燃烧

实验现象：①发出耀眼的白光②放热③冒白烟④生成白色固体

表达式：镁＋氧气 氧化镁Mg＋O2MgO（白色固体）

红磷在空气中燃烧

实验现象：①发出黄光②放热③产生大量白烟

五氧化二磷P ＋ O2 表达式：磷＋氧气 P2O5木炭在氧气中燃烧

实验现象：①发出白光②放热③产生能使澄清石灰水变浑浊的气体

二氧化碳C ＋ O2表达式：碳＋氧气CO2

蜡烛在氧气中燃烧

实验现象：①发出白光②放热③产生能使澄清石灰水变浑浊的气体④瓶内出现水雾

表达式：石蜡＋氧气水＋二氧化碳

铁丝在氧气中燃烧

实验现象：①剧烈燃烧，火星四溅②放出大量的热③生成黑色固体

四氧化三铁Fe＋O2Fe3O4（黑色固体）

硫在空气中燃烧

实验现象：①发出淡蓝色火焰②放热③产生刺激性气味的气体

表达式：硫＋氧气 二氧化硫S＋O2 SO2

硫在氧气中燃烧

实验现象：①发出蓝紫色火焰②放热③产生刺激性气味的气体

表达式：硫＋氧气 二氧化硫S＋O2 SO2

铜在空气中受热

实验现象：红变黑

CuO 表达式：铜＋氧气 氧化铜Cu＋O2

在氧气中点燃会出现如下现象的是：

1、耀眼的白光：镁

2、白光：镁、磷、木炭、蜡烛

3、水雾：蜡烛

4、生成物在常温下只有气体：木炭、硫

5、生成刺激性气味的气体：硫

6、生成浓厚的白烟：镁、磷

7、生成黑色固体：铜、铁

8、生成能使澄清石灰水变浑浊的气体：木炭、蜡烛

9、蓝紫色火焰：硫

第四篇：生物质秸秆气化技术开发与应用

生物质秸秆气化技术开发与应用

项目的可行性报告

一、生物质秸秆气化技术开发与应用项目的意义：

生物质秸秆气化技术是当前国家重点推广的农村能源实用技术。该技术是利用农作物的秸秆、谷物加工后的皮壳、树木枝条、柴草等生物质为原料，经发生炉无氧燃烧而生产可燃性气体。由于其原料资源广泛，可再生，成本低，既节能又环保，极受农村干部群众欢迎。被誉为是不见炊烟起，能闻饭菜香的绿色环保能源。真是取之不尽用之不竭”。随着社会主义新农村建设步伐的加快，生物质秸秆气化技术的开发与应用已成为广大农村改善生活和环境的必然趋势。此举措既是助推新农村建设的富民工程，也是我党践行“三个代表”和落实科学发展观的具体体现。该技术的推广应用成果和巨大社会效益已向世人证明：生物质秸秆气化技术的开发与应用是建设社会主义新农村的必由之路。

二、生物质秸秆气化技术开发与应用状况及市场需求：

我国小康社会的建立是以农村的小康为前提。没有农村的小康，实现我国全面小康社会就无从谈起。生物质秸秆燃气技术开发与应用面向的市场，主要是广大农村。目前国家和省内外的发展状况和市场需求是：

1、国家提倡支持，以奖代补优厚。按照建设社会主义新农村的规划，国家每年都有一定数量的专项资金扶持新农村建设。省农村能源工作会议披露，“十一五”期间，全省将建秸杆气化站1156处，只要申请建站的乡村，可按30%的比例以奖代补。

2、省内部分市、县已经动手，一些乡（镇）正在使用。鞍山、本溪、铁岭、辽阳等市从2004年就抓这一项目的推广，并取得可观的经济效益和社会效益。鞍山市千山区中所屯村2002年建的燃气站，颇受群众欢迎。目前，已建两个燃气站。本溪市南芬区黄柏峪村在2003年就建燃气站，受到国家科技部和发改委的关注，美国知名设计师威廉.麦克唐纳专程到黄柏峪考察，并予以扶持。也正因如此，鞍山市和沈阳市都先后建立了秸秆燃气发生炉生产厂，经济效益十分可观。“小荷刚露尖尖角，自有青蜓在上头”。一个代表社会进步和人民利益的好项目刚一走上社会舞台，就让有识之士一眼就看穿了它的巨大生命力和历史发展必然趋势。谁抓谁主动，谁早抓谁早主动。市场份额有限，机不可失，失不再来。

3、市场广阔，社会效益可观。我市共有105个乡（镇），1441个村，524310户村民，按照建设社会主义新农村的要求，以每个村建一座秸秆气化站设计，全市6县（市）区需建1441个气化站，每年可利用农作物秸秆等151万吨，可制气3020万立方米，近53万户村民利用燃气制炊。由于原料自产，只用人工、水电、设备折旧费用支出，年可创造直接经济效益6040万元，除去运营成本，可净创效益5000万元左右。倘若推广应用生物质秸秆气化炉个体供气方式，每户一台，全市将需524310台，生产成本500元，销售价格800元，可创利润157293000元。农民一次买炉不再买气，多年使用，几乎没有支出。

3、民企联动，互利双赢。我市素有辽西机械制造强市美誉，渤船重工、化机集团、东华、锦华、莲花山等企业均有一流机加工能力，倘若我市推广秸秆燃气工程，又会给带来多大的燃气锅炉生产效益，实在无法计算。市生态科学研究所已在一机械厂制做样机，指日即可试验，并进行专家鉴定。市场前景十分乐观！

三、生物质秸秆燃气化技术开发与应用的特点：

生物质秸秆燃气工程主要是将农作物秸秆、柴草、谷壳、锯末等可燃烧的生物质填入制气炉内后，瞬间便产生足量的优质燃气供燃烧使用。这种由生物质转化的气体燃烧时，火力猛，热量强，焰色清澈，几乎不排放烟雾和粉尘，连续投料连续产气，既保证炊事用气，又解决了农村环境整洁。其主要技术特点是：

1、经济适用。生物质秸秆燃气工程，充分利用了广大农村现有的燃烧物，实现了“一人烧火，全村做饭”，经济适用性是其它燃气方式无法比拟的。因秸秆气化后热能利用率可由30%提高到70%以上，农民生活用能成本大大降低。倘若以4口之家为例，使用秸秆燃气月平均30元，而使用液化气月平均76元，可节省支出50%以上。

2、使用方便。秸秆燃气工程从发生炉机组到用户，一律走地下管道，通过计量表后，开拴即用，不受时间、用量等限制。

3、原料易得。凡柴草、秸秆、谷壳、玉米芯、锯末、刨花、树木枝条等可燃农林植物均可做原料。在农村真是取之不尽用之不竭。

4、节能环保。秸秆燃气工程由于气化率高，基本没有烟雾排放，所以空气无污染，生态得保护，“房前一堆草，房后一堆灰”生活环 境脏乱差现象将得到有效根治

四、生物质秸秆气化的技术原理及本项目攻关内容：

（一）技术基本原理。生物质秸秆气化工程技术，主要是将固态生物质原料以热解反应转换成方便清洁的可燃气体。其基本原理是将生物质原料加热，在缺氧燃烧的条件下，使较高分子量的有机碳氢化合物链断裂，变成低分子量的甲烷、乙烷、丙烷、一氧化碳和氢气等。将制造出的燃气通过输气管道自动导入分离系统接受脱焦油、脱烟尘、脱水蒸气等净化程序，从而获得优质燃气。燃气通过导管送到燃气灶使用。其基本流程图如下：

1、集中供气流程：生物质秸秆原料—蒸馏热解—氧化还原—混合气体—气水油分离—脱焦油、脱烟尘、脱水蒸气—储气设施—优质燃气入户使用。

2、分体供气流程：生物质秸秆原料—蒸馏热解—氧化还原—混合气体—气水油分离—脱焦油、脱烟尘、脱水蒸气—储气设施—炉具点燃使用。

上述燃气工程改变了生物质原料的形态，由固体变成气体，不仅使用更加方便，而且能量转换率大大提高，还净化了环境，维护了生态平衡。

（二）本项目主要研究、开发内容：当前，生物质秸杆气化技术正在推广，其存在的主要问题是：

（1）热解效率有待提升。一般设计能力为单位物料产气量1.48--2.2立方米/小时，实际没有达到。（2）燃气净化分离效率有待提升。目前一些厂家提出的技术指标灰份及焦油含量小于15mg/立方米，实际远远达不到。本溪市有的气化站就因为焦油堵塞管路而不得不停气大修。

（3）集中供气与分体供气、供暖联产。现在集中供气设备已有总成，但需资金较大，必须有组织扶持才行。倘若搞出一家一户分体气化炉具，既制炊又取暖，一石二鸟，资金压力小，农民乐于承受，这是本项目的一个攻关重点，并准备申请自己专利。

目前本研究所已投入资金8万元，多名科技人员潜心本项目技术开发，有5名中高级工程技术人员攻克相关技术难题，并已在核心技术方面取的实质性进展，不久将拿出样机。

五、生物质秸秆气化技术开发与应用项目现有工作基础和条件：

本项目由葫芦岛市生态科学研究所承担。实验基地在连山区寺儿堡镇，2004年经市政府批准建所，固定资产20万元，目前，既无内债，又无外债。所内设四个课题组，本项目由绿色能源课题组承担。课题主持人，李宏，市委咨询委员会成员，从事绿色能源研究20多年，获省级以上优秀成果7项，发表论文20余篇，并在东北三省会议上介绍经验。5名科技人员负责攻关，3个机加工单位协作，总参与者达67人。本项目的关键工艺——净化器和油水分离器是按炼油分离塔技术设计，具有国内先进水平，试验鉴定后申请专利。目前就本项目已在市委、市政府相关文件上发表文章3篇。

六、生物质秸秆气化技术开发与应用项目的进度安排与实施方案：

本项目计划用三年时间完成。2006年完成技术开发理论研究和相关科学数据的收集、编程，拿出具有自己知识产权的设计图纸，并部分付诸实施另部件加工，投入20万元。

2007年组装样机，投入试验，改进完善。投入45万元。2008年8月向市委、市政府提交科研成果，既交研究报告又拿出新产品、新工艺、新技术。投入15万元。

由于秸秆气化技术工程是建设社会主义新农村的公益事业，尽管国家有以奖代补政策，但主要还要以市场经济运作。基本思路是：本着群众欢迎、从实际出发、量力而行的原则，可采取民办公助的方式进行。

（一）集中供气运行机制。

1、委托代理。可由市委、市政府委托市生态科学研究所承担这项工程的推广任务。凡申请建气化站的新农村示范村，经市、县政府能源部门批准后，示范村提供建站用地，政府将国家以奖代补资金直接用于购买燃气设备。不足部分由市、县财政从农业开发角度给生态科学研究所扶持一些贴息（无息）贷款，待工程运营取得效益后逐年偿还。

2、村民自助。气化站基础设施建成后，凡向气化站提供秸秆等燃料的村民，一律检斤计价，独立账户，用气不交现款，待帐户款用完后，再另行交费。这样，既充分利用了农作物废弃物，又减轻了农民经济负担。一石二鸟，互利双赢。

3、股份经营。市生态科学研究所可下设生物质秸秆燃气总站，控股经营，具有法人资格。示范村可以村民集资、提供用地、出工出劳等形式折款入股，风险共担，原则不给政府增加负担。

4、管理民主。燃气站定期公开运营情况，听取用户意见，改进工作，接受监督。

（二）分体供气运行机制。

1、攻关研发，自制产品。待具有自己知识产权的气化炉试验成功通过鉴定后，即委托锦西化机集团和其他协作单位批量生产。

2、以奖代补，互利双赢。市政府能源办将国家下摆的秸杆气化补助资金以赠炉形式投入农户。农户自配炉具。

七、生物质秸秆气化技术预期开发与应用项目成果及考核目标：

1、项目计划目标。本项目计划用三年时间完成。

2006年完成技术开发理论研究和相关科学数据的收集、编程，拿出具有自己知识产权的设计图纸，并部分付诸实施另部件加工，准备小试。

2007年组装样机，投入试验，改进完善，全力投入中试。2008年8月成果通过鉴定，届时向市委、市政府提交科研成果，既交研究报告又拿出新产品、新工艺、新技术。产品投入批量生产。

2、项目经济目标。

项目完成时累计实现规模1000万元，年销售收入100万元，年工业增加值20万元，年农业增加值20万元，年利润30万元。

3、技术质量目标。SRL——IV秸秆气化设备产气能力150——200立方米/小时。STS——IV节能气化炉产气能力2.74立方米/小时。管网焦油、灰尘含量小于15MG/立方米。

八、生物质秸秆气化技术开发与应用项目资金预算及筹措：

本项目历经三年时间，预算总投入资金80万元。本所自筹20万元，申请财政农发贷款10万元，需科技部门分期扶持万元。

九、生物质秸秆气化技术开发与应用项目实施保护措施：

1、远离村屯试验。本所试验基地在山沟里，距屯噪音无污染。

2、技术人员合力攻坚，高工有自己的知识产权，无纠纷。

3、本所为科研单位，不以获高利为目的，故特别注意产品质量。

4、认真做好售后服务。

葫芦岛市生态科学研究所 2006联系电话：3152761

20万元，其它30

2.5公里，无

9月6日、***

年

第五篇：秸秆燃烧为何屡禁不止

秸秆燃烧为何屡禁不止

摘要:虽然早在今年“三夏”开始之前,徐州就召开了一系列会议,严格“禁烧”各项措施落实,加强一线巡查和工作调度,可是在6月22日至23日,徐州仍变的天空阴霾。原因据报道是周边省市焚烧秸秆烟雾飘入徐州所致。

关键词:秸秆燃烧

1秸秆燃烧的危害

1.1 焚烧秸秆严重污染空气环境并危害人体健康焚烧秸秆时,大气中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物等3 项污染指数达到高峰值, 其中二氧化硫的浓度比平时高出1倍,二氧化氮、可吸入颗粒物的浓度比平时高出3 倍,相当于日均浓度的五级水平,极易形成酸雨、“黑雨”。当可吸入颗粒物浓度达到一定程度时,对人的眼睛、鼻子和咽喉含有黏膜的部分刺激较大,轻则造成咳嗽、胸闷、流泪,严重时可能导致支气管炎发生。同时其中的碳氢化合物等物质在阳光下又有可能产生二次光化学污染物, 再次污染空气以致影响人们正常生活。

1.2 焚烧秸秆易引发火灾,威胁群众生命财产安全秋收季节, 气候比较干燥,植被树木很容易燃烧。倘若植被附近有农田,秸秆焚烧,容易引燃周边的易燃物,尤其在山林附近,油库、粮库、通讯设施和高压输电线一旦引发火灾,后果不堪设想,严重威胁着群众生命财产安全。

1.3 焚烧秸秆易引发交通事故,影响交通和航空安全秸秆焚烧会产生大片的浓烟,对运输业造成极大的隐藏危害,如果交通要道或航道接近农田,焚烧秸秆致使浓烟四起,造成空气能见度下降,可见度很低,易发生交通事故。

1.4 秸秆焚烧造成营养物质流失,影响农业发展焚烧秸秆的最大祸害在于秸秆中的有机物质和营素养分在焚烧过程中几乎丧失殆尽,只留下一些磷素和钾素,而磷素多呈不溶解状态,难被作物吸收。由此造成的地力下降将会给农业的持续发展带来影响。

1.5 焚烧秸秆会破坏土壤结构,造成农田质量下降焚烧秸秆使地面温度急剧升高,能直接烧死、烫死地表土壤中微生物, 影响作物对土壤养分的充分吸收,直接影响农田作物的产量和质量,影响农民收益。同时焚烧秸秆所形成的滚滚烟雾、片片焦土,对一个地区的环境形象也是最大的破坏。

2选择焚烧秸秆的原因

2.1秸秆焚烧有益处

大面积将麦田、稻田秸秆焚烧能快速、全面治理麦田、稻田残留的灰飞虱,有效控制、减少灰飞虱对小麦、水稻的危害,减轻水稻纹枯病的发生。

2.2缺乏有效的秸秆回收利用途径

随着社会的发展,农民生活水平大幅度提高,很少需要秸秆作为家庭能源。虽然秸秆可以燃烧发电,可以加工成生活用品、工艺品,可以通过发展沼气工程,炭化、气化工程转变为农村生活燃料,可这些都在推广阶段,还是有大量的秸秆得不到这样的利用,所以才会被焚烧。

2.3农作物上熟收获到下熟播种相隔有效时间太短

多熟制地区,抢收、抢种一直是头等大事。在农村劳动力减少的今天,焚烧秸秆清除残草,抢时间播种,是最省事,最有效的办法。

2.4秸秆直接还田存在不足之处

2.4.1由于秸秆还田量过大或不均匀易发生土壤微生物(即秸秆转化的微生物)与作物幼苗争夺养分的矛盾,甚至出现黄苗、死苗、减产等现象。所以一般每亩秸秆粉碎翻压还田不超过300公斤,最多不超过500公斤,否则,会影响秸秆在土壤中的分解速度及作物产量。因此在秸秆直接还田时,一般还应适当增施一些氮肥,缺磷的补施磷肥,但这样又会增加秸秆还田的成本,有时农民也不乐意。

2.4.2秸秆翻压还田后,使土壤变得过松,孔隙大小比例不均、大孔隙过多,导致跑风,土壤与种子不能紧密接触,影响种子发芽生长,使小麦扎根不牢,甚至出现吊根。这样的苗情较弱,一旦遭遇严寒天气或灌水不及时,就会造成冻害。

2.4.3易发生病虫害。

秸秆中的虫卵、带菌体等一些病虫害,在秸秆直接粉碎过程中无法杀死,还田后留在土壤里,病虫害直接发生或者越冬来年发生。

2.4.4播种成本增加

秸秆切碎的费用,为避免还田的不利因素所采取的措施都增加了播种的成本。

3治理秸秆焚烧的措施

3.1 有法可依

为保护生态环境、防止秸秆焚烧污染、保障人体健康、维护公共安全,国家环保总局等部门根据《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》制定了《秸秆焚烧和综合利用管理办法》。该管理办法明确了秸秆焚烧和利用工作的指导思想和工作目标,保证了禁烧有章可循、有法可依。同时要加大秸秆的利用, 从根本解决秸秆焚烧的问题,其中江苏省于2009 年2 月27 日原则通过了《关于促进农作物秸秆综合利用的决定(草案)》,进一步的体现了政府的导向作用,做到有法可依。

3.2 加大宣传力度,控制秸秆焚烧

加强宣传,立足实际,通过村部广播、分发宣传单及宣传车形式对重点地区重点宣传,让农民充分认识到秸秆的利用途径和焚烧秸秆的危害,提高农民自身的修养,从思想上认识大局,解决秸秆焚烧问题。

3.3 分片管理,重点监督,重点区域实行禁烧建立多元化、多渠道的投入机制,采取“市-县-镇-村-组”整体联动巡护, 对重点区域采取分片管理,责任到人。分片管理有助于分大划细,层层管理。充分发挥村民组织的作用,严防死守,确保不发生焚烧秸秆现象,并严格奖惩措施,强化责任追究。

3.4 突出重点,严格执法

一是提出预警机制,应由环保局、农林局、公安局联合发布秸杆焚烧预警。切实履行执法监督职责,对直接责任人进行教育或处罚;对造成重大污染事故、财产遭受重大损失或者导致人身伤亡的,要依法追究有关责任人员的刑事责任。二是建立督察组,督促检查落实情况。三是建立报告制度,采取24小时报告制度。四是利用卫星遥感技术,定点定时监督。

3.5 政府补贴和帮扶

政府在加强监督巡查的同时,要对未焚烧的区域实行奖惩制度。同时加强技术帮扶,针对秸秆的种类不同,分类处理,提高利用率。如积极推广小麦低茬收割、小麦秸秆捡拾打捆、带状旋耕以及秸秆根茬还田、小麦秸秆压块饲料等综合利用技术,从经济上解决秸秆焚烧及次生污染问题。