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基于离散元法的玉米秸秆球磨预处理放大仿真研究
1
作者 肖卫华 刘烙阳 +3 位作者 谭玉凤 林昊 张慧 贾惜文 《农业机械学报》 北大核心 2026年第1期378-385,共8页
为了更好地推动秸秆球磨预处理技术应用,评估球磨预处理工艺实现放大生产的可行性,通过离散元法仿真模拟预测规模放大的秸秆球磨预处理中的能耗,并验证球磨规模放大后的预处理效果。将实验室规模的CJM-SY-B型振动球磨机筒体尺寸按容积放... 为了更好地推动秸秆球磨预处理技术应用,评估球磨预处理工艺实现放大生产的可行性,通过离散元法仿真模拟预测规模放大的秸秆球磨预处理中的能耗,并验证球磨规模放大后的预处理效果。将实验室规模的CJM-SY-B型振动球磨机筒体尺寸按容积放大24倍后建立三维几何模型,导入EDEM软件,通过输入玉米秸秆初始和球磨后的物理属性参数仿真模拟得到球磨机内部的碰撞能量耗散情况,来估算放大后的球磨能耗;同时,对比了两种规模下仅球磨预处理的玉米秸秆粒径及酶解产糖浓度,验证了秸秆球磨工艺放大后的预处理效果。结果表明仿真预测能耗为1.48 kW·h/kg,实际能耗为1.65 kW·h/kg,预测相对误差为10.3%,实验室规模与规模放大后的球磨玉米秸秆粒径跨度仅相差0.8%,酶解产生的总单糖质量浓度分别为85.5 g/L和88.5 g/L,表明玉米秸秆的酶解效果未因球磨规模放大而发生明显变化。本研究证明利用离散元法对玉米秸秆球磨进行放大仿真是可行的,为实现秸秆球磨工艺放大应用提供一定的理论参考和技术支持。 展开更多
关键词 玉米秸秆 球磨 离散元法
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微生物预处理玉米秸秆制备功能生物炭强化水中磷酸盐去除性能的研究
2
作者 张欢 梁海 +3 位作者 唐初阳 郑伟强 李先春 王觅竹 《可再生能源》 北大核心 2026年第2期156-162,共7页
文章利用不同微生物菌剂预处理玉米秸秆并制备生物炭,通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪等仪器对不同生物炭前驱体及生物炭进行了表征分析,通过磷酸盐吸附实验研究了不同生物炭的吸附能力。研究结果表明:微... 文章利用不同微生物菌剂预处理玉米秸秆并制备生物炭,通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪等仪器对不同生物炭前驱体及生物炭进行了表征分析,通过磷酸盐吸附实验研究了不同生物炭的吸附能力。研究结果表明:微生物预处理可以提高生物炭对磷酸盐的吸附能力,合成微生物菌群预处理玉米秸秆制备的生物炭(PC-BC)对磷酸盐的吸附效果最好,吸附平衡时磷酸盐溶液的质量浓度为12.3mg/L,对磷酸盐的平衡吸附容量可达43.85 mg/g,磷酸盐去除率高达87.70%。通过等温吸附和吸附动力学实验发现,PC-BC对磷酸盐的吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型,动力学数据更符合准二级动力学模型,磷酸盐和生物炭活性位点之间存在化学相互作用。 展开更多
关键词 微生物菌剂 玉米秸秆 生物炭 磷酸盐 吸附
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流固耦合下生物质致密成型机振动单元设计及试验
3
作者 杜霄辰 杨贤勇 +1 位作者 范春茂 马彦华 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第2期256-261,共6页
为实现生物质振动压缩,以偏置式曲柄滑块机构为核心设计机械式振动单元,由于滑块的往复运动会挤压一侧滑轨,使得滑轨滑块间磨损加剧,影响振动单元的稳定性。针对该问题,提出在滑轨上加工“爪形油路”,将高压油注入其中,使滑块与滑轨间... 为实现生物质振动压缩,以偏置式曲柄滑块机构为核心设计机械式振动单元,由于滑块的往复运动会挤压一侧滑轨,使得滑轨滑块间磨损加剧,影响振动单元的稳定性。针对该问题,提出在滑轨上加工“爪形油路”,将高压油注入其中,使滑块与滑轨间产生动压油膜,滑块在动压油膜的作用下沿滑轨运动;建立偏置式曲柄滑块机构与油膜的三维模型,基于流固耦合的方法分析动压油膜对滑轨上应力的分散作用;通过空载和致密成型试验验证振动单元工作可靠性。试验结果表明:在偏置式曲柄滑块机构上引入动压油膜后,系统扭矩波动幅度显著降低,在10 Hz、15 Hz和20 Hz振动频率下分别减少约23.1%、48.1%和37.0%。该结构可有效提升振动系统稳定性,为后续研究和优化提供依据。 展开更多
关键词 生物质致密成型机 振动单元 偏置式曲柄滑块 动压油膜 流固耦合
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造纸污泥与玉米秸秆共热解特性及动力学分析
4
作者 郭亚东 林晓娜 +2 位作者 陈晓云 唐彬彬 付鹏 《可再生能源》 北大核心 2026年第1期25-32,共8页
为探究造纸污泥与玉米秸秆的共热解特性,文章对造纸污泥、玉米秸秆及其混合物进行了热重分析试验,并采用Coats-Redfern积分法对热解过程进行动力学分析。结果表明:造纸污泥与玉米秸秆的热解特性存在显著差异。在800℃时,造纸污泥的残余... 为探究造纸污泥与玉米秸秆的共热解特性,文章对造纸污泥、玉米秸秆及其混合物进行了热重分析试验,并采用Coats-Redfern积分法对热解过程进行动力学分析。结果表明:造纸污泥与玉米秸秆的热解特性存在显著差异。在800℃时,造纸污泥的残余率较玉米秸秆高36.59%,但其活化能低于玉米秸秆24.97 kJ/mol,最大失重速率也较玉米秸秆低16.78%/min。随着玉米秸秆在混合物中所占比例从20%提高至80%,起始分解温度由259.9℃升至281.8℃,最大失重速率由5.29%/min增至15.36%/min,残余率由56.25%降至34.09%,活化能由56.66 kJ/mol升至71.27 kJ/mol。通过对比热重(TG)理论值与试验值发现,造纸污泥与玉米秸秆在共热解过程中存在相互作用,该作用对低温区的热解过程表现为抑制,而对高温区的分解过程则具有促进作用。当玉米秸秆添加量为60%时,两者间的相互促进作用尤为显著。 展开更多
关键词 造纸污泥 玉米秸秆 共热解 动力学 相互作用
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亚临界水解菌菇渣制备腐殖质的工艺优化及产物特性
5
作者 刘彭如 蔡梦萌 +4 位作者 黄善创 蓝秋珊 李卫国 时群太 廖丹葵 《农业环境科学学报》 北大核心 2026年第2期503-513,共11页
为探讨亚临界水解菌菇渣制备腐殖质的最佳工艺,本研究以菌菇渣为原料,通过酸溶剂与碱溶剂对菌菇渣进行亚临界水解处理,利用单因素实验分别考察了时间、温度、pH值和料液比对水解率的影响,并结合正交实验进一步优化了水解的工艺条件。采... 为探讨亚临界水解菌菇渣制备腐殖质的最佳工艺,本研究以菌菇渣为原料,通过酸溶剂与碱溶剂对菌菇渣进行亚临界水解处理,利用单因素实验分别考察了时间、温度、pH值和料液比对水解率的影响,并结合正交实验进一步优化了水解的工艺条件。采用紫外光谱、三维荧光光谱和傅里叶红外光谱等手段对水解产物的结构进行表征。实验结果表明,最优水解工艺条件为温度260℃、时间120 min、pH 9、料液比1∶12,此时菌菇渣的水解率可达63.47%。水解产物的表征结果显示,经过亚临界水解后,菌菇渣中的多糖、蛋白质和木质素被协同降解生成单糖、小分子及芳香族化合物,提高了菌菇渣的腐殖化程度。 展开更多
关键词 亚临界水解 菌菇渣 腐殖质 纤维素 木质素
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活性炭催化重整秸秆热解挥发分制酚类化合物
6
作者 黄峰 徐静 +1 位作者 窦金孝 余江龙 《可再生能源》 北大核心 2025年第11期1421-1427,共7页
文章以活性炭为催化剂,催化秸秆类生物质(大豆秸秆、玉米秸秆)热解挥发分重整制酚类化合物,研究了催化剂对液体产物产率、液体产物组成及液体产物中酚类化合物含量的影响规律,并分析了催化剂的催化机理。研究结果表明:秸秆类生物质热解... 文章以活性炭为催化剂,催化秸秆类生物质(大豆秸秆、玉米秸秆)热解挥发分重整制酚类化合物,研究了催化剂对液体产物产率、液体产物组成及液体产物中酚类化合物含量的影响规律,并分析了催化剂的催化机理。研究结果表明:秸秆类生物质热解挥发分经活性炭催化重整后,气体产物产率增加、液体产物产率减小;当热解温度为500℃时,大豆秸秆和玉米秸秆热解的液体产物产率最大,分别为43.9%和42.9%,挥发分经活性炭催化重整后,液体产物产率分别降至30.1%和37.9%;但热解挥发分经催化重整后,液体产物中的脂肪族化合物占比降低,芳香族化合物占比升高,当热解温度为500℃时,大豆秸秆和玉米秸秆热解液体产物中芳香族化合物的相对含量分别增加了10.0%和9.7%,液体产物中酚类化合物的占比明显升高,最高相对含量分别达到42.9%和55.1%。 展开更多
关键词 秸秆 活性炭 催化重整 液体产物 酚类化合物
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烘焙玉米秸秆成型及燃烧特性试验研究
7
作者 栾积毅 刘壮 +3 位作者 罗瑶 韩平 徐康润 邵东伟 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第5期184-192,共9页
为研究不同烘焙参数对生物质成型及燃烧特性的影响,以玉米秸秆为原料,获得不同烘焙参数下的烘焙产物。在不添加黏结剂的条件下将烘焙产物压缩成型,分析其密度、吸水性和抗跌碎性,并利用同步热分析仪对成型燃料进行燃烧试验,计算其着火... 为研究不同烘焙参数对生物质成型及燃烧特性的影响,以玉米秸秆为原料,获得不同烘焙参数下的烘焙产物。在不添加黏结剂的条件下将烘焙产物压缩成型,分析其密度、吸水性和抗跌碎性,并利用同步热分析仪对成型燃料进行燃烧试验,计算其着火温度、燃尽时间、燃尽温度、综合燃烧特性指数。结果表明:烘焙可以改善玉米秸秆成型燃料的理化和燃烧特性。同一烘焙时间,随温度升高,成型密度逐步增加,吸水率下降,抗跌碎率略有下降,着火温度、燃尽时间和燃尽温度逐渐增加,综合燃烧特性指数先上升再减小;同一烘焙温度,随时间延长,成型密度增加,吸水率下降,抗跌碎率先升高再下降,着火温度、燃尽时间和燃尽温度先上升再略有下降,综合燃烧特性指数先下降再略有上升。烘焙温度为260℃,烘焙时间为20 min时,成型效果最好;烘焙温度为260℃,烘焙时间为10 min时,燃烧特性最好。 展开更多
关键词 生物质 玉米秸秆 烘焙 热重分析 燃烧特性
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河南省小麦根茬资源分布及能源化利用潜力分析
8
作者 潘晓慧 杨乐 +4 位作者 李耀东 李刚 刘新新 贺超 焦有宙 《可再生能源》 北大核心 2025年第5期577-584,共8页
文章通过综合调研、实验测试和统计分析,对河南省小麦根茬资源的分布特征、燃烧特性以及能源化利用潜力进行了深入分析。研究结果显示:河南省小麦根茬理论资源量为5430.4万t,可收集资源量为3964.2万t,可折算为2391.1万t标准煤,其中驻马... 文章通过综合调研、实验测试和统计分析,对河南省小麦根茬资源的分布特征、燃烧特性以及能源化利用潜力进行了深入分析。研究结果显示:河南省小麦根茬理论资源量为5430.4万t,可收集资源量为3964.2万t,可折算为2391.1万t标准煤,其中驻马店、商丘、周口和南阳4市的根茬资源较为丰富,约占河南省根茬资源理论总量的1/2;对河南省不同地区的小麦根茬样品进行工业分析,得到其灰分含量为10.30%~16.30%,挥发分含量为62.78%~69.10%,固定碳含量为8.50%~14.74%,热值为17.10~18.31 MJ/kg,可能源化利用的小麦根茬资源的总热量为6.99×1011MJ。小麦根茬资源的分布情况和能源化利用潜力的初步分析可为小麦根茬资源的合理开发和利用提供重要的参考和依据。 展开更多
关键词 河南省 小麦根茬 资源分布 工业分析 燃烧特性 能源化
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不同粒径玉米秸秆对鸡粪厌氧发酵过程与产气性能影响规律研究
9
作者 邢向欣 李靖 +3 位作者 吴景贵 赵国明 裴海林 袁存亮 《农业与技术》 2025年第9期53-57,共5页
为研究不同粒径玉米秸秆(0.25cm、0.5cm、1cm、2cm)在不同发酵浓度(8%、12%、14%)下与鸡粪混合厌氧发酵的产气规律。通过实验室自制厌氧发酵反应器试验,进行厌氧产气性能测定。结果表明:不同粒径玉米秸秆与鸡粪混合厌氧发酵时浓度在8%~... 为研究不同粒径玉米秸秆(0.25cm、0.5cm、1cm、2cm)在不同发酵浓度(8%、12%、14%)下与鸡粪混合厌氧发酵的产气规律。通过实验室自制厌氧发酵反应器试验,进行厌氧产气性能测定。结果表明:不同粒径玉米秸秆与鸡粪混合厌氧发酵时浓度在8%~14%的区间范围内,厌氧产气情况会随粒径的减少与浓度的降低而升高,当玉米秸秆粒径为0.25cm,发酵浓度为8%时,与鸡粪混合发酵累积产气量最高,可达3872mL,最高日产气量可维持在274mL,且纤维素及半纤维素降解率可达44.91%与21.30%。由此可见,针对鸡粪厌氧发酵时,选取较低发酵浓度并添加小粒径玉米秸秆会促进厌氧发酵进程,并且添加玉米秸秆还可调节厌氧环境下的碳氮比,提高厌氧产气能力。 展开更多
关键词 玉米秸秆 鸡粪 不同粒径 厌氧产气能力
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玉米秸秆热解衍生生物炭稳定性及其改良土壤效果评估 被引量：2
10
作者 任思豪 付永坤 +3 位作者 郭春春 李欢 周宇光 魏泉源 《农业工程学报》 北大核心 2025年第14期255-264,共10页
为推动玉米秸秆能源化利用并增强土壤肥力,该研究以玉米秸秆为原料,运用热重分析仪和热重-红外联用仪,系统研究原料热解过程中质量损失特性及其挥发分动态释放规律;采用热转化技术制备生物炭,探究不同热解终温(300、400、500、600和700... 为推动玉米秸秆能源化利用并增强土壤肥力,该研究以玉米秸秆为原料,运用热重分析仪和热重-红外联用仪,系统研究原料热解过程中质量损失特性及其挥发分动态释放规律;采用热转化技术制备生物炭,探究不同热解终温(300、400、500、600和700℃)条件下生物炭的碳含量及其稳定性;并通过实验室规模生物炭土壤改良试验,评估不同热解温度生物炭对土壤改良效果影响。热解试验结果表明,CO_(2)释放是热解过程中原料质量损失的主因,提高升温速率会导致热解过程受阻。与玉米秸秆原料相比,生物炭样品碳含量显著提高了35.32%~59.69%(P<0.05),且当热解终温超500℃时,生物炭的芳香结构更为发达,稳定性也得到提升。生物炭土壤改良试验结果表明,与未添加生物炭土壤的对照组相比,300、500和700℃制备的生物炭分别在提升土壤总氮、总磷和总钾含量方面提升效果最佳,分别提升了39.21%、39.52%和60.32%;700℃制备的生物炭对土壤总碳和无机碳提升效果最佳,分别为47.04%和30.02%;600℃制备的生物炭对土壤有机碳提升效果最佳,为58.38%。因此,在生物炭改良土壤的实际应用中,应结合土壤的原始理化性质,并综合考虑生物炭的碳固存潜力及其对土壤养分的提升效果,选择适宜热解温度条件下制备的生物炭。 展开更多
关键词 玉米秸秆 生物炭 稳定性 农田土壤 碳固存
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预处理方法对异源近红外秸秆营养成分速测模型的影响 被引量：1
11
作者 王鑫磊 韩鲁佳 +5 位作者 杨增玲 肖卫华 王婕妤 于涞源 戴嘉伟 朱礼强 《农业工程学报》 北大核心 2025年第9期216-226,共11页
光谱预处理方法(preprocessing method,PM)与基于不同应用场景近红外仪器的秸秆营养成分速测模型存在适配性差异,需深入探索不同PM及其组合对异源数据模型影响差异及其机理。该研究收集了250个秸秆样本及其营养成分信息,采用实验室级和... 光谱预处理方法(preprocessing method,PM)与基于不同应用场景近红外仪器的秸秆营养成分速测模型存在适配性差异,需深入探索不同PM及其组合对异源数据模型影响差异及其机理。该研究收集了250个秸秆样本及其营养成分信息,采用实验室级和工程在线2种用途近红外仪器采集光谱数据,基于去趋势变换、多元散射校正、标准正态变量变换、Savitzky-Golay卷积平滑和Savitzky-Golay卷积一阶导数5种PM方法及其组合构建了156个预测模型,多维度可视化表征了不同PM及其组合对不同仪器数据及其模型的影响,解析了不同模型隐含的官能团信息差异。结果表明,秸秆近红外光谱自相关存在显著波段特异性,可分为10000~7100、7100~5300和5300~4000 cm^(-1) 3个区间;PM通过增强与目标化学成分相关特征波段权重优化模型,但仅有部分PM及其组合能显著提高模型精度;秸秆碳元素近红外预测模型精度最高,而碳氮比最低;仪器差异会导致PM响应机制分化,实验室级仪器采用单一PM如多元散射校正、Savitzky-Golay卷积平滑即可使秸秆碳元素与氮元素模型达到最优,而工程在线仪器则需联合去趋势变换与其他PM的组合提升模型质量。研究可为秸秆营养成分速测技术及工程在线仪器推广提供数据模型与理论支撑。 展开更多
关键词 农作物秸秆 近红外光谱 预处理方法 实验室光谱仪器 工程在线光谱仪器
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不同烘焙预处理条件对竹屑颗粒可磨性的影响 被引量：1
12
作者 陈剑峰 成伟 +5 位作者 张俊杰 蒋好 李赓 田旭 邵敬爱 陈汉平 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期237-246,共10页
生物质本身可磨性差,原料磨细制粉困难,而烘焙是清洁高效的预处理方法之一。该研究以竹屑颗粒作为原料,探究了不同烘焙温度与氧气浓度对生物质基本理化性质、可磨性与粒度分布的影响。结果表明:随着焙烧温度和氧浓度的提高,样品的热值... 生物质本身可磨性差,原料磨细制粉困难,而烘焙是清洁高效的预处理方法之一。该研究以竹屑颗粒作为原料,探究了不同烘焙温度与氧气浓度对生物质基本理化性质、可磨性与粒度分布的影响。结果表明:随着焙烧温度和氧浓度的提高,样品的热值提升明显,且烘焙后样品的H/C比和O/C比下降明显;在傅里叶红外光谱分析中,烘焙生物质的主要官能团的典型峰峰值随着烘焙程度的加深而下降;烘焙程度的加深也有助于样品可磨性的提升,烘焙后样品的哈氏可磨指数明显提升;烘焙预处理同样能改善研磨后样品的粒度分布,但会使样品的均匀性降低;采用响应面分析进一步优化试验,得到竹屑颗粒最佳烘焙条件为:270℃左右的烘焙温度、10%左右的氧气浓度。该研究结果将为竹屑颗粒的进一步高质化利用提供理论参考。 展开更多
关键词 烘焙 生物质 可磨性 粒度分析 响应面分析
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河南省小麦秸秆资源化利用的减排效应与生态补偿机制 被引量：2
13
作者 宋博 邢弘育 +1 位作者 张盼盼 张丹 《资源科学》 北大核心 2025年第5期1050-1062,共13页
【目的】探讨小麦秸秆资源化利用的减排效应和生态补偿机制,能够为减少农业碳排放提供参考和理论支持,进一步推动小麦秸秆全量化利用,促进农业绿色低碳发展。【方法】运用生命周期评价法研究2023年河南省小麦秸秆不同资源化利用方式的... 【目的】探讨小麦秸秆资源化利用的减排效应和生态补偿机制,能够为减少农业碳排放提供参考和理论支持,进一步推动小麦秸秆全量化利用,促进农业绿色低碳发展。【方法】运用生命周期评价法研究2023年河南省小麦秸秆不同资源化利用方式的碳减排效应,并在不同资源化利用结构情景下预测2033年的碳减排潜力,最后提出相应的加强秸秆资源化利用的奖惩双线生态补偿机制。【结果】①2023年河南省小麦秸秆资源化利用碳减排量为157.52万t,其中燃料化利用的替代减排效应最大,为110.68万t。②针对2033年河南省小麦秸秆资源化利用减排潜力进行情景预测,结果表明,在小麦秸秆燃料化利用占比提升20%的情况下,碳减排量最高,预计为1043.21万t;在小麦秸秆资源化利用比例按照当前状况保持不变的情况下,碳减排量最低,预计为161.48万t。③2023年洛阳市等6个地区为受偿地级市,郑州市等12个地区为补偿地级市,河南省补偿资金对受偿资金的覆盖率达到了96.32%。奖惩双线生态补偿机制通过“奖优罚劣”的方式能够对河南省小麦秸秆资源化利用产生良好的激励效果,并在横向生态补偿中有效减轻了财政压力。【结论】在碳减排方面,未来河南省小麦秸秆资源化利用的空间十分广阔,且燃料化利用的碳减排潜力最为突出。河南省应加强生态补偿,并辅以相应的配套措施,为小麦秸秆资源化利用提供保障。 展开更多
关键词 小麦秸秆 资源化利用 碳减排 生态补偿机制 生命周期评价法 河南省
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生物质气化过程中焦油减量研究进展 被引量：2
14
作者 徐乃光 刘涛涛 +4 位作者 宋薇 聂文文 王雪可 严兆晨 王昌松 《化工进展》 北大核心 2025年第11期6174-6186,共13页
生物质气化作为清洁能源技术,因其可高效转化生物质为高热值合成气而受到关注。然而,焦油的产生严重影响气化效率和合成气质量。本文介绍了生物质焦油的定义、分类及其形成机理,综述了现阶段通过调整生物质特性、操作条件和添加催化剂... 生物质气化作为清洁能源技术,因其可高效转化生物质为高热值合成气而受到关注。然而,焦油的产生严重影响气化效率和合成气质量。本文介绍了生物质焦油的定义、分类及其形成机理,综述了现阶段通过调整生物质特性、操作条件和添加催化剂来减少焦油的研究进展。文献调研表明:生物质的木质素含量、粒径及含水率均影响焦油产生;气化炉型优化、气化温度提高和蒸汽、氧气等气化剂的使用都有助于减少焦油并提高合成气质量;加压操作在大规模气化中表现出潜力,但在小规模气化中可能会增加焦油产生。催化剂(如白云石、橄榄石和镍基催化剂)虽在焦油裂解中效果显著,但面临失活和成本高的挑战。此外,本文还介绍了微波辅助与化学链气化结合技术及碳化硅膜与催化剂联用的新方法,这些创新技术展现出显著的减焦优势和潜在应用前景。未来研究应专注于催化剂的长效性、低成本制备及新型技术的开发,以高效减少焦油并推动生物质气化的可持续发展。 展开更多
关键词 生物质 气化 焦油 合成气 焦油减量
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玉米秸秆汽爆设备设计及试验 被引量：1
15
作者 陈文成 袁存亮 +3 位作者 李慧颖 张重 陈泽昊 赵国明 《现代农业科技》 2025年第8期156-161,169,共7页
为有效利用废弃玉米秸秆,设计并开发出一款玉米秸秆汽爆设备。该设备在一定条件下可实现玉米秸秆瞬间爆破,有效破坏秸秆细胞壁物质,使纤维素、半纤维素得到初步降解(纤维素含量由34.5%降低到23.4%,半纤维素含量由23.6%降低到18.5%),同... 为有效利用废弃玉米秸秆,设计并开发出一款玉米秸秆汽爆设备。该设备在一定条件下可实现玉米秸秆瞬间爆破,有效破坏秸秆细胞壁物质,使纤维素、半纤维素得到初步降解(纤维素含量由34.5%降低到23.4%,半纤维素含量由23.6%降低到18.5%),同时还能使秸秆中还原性糖含量由1.3%提高到6.4%。将汽爆后的玉米秸秆作为反刍牲畜饲料使用,其利用率大幅提高。玉米秸秆汽爆设备的研发为玉米秸秆无害化利用提供了新的解决方式。 展开更多
关键词 玉米秸秆 蒸汽爆破 力学仿真分析
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新型玉米秸秆生物质炭制备工艺优化 被引量：1
16
作者 肖恋 刘树信 +4 位作者 李星如 张家瑜 熊英伟 吕瑞 赵樊 《农业工程》 2025年第7期66-71,共6页
秸秆炭化制备生物质炭是其资源化利用的重要途径之一,但目前制备生物质炭的方式仍存在能耗高、性能单一、不能充分利用生物质资源等问题。对秸秆进行破碎-破壁-膨化-炭化4阶段处理后,制备得到部分炭化的新型秸秆生物质炭;对各处理阶段... 秸秆炭化制备生物质炭是其资源化利用的重要途径之一,但目前制备生物质炭的方式仍存在能耗高、性能单一、不能充分利用生物质资源等问题。对秸秆进行破碎-破壁-膨化-炭化4阶段处理后,制备得到部分炭化的新型秸秆生物质炭;对各处理阶段样品的微观形貌、结构、营养元素及微量元素含量等进行对比分析,并优化炭化阶段的温度、时间等指标,得到新型秸秆生物质炭的最佳制备工艺为破碎-破壁-膨化-炭化(300℃,10 min)。在该工艺条件下,所得新型秸秆生物质炭不仅保留秸秆中原生有机质,还兼具生物质炭吸附性能;使其在还田后不仅能提高土壤肥力,还能通过丰富的孔隙保持土壤水分,钝化重金属,促进土壤微生物繁殖,从而多维度提高土壤质量,为秸秆资源化利用提供高效、环保的新途径。 展开更多
关键词 秸秆 生物质炭 炭化 制备工艺 资源化利用
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竹屑添加香菇废菌棒颗粒燃料性能及燃烧动力学分析
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作者 马卓辉 刘圣勇 +4 位作者 吕腾飞 徐延伸 青春耀 陶红歌 黄黎 《农业工程学报》 北大核心 2025年第19期245-252,共8页
为研究香菇废菌棒颗粒燃料化利用性能,该研究以高灰分、低热值的香菇废菌棒(M1)与高热值、低灰分的竹屑(M2)为原料,通过同步热分析TG-DSC(thermogravimetric analysis-differential scanning calorimetry)技术探究不同配比混合生物质颗... 为研究香菇废菌棒颗粒燃料化利用性能,该研究以高灰分、低热值的香菇废菌棒(M1)与高热值、低灰分的竹屑(M2)为原料,通过同步热分析TG-DSC(thermogravimetric analysis-differential scanning calorimetry)技术探究不同配比混合生物质颗粒燃料的热转化特性。设置4组混合比例:M3(M1∶M2=6∶4)、M4(M1∶M2=7∶3)、M5(M1∶M2=8∶2)、M6(M1∶M2=9∶1),系统分析燃烧性能、放热量、协同效应及动力学参数。结果表明:竹屑添加显著降低燃烧残留量(M3~M6残留量26.63%~36.90%,优于纯M1的37.22%);综合燃烧特性指数S的排序为M2(2.12)>M4(1.64)>M3(1.59)>M1(1.41)>M5(1.29)>M6(1.22),表明竹屑占比提升可改善燃烧效率。DSC分析显示混合燃料放热量随竹屑比例增加而升高M2(16332J/g)>M3(15425J/g)>M4(15270J/g)>M5(14214J/g)>M6(13482J/g)>M1(13022J/g)。协同效应分析表明,M4协同参数最高,燃烧过程协同作用显著。动力学研究表明,竹屑比例降低(M3到M6)导致活化能升高,指前因子数据表明而M3反应速率最快,其次为M4。综合考虑燃烧性能、协同效应及原料成本,推荐M4(7:3)为最优配比,其兼具高热值(15270J/g)、低残留(28.23%)及高效燃烧特性,为农林废弃物颗粒燃料化利用提供了理论依据与技术参考。 展开更多
关键词 生物质燃料 TG-DSC 协同效应 活化能 燃烧特性
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热解温度及时间对生物炭理化性质及吸附性能的影响
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作者 吕志伟 李冬梅 +4 位作者 金梅娟 张燕辉 陶玥玥 周新伟 王海候 《中国农业科技导报(中英文)》 北大核心 2025年第2期211-217,共7页
为探究生物炭理化性质及吸附性能对热解温度及时间的响应规律,明确不同热解温度下制备生物炭的适宜时间,以园林废弃树枝为原料,在常规热解温度450、650℃下,分别设置12、24、36、48、60 min共5个热解时间,分析不同热解温度下热解时间对... 为探究生物炭理化性质及吸附性能对热解温度及时间的响应规律,明确不同热解温度下制备生物炭的适宜时间,以园林废弃树枝为原料,在常规热解温度450、650℃下,分别设置12、24、36、48、60 min共5个热解时间,分析不同热解温度下热解时间对生物炭产率、pH、灰分、芳香性、亲水性、极性、碘吸附值的影响规律及异同性。结果表明,随热解时间的增加,生物炭产率不断降低,在450℃下,与热解12 min处理相比,热解24、36、48、60 min处理下的生物炭产率显著降低,但这些处理间差异不显著;650℃下也呈现出一致的变化规律。随着热解时间的增加,生物炭的pH、灰分含量、芳香性不断升高,亲水性和极性则表现为不断降低,在450℃下,各指标在热解48、60 min处理下差异较小或无显著差异;在650℃下,热解24、36、48、60 min处理间生物炭的pH无显著差异,热解36、48、60 min处理间生物炭的灰分含量、芳香性、亲水性和极性无明显变化。随着热解时间的增加,生物炭对碘的吸附值不断增加,在450℃下,热解48、60 min处理下生物炭的碘吸附值最大,显著高于其他处理;在650℃下,热解36、48、60 min处理下,热解时间对生物炭碘吸附值无显著影响。基于生物炭理化性质及吸附性能变化规律,在450℃下制备生物炭所需的热解时间不宜低于48 min,在650℃下的热解时间不宜低于36 min,超过以上时间,热解时间对生物炭性质及功能的影响显著降低。 展开更多
关键词 生物炭 热解温度 热解时间 理化性质 吸附性能
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高湿高脂废弃物产富氢水热油过程的智能建模与响应行为解析
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作者 刘项杰 袁巧霞 曹红亮 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第5期270-279,共10页
为构建水热生物油氢含量高预测精度、强泛化能力的预测模型,深入探讨生物质水热转化规律和机制,以文献中收集的243组病死畜禽、藻类等高湿高脂废弃物水热制备富氢生物油试验数据为基础,采用随机森林和极端梯度提升树2类高适配性机器学... 为构建水热生物油氢含量高预测精度、强泛化能力的预测模型,深入探讨生物质水热转化规律和机制,以文献中收集的243组病死畜禽、藻类等高湿高脂废弃物水热制备富氢生物油试验数据为基础,采用随机森林和极端梯度提升树2类高适配性机器学习算法,建立高精宽域的水热生物油氢含量预测模型(R2>0.93);基于数学预测模型,采用可解释技术(Shapley additive explanations,SHAP)及局部依赖性(partial dependence plot,PDP)分析方法,解析水热成油条件的贡献度、局部依赖性响应行为及其互作耦合规律。结果表明:高湿高脂废弃物中的脂质含量与氢含量是制备富氢生物油的决定性因素,二者对油相中氢的富集贡献度排名位居前二,能显著影响油相中氢的积累;随着原料氢含量的增加,油相中氢含量得到提升,表明富氢原料为制备富氢生物油提供了便利条件,提升效果最高可达4%,而原料高位热值是生物油富氢行为的主要抑制因素,抑制作用高达4%。此外,从特征类别间的互作关系来看,元素信息、工业信息及生物质组分信息间的耦合作用强烈,但原料特性与操作条件间的局部耦合作用较小。 展开更多
关键词 数据驱动 机器学习 随机森林 极端梯度提升树 生物油 热值
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玉米秸秆炭混合国槐生物质育苗钵物理特性研究
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作者 刘菲 王婷 +3 位作者 白宇佳 田一博 张静 孟华菊 《太阳能学报》 北大核心 2025年第11期783-791,共9页
将玉米秸秆炭化后与国槐废弃物混合制成生物质育苗钵,采用响应面法分析成型温度、压力、粘结剂比例、原料混合比对育苗钵密度、跌落破损性、承压破损性的影响,应用满意度函数法和多种群遗传算法优化工艺参数,并分析育苗钵对土壤理化特... 将玉米秸秆炭化后与国槐废弃物混合制成生物质育苗钵,采用响应面法分析成型温度、压力、粘结剂比例、原料混合比对育苗钵密度、跌落破损性、承压破损性的影响,应用满意度函数法和多种群遗传算法优化工艺参数,并分析育苗钵对土壤理化特性的影响。结果表明:在温度60~110℃、压力8~18 MPa、粘结剂与原料质量比(0.6~1.3)∶1、玉米秸秆炭含量10%~60%的范围内,育苗钵的密度、跌落破损率和承压破损率分别达到0.908 g/cm^(3)、2.98%和2.68%。最佳工艺参数组合为:温度67℃、压力13.64 MPa、粘结剂与原料质量比0.78∶1、玉米秸秆炭与国槐原料质量比3∶7,在此条件下育苗钵密度为1.032 g/cm^(3),跌落破损率为2.65%,承压破损率为2.34%,与预测值的相对误差分别仅为0.02%、0.01%及0.03%。育苗钵埋入土壤8周后,土壤pH值由8.92降至8.02,土壤速效氮、速效磷和速效钾分别提升57.1、27.0及38.0 mg/kg,玉米秸秆炭混合国槐生物质育苗钵可有效降低土壤pH值并提高土壤肥力。 展开更多
关键词 生物炭 生物质 成型 生物质育苗钵 物理特性 土壤理化特性
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