麦秸秆烘焙预处理研究开题报告

全文总字数：2136字

1. 研究目的与意义

研究麦秸秆烘焙预处理技术，可以提高人类对于生物质能的认识与利用水平。

在当前严峻的能源形式与环境问题面前，开发与使用如麦秸秆之类的生物质能，不仅可以充分利用起原来仅仅用于直接焚烧或者废弃的秸秆资源，保护了环境（提高了大气质量），节省了堆放秸秆的空间，而且可以节省大量不可再生的化石能源。

值得一提的是，生物质的燃烧几乎不产生污染，使用工程中几乎没有so₂产生，产生的co₂气体与植物生长过程中需要吸收大量co₂在数量上保持平衡，被称之为co₂的中性燃料。

2. 国内外研究现状分析

国外研究现状 生物质烘焙预处理技术最早出现在20世纪30年代的法国，Chen等对烘焙过程的特点烘焙产品的特性、烘焙对气体成分和气化效率的影响做了一系列的实验，研究结果表明: 在烘焙过程中，生物质的含水量会减少，木质纤维结构会被破坏。Couhert等探究了木屑在烘焙前后元素组成、工业分析的变化情况，发现烘焙预处理不仅可以大大降低生物质的水分含量和氧气含量，而且其低位热值也得到了显著提高。Prins 等以柳枝、稻草、落叶松等为原料，在230~300℃温度下，研究了生物质的烘焙过程动力学参数以及产物的特性，发现在烘焙过程中生物质的H和O含量降低，C含量增加，N含量基本保持不变，这是因为在烘焙过程中主要发生脱水和脱羧基反应产生水蒸气和CO₂，还有其它易挥发性物质。Pentananunt等对比了木材在烘焙前后的燃烧特性，发现烘焙过后的木材产生的烟气会更少。Felfli等对木煤球进行了烘焙实验，发现烘焙后的煤球产量在43~94%之间，产生的能量范围在50~97% 之间，而且烘焙后的煤球热值增加约15%，平衡水分减少约73%。Arias等对木本生物质（桉树）进行了烘焙实验，对生物质原料易磨性和处理后的样品进行比较和煅烧过程的观察后，发现其可磨性得到了改善。Phanphanich等对松木片和采伐剩余物在225~300℃下进行了烘焙实验，发现随着烘焙温度的增加，研磨烘培后的生物质所需的能量明显降低，且在300℃烘焙温度下，研磨烘培后的生物质所需的能量降低至24kWh /t。

国内研究现状

赵辉等研究了4种不同类型的生物质烘焙实验，研究结果表明: 4 种生物质的低位热值随着烘焙温度的升高而增加，生物质固体和能量产率却随着烘焙温度的升高而降低。王贵军在200~300℃温度下对4种典型的农业生物质秸秆（棉花秆、小麦秆、稻秆以及油菜秆）进行了烘焙预处理实验，发现经过烘焙预处理后的生物质体积明显减小，可磨性有了很大的改善并且具有疏水性，这不仅降低储存运输成本也有利于降低制粉能耗。陈青等研究了生物质的烘焙过程、烘焙固体产物特性以及烘焙对合成气品质和气化效率的影响，发现生物质烘焙过程能够降低生物质的含水量、破坏木质纤维的结构，从而有利于原料的储存、运输和其他后续处理过程，烘焙固体产物能够提高生物质的能量密度、降低生物质的O/C比，从而有利于改善合成气的品质。郭秀娟等通过红外固体压片法对不同烘焙处理的纤维素的微观结构进行了分析，发现烘焙预处理并没有改变纤维素基本结构框架，但能改变官能团的数量。郝宏蒙等采用恒温恒湿箱研究了烘焙秸秆的吸水特性以及烘焙温度对秸秆平衡吸水率的影响规律，发现烘焙温度越高，吸水速率越慢，平衡吸水率越低，经过 260℃ 烘焙预处理，相比原样其平衡吸水率降低了40% 。朱波等以稻秆和棉秆为研究对象，采用热重后生物质的红外联用方法研究了烘焙预处理对生物质特性的影响，结果表明：烘焙C 含量明显提高，O含量有效降低，能量密度提高; 产物红外分析中的含氧官能团含量减少，半纤维素形成一系列的酸、醇等物质及 CO、CO₂等气体，烘焙产物热重燃烧特性实验证明烘焙提升了生物质燃烧性能，使得其着火点降低，更易燃烧，同时放热量也明显提高。

3. 研究的基本内容与计划

本课题的具体研究内容包括：

（1）综述生物质能利用现状，综述当前麦秸秆能源化利用及其研究现状；

（2）学会操作使用元素分析、工业分析、发热量分析、灰熔点分析及热重分析等相关设备，选取麦秸秆为研究对象，分析其基本燃料特性、烘焙特性及相关动力学。

4. 研究创新点

首先完成前期必要实验，然后对于得到的相关的数据资料，对麦秸秆的烘焙预处理有一定的研究。