模拟利用太阳能预处理玉米秸秆压缩成型试验

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不同收获期玉米秸秆挤压力的试验研究

不同收获期玉米秸秆挤压力的试验研究郭颖杰。胡晓丽。刘庆福
不同收获期玉米秸秆挤压力的试验研究
郭颖杰，胡晓丽，刘庆福
（吉林农业大学工程技术学院，吉林长春Ｉ３０１１８）
摘要：研究玉米秸秆的挤压力学性能，可为研制玉米秸秆饲草化联合收获机及其他秸秆加工设备提供不可或缺的基本技术参数。本
试验中，考虑收获期、取样位置、以及挤压速度三个因素理。对玉米秸秆挤压性能的影响，
每个因素取三个水平（表Ｉ）。
表１试验因素水平表
２结果与分析２．１挤压速度对挤压力的影响图１显示了收获后期中部秸秆挤压速度对最大挤压力的影响。从图中可以看出，随着挤压速度的提高，最大挤压力是呈下降趋势的。
图３收获时期对挤压力的影响
基金项目：吉林省教育厅项目（项目编号：２０１０第４３号）；科技部科技人员服务企业行动项目（项目编号：２００９ＧＪＢ０００８）
（下特第４８页）
ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ５
文利用万能试验机测试了玉米秸秆的挤压力学性能，并分析了挤压速度、取样位置和收获期等因素对挤压力的影响。试验结果表明，
挤压力随着挤压速度的提高呈下降趋势；随着收获期的延迟挤压力成增大趋势；根部秸秆挤压力最大，上部秸秆挤压力最小。
关键词：玉米秸秆；挤压力；收获期中图分类号：￥２２５．９１文献标识码：Ａ

秸秆固化成型技术及能源化利用的研究

秸秆固化成型技术及能源化利用的研究韩树明【摘要】我国是以煤为主要能源供应的国家,受资源短缺的制约以及温室气体排放量的限制,推广秸秆固化成型能源产业化显得尤为重要.为此,从我国的一次能源消费现状人手,阐述了秸秆固化成型技术的发展状况,进行了秸秆固化成型燃料市场化运作的经济性分析,提出加快推进秸秆固化成型燃料能源化的建议.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2012(034)012【总页数】5页(P201-205)【关键词】秸秆;固化成型;能源结构;经济性【作者】韩树明【作者单位】健雄职业技术学院机电工程系,江苏太仓215411【正文语种】中文【中图分类】S216.20 引言受经济发展和人口增长的影响，世界能源消费量持续增长。

据2011年6月《BP 世界能源统计年鉴》得出，从2000年全球一次能源消费量93.8亿t油当量到2009年的113.6亿t油当量，10年间能源消费量年均增长率为1.75%左右。

而2010年世界各地区能源消费增长加速，均高于各地区平均水平，2010年全球消费量为120亿t油当量，增幅为5.6%。

从探明的储量来看，石油储量可满足45年的需求，天然气供应可持续60 余年，煤炭可持续长达120 年。

面对严峻的能源状况，能源结构已从以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代正在向以天然气为主转变，同时水能、核能、风能、太阳能以及再生能源也正得到更广泛的利用，逐步形成以化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局(见图1所示)。

预计在2010-2040年间，可再生能源(包括太阳能、风能、地热能源和生物能)对能源增长的贡献率将从2.5%增至18%。

1 我国能源现状2000-2020年，国家原有规划全国GDP翻两番，而能源消耗翻一番，特别是最近3年间能源需求大于规划。

我国工业已进入重化阶段(如图2所示)，按世界各国发展的历史规律来看，能耗迅速增长阶段似乎不可逾越。

我国人均拥有的能源资源只有世界平均值的40%，石油可采储量仅占世界石油可采储量的3%左右。

玉米秸秆挤压膨化系统参数的优化设计的开题报告

玉米秸秆挤压膨化系统参数的优化设计的开题报告开题报告：研究题目：玉米秸秆挤压膨化系统参数的优化设计研究背景：随着环境保护的日益重视，可再生能源技术逐渐得到推广和应用。

而秸秆作为农业废弃物的一种，其充分利用能够减少农业废弃物污染，缓解农村环境压力，同时也能提供一定的能源供应。

而秸秆挤压膨化技术可以将秸秆材料进行加工压缩，使其密度增大，同时增加材料的热值，方便运输和储存。

研究目的：本研究旨在通过对玉米秸秆挤压膨化系统参数的优化设计，提高秸秆压缩效率和膨化效果，从而提高秸秆利用率和降低生产成本，为秸秆材料的可持续利用提供技术支持。

研究方法：本研究将采用实验方法和数值模拟方法相结合的方式进行研究。

首先，通过已有的文献资料和实验数据，确定玉米秸秆的物理性质、化学组成和机械性能等基本参数，并建立玉米秸秆材料的数学模型。

其次，设计实验方案，对不同的挤压膨化系统参数进行组合测试，如料筒直径、螺旋桨转速、料筒进料速度、热空气流量等进行单因素和多因素试验。

最后，采用数值模拟方法，对实验结果进行计算和分析，确定最优的挤压膨化系统参数组合。

研究内容：1. 玉米秸秆物理性质、化学组成和机械性能的测试和分析；2. 玉米秸秆挤压膨化系统参数的优化设计；3. 不同挤压膨化系统参数组合下的玉米秸秆压缩、膨化效率的测试和分析；4. 数值模拟分析，确定最优的挤压膨化系统参数组合。

研究意义：本研究可以为秸秆资源的可持续利用提供理论和技术支持，同时也能为农业废弃物治理和农村环境保护提供借鉴和参考。

同时，本研究对于提高秸秆利用率和降低生产成本，对推动农业产业化发展，实现农业可持续发展具有现实意义。

研究进度：本研究已完成玉米秸秆物理性质、化学组成和机械性能的测试和分析，设计实验方案并完成了一部分的实验工作。

接下来将继续进行实验，进一步优化挤压膨化系统参数并进行数值模拟分析，最终得出最优的系统参数组合，并对研究成果进行总结和分析。

研究预期成果：本研究预期可以得出玉米秸秆挤压膨化系统参数优化设计的最优方案，为秸秆资源的可持续利用提供技术支持，并在农村环境保护、农业产业化发展等方面产生积极的社会和经济效益。

太阳能谷物干燥的数学模拟

太阳能谷物干燥的数学模拟
戴天红;曹崇文
【期刊名称】《北京农业工程大学学报》
【年(卷),期】1995(015)002
【摘要】通过对太阳能谷物干燥系统传热传质原理的分析，编制出太阳能谷物干燥的数学模拟程序。

该程序主要包括３个模型：１）太阳辐射模型；２）太阳能空气集热器模型；３）谷物干燥模型。

程序运行结果与实验结果的对比表明，程序是有效的。

【总页数】6页(P66-71)
【作者】戴天红;曹崇文
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】S226.601
【相关文献】
1.太阳能谷物干燥系统的试验研究 [J], 鲍立伟;严彪
2.复合温室型太阳能谷物干燥房的研究设计 [J], 赵美美;张晓毅;于新
3.太阳能真空玻璃谷物干燥装置水势模型研究 [J], 沈辉;叶盛勇;鞠海蒙;孙亚;孙健
4.混流式谷物干燥的数学模拟 [J], 戴天红;曹崇文
5.太阳能谷物干燥装置的性能试验 [J], 赵云
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玉米秸秆营养种坨成型机的设计与试验

玉米秸秆营养种坨成型机的设计与试验刘德军;刘洋;王斌;刘永彪【摘要】为了解决传统播种中作业过程复杂、脱离有机农业以及移栽会出现不同程度损伤等问题,设计了压制营养种坨的玉米秸秆营养钵成型机.玉米秸秆营养种坨是将玉米种子包裹在基质内压制出的可直接移栽的种坨体,营养种坨成型稳定性好,易于移栽且移栽后遇水松散,可为玉米的生长提供一定营养.对玉米秸秆营养种坨成型机的总体结构进行设计并描述了工作原理与过程.压制出的营养种坨通过万能试验机对其进行抗压强度检测,完成压缩比和压缩时间间隔对营养种坨抗压强度影响的单因素试验.以压缩比、压缩时间间隔和压头锥度为试验因素,以抗压强度和吸水膨胀率为指标进行三因素三水平正交试验设计.试验结果表明:各因素对两个指标的影响主次都为:压缩比>压头锥度>压缩时间间隔;玉米秸秆营养种坨成型最佳机器设计参数为:压缩比为2.08,压缩时间间隔为1.5s,压头锥度为1:0.09.确定了玉米秸秆营养种坨成型机的主要技术参数,其中成型机的尺寸长、宽和高分别为850,,607,613mm,步进电机角位移30°,生产效率30个?min-1;在以正交试验优化结果为条件下,压制营养种坨的抗压强度最大为4.1×103MPa,此时的吸水膨胀率可以达到17.3％,其强度可以满足储存和运输的要求并且成型效果最佳,吸水膨胀率满足种子发芽的条件.该试验对玉米秸秆营养种坨成型机的改进、营养种坨的特性以及营养种坨的储存运输的研究具有重要参考意义.%In order to solve the problems of complex operation process, separation from organic agriculture, and transplanting damage in traditional sowing, a corn stalk nutrition lump molding machine for suppressing corn stalk nutrition lump was designed. The corn stalk nutrition lump is a kind of lump which can be transplanted directly after the grains are wrapped in the matrix. Thenutrition seed pod has good forming stability, and easy to transplant. It is loose after being transplanted, and can provide nutrients for corn growth. The overall structure of the corn stalk nutrient lump forming machine was designed and the working principle and process were described. The pressed nutrient lump was tested for compressive strength by a universal testing machine,and single factor test was made for evaluating the effects of compression ratio and compression interval on compressive strength of nutrient seeds. Compression ratio, compression time interval and taper taper were used as experimental factors, and compressive strength and water absorption expansion rate were examined in a three-factor and three-level orthogonal test design.The influence of each factor on the two indicators was: compression ratio > taper taper > compression time interval. The best machine design parameters for corn stalks lump were compression ratio of 2.08, compression time interval of 1.5 s, and the indenter taper of 1 :0.09. The main technical parameters of the corn stalk nutritional lump molding machine were determined as the length, width and height of the molding machine of850mm, 607mm and 613mm respectively, the angular displacement of the stepping motor of 30°,and the production efficiency of 30?min -1. Under the condition of orthogonal test optimization results, the maximum compressive strength of the pressed nutrient lump was 4.1×10-3 MPa, and the water swelling ratio could reach 17.3％ at this time, the strength could meet the storage and transportation requirements and the molding effect was the best. The water swelling rate satisfied the conditions for seed germination. Theexperiment has important reference significance for the improvement of the corn stalk nutritional lump molding machine, the characteristics of the nutritional seed meal, and the storage and transportation of the nutrient lump.【期刊名称】《沈阳农业大学学报》【年(卷),期】2018(049)003【总页数】7页(P348-354)【关键词】玉米秸秆营养种坨;成型机;压缩比;压头锥度;抗压强度【作者】刘德军;刘洋;王斌;刘永彪【作者单位】沈阳农业大学工程学院,沈阳 110161;沈阳农业大学工程学院,沈阳110161;沈阳农业大学工程学院,沈阳 110161;沈阳农业大学工程学院,沈阳110161【正文语种】中文【中图分类】S816营养种坨育苗移栽是近年来比较流行的播种形式，具有省种、省工和省药等节约成本的效果[1]。

生物质秸秆在聚光太阳能驱动下的动态热解特性实验

生物质秸秆在聚光太阳能驱动下的动态热解特性实验白章;胡楠楠;王硕硕;谷宇成【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2024(41)3【摘要】太阳能驱动生物质热解是重要的热化学互补技术,可将太阳能转化为高品质合成气中的化学能,并实现高效化学存储。

为探究太阳能热解过程中的能量及化学转化特性,该文设计搭建了太阳能驱动生物质热解实验平台,并开展了太阳能驱动小麦秸秆热解实验研究。

结果表明太阳能模拟器可提供平均能流密度为757kW/m^(2)的高温焦斑,热解反应的最高温度和最大瞬时加热速率分别达到870℃和25℃/s。

太阳能模拟器输入电功率由1.5 kW提升至6.0 kW,反应气体产物的质量百分比由24.7%上升至54.4%,对应的H_(2)动态浓度峰值(体积百分比)将由1.49%增加至11.48%,CO动态浓度峰值(体积百分比)由1.59%增加至11.61%,增大入射光能流密度有效促进了H_(2)、CO等燃料气体的生成,并能提高反应速率。

研究结果将为太阳能驱动秸秆生物质的高效热解转化和太阳能反应器设计提供参考。

【总页数】8页(P54-61)【作者】白章;胡楠楠;王硕硕;谷宇成【作者单位】中国石油大学(华东)新能源学院【正文语种】中文【中图分类】TK51【相关文献】1.矿物质添加剂对玉米秸秆粉末催化热解特性的影响2.生物质在高温下的动态热解及元素析出特性3.CO2气氛下煤/生物质混合热解过程氮转化特性实验4.抛物槽式聚光太阳能集热回路动态特性研究5.Fe-Mg-Co催化生物质热解实验特性研究——以烟杆热解为例因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

采用太阳能集热器干燥玉米的研究_刘圣勇

第17卷第6期2001年11月农业工程学报T ransac tio ns of th e CSA E V ol.17　N o.6N ov.　2001文章编号:1002-6819(2001)06-0093-04采用太阳能集热器干燥玉米的研究刘圣勇1,张百良1,袁　超2,张　杰1,陈开碇3(1.河南农业大学农业部可再生能源重点开放实验室;　2.河南农业大学基础科学学院;　3.河南省环保及能源管理总站)摘　要:介绍了采用太阳能集热器干燥玉米的机理与实验装置的设计。

在不同季节,采用太阳能集热器对玉米干燥过程进行了试验,测出了采用太阳能集热器干燥玉米的特性曲线,并对干燥曲线进行了分析与讨论;实验得出,采用太阳能集热器干燥玉米能满足玉米干燥的工艺要求,从而为大规模利用太阳能干燥玉米示范性工程的建设提供了科学依据。

关键词:　太阳能集热器;玉米;干燥曲线中图分类号:S214.2 文献标识码:A收稿日期:2001-06-14作者简介:刘圣勇,博士生,副教授,郑州市文化路95号　河南农业大学农业部可再生能源重点开放实验室,450002 太阳能是减缓能源危机和解决环境问题的最主要的新能源。

人们很早就开始利用太阳能进行干燥[1]。

将收割的农作物置于太阳下曝晒脱水干燥以便长期保存,是农村长期沿用的干燥方式。

但这种传统的干燥方式不仅占地面积大,易遭灰尘、虫类的污染及阵雨淋湿,而且影响产品质量,干燥时间也长,不能满足工业化生产的需要。

近年来,我国已研制出太阳能干燥木材、谷物、果品、中草药、工艺彩陶制品等专门干燥设备,并进行了大量试验研究,取得了一些进展[2]。

作者利用太阳能集热器对玉米干燥进行了试验研究,测出了玉米的干燥曲线,为太阳能干燥示范性工程的建设提供了可靠的科学依据。

1　太阳能集热器干燥玉米的工艺流程根据玉米干燥工艺的特点和要求[3],采用太阳能集热器干燥玉米的工艺流程如图1所示。

由图1可知,如将新建的太阳能干燥玉米的生产线与电干燥系统配套使用,当太阳能干燥系统正常运行时,可满足玉米干燥工艺的要求,完全可以替代电干燥系统,大大节约了能源。

秸秆挤压成型育苗钵的试验研究

计成左右两部分的分体结构，试验时用４个螺钉紧固成一个整体。为了起模顺利，凸模与凹模的表面加工精度要求较高。底板是脱模机构，便于成型物的脱模。顶杆用来形成育苗钵底部的小孔。２成型温度自动控制装置。自动控制装置包括）加热板、测温棒、ＸＴ１２温度显示仪和控制继电Ｍ一２器。在压制过程中，将加热板套在模具之上，将测
关键词：业工程；育苗钵；试验研究；秸秆挤压码：Ａ
文章编号：１０ — １８２０）２０１６００３８Ｘ（０８０－３— ３
粘合剂的原则：一是粘合剂与秸秆纤维应具有良好
维普资讯
２００８年２月
农机化研究
第２期
秸秆挤压成型育苗钵的试验研究
白晓虎，李芳，张祖立，陈中玉
（．沈阳农业大学工程学院，沈阳ｌｏ６；２１ｌｌ．辽宁石油化工大学职业技术学院，辽宁抚顺ｌ３０）ｌ０１ｌ摘要：玉米秸秆经粉碎筛分处理后，加入适量粘合剂，采用挤压成型工艺制成的育苗钵，具有一定的使用强度，可用来代替塑料育苗钵，对开辟秸秆利用新途径具有重要意义。通过试验，研究了粘合剂用量、

秸秆颗粒燃料冷态压缩成型实验研究及数值模拟的开题报告

秸秆颗粒燃料冷态压缩成型实验研究及数值模拟的开题报告一、选题背景及意义当前社会经济发展进入新时期，能源问题日益受到重视。

节能减排和替代能源成为能源问题的重要解决途径。

生物质颗粒燃料是一种新型的清洁、可再生能源，广泛应用于工业锅炉、热水锅炉、发电厂等领域，对于保护环境、促进经济发展具有重要的作用。

秸秆是一种具有丰富的生物质资源，充分利用秸秆资源不仅可以减少污染物的排放，而且可以有效地解决农民的经济收入问题。

然而，秸秆利用还面临着诸多问题，如难以收集、贮存、运输等。

将秸秆制成颗粒燃料，不仅可以减少储存和运输的成本，而且能提高其热值和燃烧效率。

秸秆颗粒燃料的生产过程中，燃料的密度是影响生产成本和装卸运输成本的重要因素。

燃料密度越大，生产成本和装卸运输成本就越低，因此提高颗粒燃料的密度对减少生产成本、提高经济效益具有重要的意义。

冷态压缩成型是制备颗粒燃料的一种重要工艺，通过对燃料进行冷态压缩可以提高其密度，更加紧密地结合，从而提高颗粒燃料的品质和经济效益。

当前，随着计算机仿真技术的不断提高，数值模拟方法已成为实验研究的重要补充。

数值模拟可以模拟实验的各种工艺参数，还可以模拟部分实验中不易测量的参数值，因此可以在节约成本和快速分析研究过程中发挥重要作用。

二、研究内容和目标本文将对秸秆颗粒燃料的冷态压缩成型进行实验研究和数值模拟分析。

具体研究包括以下内容：1.实验研究秸秆颗粒燃料的冷态压缩成型过程，探究压制工艺参数对颗粒燃料密度的影响。

2.构建数值计算模型，模拟秸秆颗粒燃料的冷态压缩成型过程，探究不同工艺参数对燃料密度的影响。

3.对实验结果和数值计算结果进行对比分析，探究数值模拟方法在研究颗粒燃料冷态压缩成型方面的可靠性和有效性。

4.提出优化压制工艺的建议，对颗粒燃料的生产和应用提供参考。

本文旨在为颗粒燃料的生产和应用提供理论指导和技术支撑，推动生物质能源的合理利用和发展。

三、研究方法和技术路线1.实验研究方法：（1）制备秸秆颗粒燃料；（2）设置不同的压制工艺参数，进行冷态压缩成型实验；（3）对实验结果进行分析，并统计颗粒燃料的密度等相关数据。

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江苏农业科学2017年第45卷第8期—261 —郑胜，王佳欣，张同开.模拟利用太阳能预处理玉米秸秆压缩成型试验[J].江苏农业科学，2017，45(8):261 -264.doi：10.15889/j.issn.1002 - 1302. 2017. 08.070模拟利用太阳能预处理玉米秸秆压缩成型试验郑胜，王佳欣，张同开(东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012)摘要:为了降低玉米秸秆在热压成型工艺的热能输入及成型过程中的压缩能耗，首先检测了太阳聚光板焦点温度的波动范围，然后分析了在类似波动温度下秸秆的分解行为，最后采用模拟利用太阳能替代传统玉米秸秆热压成型工艺的热源，以之预处理软化秸秆，对比压缩成型的能耗变化。

结果表明，太阳能聚光板聚光焦点温度速率的波动基本维持在±15 °C/m in左右，且该工艺仅适宜于晴天或多云天气条件下进行。

模拟利用太阳能热解秸秆的热重曲线整体与恒定升温速率下的趋势相同，起始热解温度也维持在260〜280 °C，且秸秆热解的动力学参数也符合传统生物质热解动力学的一般分析情况。

为了避免秸秆受热分解，利用太阳能预处理秸秆温度范围为0〜250 C。

经模拟太阳能预处理后的玉米秸秆压缩比能耗为24.015 J/g，与未预处理的秸秆样品相比必能耗降低1.194 J/g。

关键词:玉米秸秆;压缩成型;太阳能;预处理;热解温度;动力学参数;能耗中图分类号：TK6文献标志码：A文章编号：1002 -1302 (2017)08 -0261 -03中国作为农业大国，农作物秸秆资源丰富，具有潜在的开发与应用前景[1]。

但秸秆大多以传统方式低效直燃或烧荒，造成严重的资源浪费与环境污染等问题[2]。

生物质成型技术可将低品位的生物质转换为高品位的、易存储与运输的、体积密度较大的、热效率高的生物质固体燃料[]。

成型后的生物质燃料能量密度与中值煤相当[]。

目前，生物质成型技术已得到一定的发展与推广，国内外学者对小麦秸秆、玉米秸秆等生物质成型技术开展了大量的研究工作[5_6]，但是在成型过程中普遍存在设备使用寿命短、耗能高、成本高等问题，难以规模化应用[7_8]。

研究比较热门的秸秆热压成型工艺可以降低成型压力，减少机械摩擦对成型设备的磨损，保证较好的成型块品质，但热压成型工艺需要大量的热能输入，间接增加了成型成本[9_10]。

由于太阳能资源具有巨大、广泛、长久、无成本等特点，若能将太阳能作为秸秆热压预处理（太阳能预处理软化秸秆）的热源，将大幅度降低生物质成型技术的成本。

本试验旨在研究模拟利用太阳能替代传统秸秆热压成型工艺的热源，预处理软化玉米秸秆后压缩成型，以达到降低玉米秸秆在成型过程中的压缩比能耗的目的。

1材料与方法1.1原料原料选用吉林省吉林市郊区成熟的玉米秸秆，平均株高约2 m，上下平均直径约2.5 cm，经去叶、去根处理后，自然风干至含水率为9. 14%，利用F120型粉碎机（北京市永光明医疗仪器厂）将秸秆一部分粉碎并筛分至粒径为1m m以下的收稿日期:2016 -02 -19基金项目：国家自然科学基金（编号:31101009);吉林省教育厅科学技术研究项目（编号：015240);吉林省吉林市战略性新兴产业科技创新专项（编号：01331002)。

作者简介:郑胜（1979—)，男，山东泰安人，博士，副教授，主要从事生物能源、生物药物研究。

E- mail:zhengs@。

样品，密封保存备用，用于秸秆压缩成型试验;另一部分粉碎并筛分至粉末状样品，置于鼓风干燥箱，在105 C下干燥 12h，密封保存备用，用于秸秆热解试验。

1.2设备设备主要选用TES- 1310型数字温度计，杭州丰华仪表厂;ZCT-B型综合热分析仪上，北京精仪高科有限公司；K D M型数显恒温加热套，杭州丰华仪表厂;WDW- 100型万能试验机，长春科新试验仪器有限公司。

同时配备一内径为 16 m m的压缩成型模具，成型模具见图1。

在室外的空旷地搭建直径为1.5 m的太阳能聚光板，利用数字温度计测量太阳能聚光板测量杆上测量点的焦斑温度。

分别在晴天、多云、阴天天气条件下，在不同时刻实时监控聚光焦斑的温度。

测量时间从太阳光强度充足的1：0至 15 :0止，测量时间间隔为30 m in，测量后计算聚光焦点的温度波动范围。

将装有5 m g左右秸秆样品的坩埚置于综合热分析仪上，—262 —江苏农业科学2017年第45卷第8期根据聚光焦点的温度波动范围数据，利用程序设定模拟太阳能不恒定的升温速率，以高纯队为载气，载气流量50 mL/m in，使秸秆样品在氮气氛围中以不恒定的升温速率从室温升至指定温度，随着温度的升高，样品的质量发生变化，记录下热重（TG)曲线。

分析秸秆在不恒定升温速率下的失重情况及热力学数据，并与恒定升温速率下的热解情况相对比，得出利用太阳能预处理秸秆的温度范围。

利用数显恒温电热套模拟太阳能作为热源预处理软化秸秆的温度波动，根据压缩成型模具的尺寸，称取1.5 g左右在不同预处理条件下的秸秆样品并装入模具中，利用万能试验机将秸秆以20 mnmmin的压缩速度压缩到一定的压力下成型，计算秸秆在压缩过程中的压缩比能耗，比较得出最佳软化效果下的预处理条件。

比能耗&12]是指生产单位质量的秸秆成型块所消耗的能量(J/g)。

计算公式如下：「FdSE=-—x 103。

m式中：为压缩位移，mm;F为压缩试验力，N;rn为秸秆质量，g g为压缩总位移，mm。

2结果与分析2.1太阳能聚光板焦点温度测量在晴天、多云、阴天天气条件下，利用数字温度计测量太阳能聚光板聚光焦点的温度，结果见表1。

表1不同天气条件下各时刻太阳能聚光板的焦点温度时刻温度（°C)晴天多云阴天11:00561.5476.7—11：0680.1527.0—12:00592.898.5—12:30602.5541.2—13:00638.2622.9—13：30579.0344.6—14:00494.9425.5—14:30470.6388.7—15:00455.0360.5—通过多组平行试验结果发现，在晴天条件下，太阳能聚光板的聚光焦点温度有较小波动，速率波动范围在±5 °C/m in 左右;多云条件下，太阳能聚光板的聚光焦点温度有较大波动，速率波动范围在± 1 °C/m in左右;阴天条件下，太阳能聚光板的聚光效果较差，不作为试验条件考虑。

综合多种天气条件考虑，该工艺适用于晴天或多云天气条件。

太阳能聚光焦点温度速率的波动范围基本维持在± 15 C/m in 左右。

2.2模拟利用太阳能热解秸秆的T G分析将装有5 m g左右秸秆样品的坩埚置于综合热分析仪上，根据程序设定气体流速、升温速率、终止温度等参数，分别将秸秆样品以5、10、15 °C/m in的升温速率从室温升至500 C 并记录下T G曲线，不同升温速率下秸秆的热重曲线见图2。

利用综合热分析仪程序设定模拟太阳能的升温条件，分别将秸秆样品以如下升温速率：第1组，1°C/m in—200 〇C/min、5 〇C/min—^300 〇C/min、15 〇C/min—^500 °C/min；第 2 组，15 C/m in——200 C/min、10 C/m in——300 C/min、15 〇C/min—500 C/min;第 3 组，15 C/m in—200 C/min、15 °C/min——3 000 0C/min、5 〇C/min——500 o C/min。

从室温升至500 C并记录下热重曲线，不同升温条件下秸秆的热重曲线见图3。

结果显示，秸秆在不同升温速率下，随着升温速率的提高，试样的失重曲线向高温区移动，起始热解温度在260〜280 C。

而模拟利用太阳能热解秸秆，秸秆的失重曲线整体与恒定升温速率下的趋势相同，且起始热解温度也基本维持在260〜280 C。

若利用太阳能预处理秸秆，须保证秸秆的预处理温度维持在250 °C以下，避免秸秆过热发生分解。

所以，利用太阳能预处理秸秆的温度范围应保持在0〜250 °C。

2.3模拟利用太阳能热解秸秆的动力学分析通常生物质热解的反应过程可以表达为:生物质—生物炭+挥发分。

而生物质热解的分解速率可以表达为-普=¥(«)。

式中：为反应速率常数；为反应物转化率，可以表达为m。

一mft—。

mt-m式中:m。

为样品初始的质量;mf为样品在温度i时的质量;m 为样品在热解完成后剩余的质量。

根据Arrhenius经验公式，反应速率常数&与温度7的关系可以表达为：惫—4exp( _|)。

式中：为指前因子，min;E为反应活化能，k//mol;i?为气体江苏农业科学2017年第45卷第8期—263 —图4不同加热温度与时间下玉米秸秆的压缩比能耗热套模拟太阳能预处理秸秆的加温速率需呈现出不规律性。

整体来看，秸秆的压缩比能耗与未预处理过的秸秆样品相比都有一定的降低。

其中，当加热温度在〇〜50 °C 时，加热时间对秸秆的压缩比能耗并没有太大影响；当加热温度在50〜 150 C 时，加热时间越长，秸秆的压缩比能耗降低越明显;而当加热温度在10〜250 C 时，加热时间越短，秸秆的压缩比能耗降低越明显。

为了节约时间与成本，当秸秆在0〜50 C 加热预处理1 min 、50〜150 C 加热预处理20 min 、150〜 250 C 加热预处理10 min 时，秸秆的压缩比能耗为 24.015 J /g ，比未预处理的秸秆样品降低1. 194 J /g (表3)。

表3模拟太阳能预处理秸秆的试验条件试验条件试验组温度1(C )/ 温度2(C )/ 温度3(C )/(/g )时间1 ( min ) 时间2 ( min / 时间3 ( min /00〜50/05-150/015-250/025.22910-50/10 5 -150/1015-250/2025.99320-50/10 5 -150/2015-250/1024.01530-50/10 5 -150/2015-250/2024.75840〜50/20 5 -150/1015-250/2024.98650〜50/20 5 -150/2015-250/1024.07860〜50/20 5 -150/2015-250/2024.6323结论与讨论利用数字温度计测量太阳能聚光板上聚光焦点的温度，计算得出太阳能作为热源条件下的温度速率波动范围，基本维持在± 15 °C /m in 左右，且该工艺仅适宜于晴天或多云的天气条件下进行。