單顆粒玉米秸成型燃料管式爐燃燒特性實(shí)驗(yàn)

單顆粒玉米秸成型燃料管式爐燃燒特性實(shí)驗(yàn)一、引言

隨著能源需求不斷增加，傳統(tǒng)能源的匱乏和環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，開(kāi)發(fā)利用可再生能源已成為解決這一難題的重要途徑。竹木秸稈、杏仁殼、油菜籽殼、棉秸稈、稻秸、麥秸等均可作為生物質(zhì)燃料。而糧食作物秸桿的資源量非常豐富，可以用于生物質(zhì)能源利用。

單顆粒玉米秸成型燃料是一種高效利用秸桿資源的新型燃料，其燃燒性質(zhì)與傳統(tǒng)煤炭不同，因此需要進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)其燃燒特性。本實(shí)驗(yàn)以單顆粒玉米秸成型燃料管式爐為研究對(duì)象，通過(guò)熱分析技術(shù)對(duì)其燃燒特性進(jìn)行分析，為其進(jìn)一步應(yīng)用提供技術(shù)支撐和理論基礎(chǔ)。

二、實(shí)驗(yàn)材料和方法

2.1實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)選用單顆粒玉米秸成型燃料作為研究對(duì)象，其基本物理化學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1單顆粒玉米秸成型燃料物理化學(xué)參數(shù)

|基本參數(shù)|數(shù)值|

|-------------|-------------|

|干基高位發(fā)熱量（MJ/kg）|18.66|

|灰份（%）|2.68|

|揮發(fā)分（%）|81.43|

|固定碳（%）|15.62|

|氮含量（%）|0.69|

|硫含量（%）|0.008|

2.2實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)選用常用的管式爐進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量變化、溫度變化等參數(shù)，評(píng)價(jià)單顆粒玉米秸成型燃料的燃燒特性。

實(shí)驗(yàn)流程如下：

1、裝載燃料：將單顆粒玉米秸成型燃料裝入管式爐內(nèi)，燃料厚度為20mm，直徑為14mm。

2、點(diǎn)火：將薄荷絲粗配制的點(diǎn)火頭放在燃料的一側(cè)，點(diǎn)火頭點(diǎn)燃后，當(dāng)管式爐內(nèi)空氣流量穩(wěn)定后開(kāi)始計(jì)時(shí)。

3、采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：在燃燒過(guò)程中周期性地采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，主要包括燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量變化、溫度變化等參數(shù)。

4、完成實(shí)驗(yàn)：燃燒過(guò)程中，若燃料燃盡或?qū)嶒?yàn)時(shí)間到，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

5、數(shù)據(jù)處理：對(duì)采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出單顆粒玉米秸成型燃料的燃燒特性參數(shù)。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

3.1燃燒產(chǎn)物質(zhì)量變化

燃燒過(guò)程中，燃料燃燒分解產(chǎn)物主要是水分、揮發(fā)分和固定碳。圖1展示了單顆粒玉米秸成型燃料燃燒過(guò)程中燃燒產(chǎn)物質(zhì)量的變化情況。

圖1單顆粒玉米秸成型燃料燃燒產(chǎn)物質(zhì)量變化曲線

從圖1中可以看出，燃料開(kāi)始燃燒后，熱量產(chǎn)生量逐漸增加，揮發(fā)分優(yōu)先燃燒，燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量逐漸減少。在燃料燃燒后期，固定碳燃燒開(kāi)始，燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量減少速度逐漸減緩。

3.2燃燒溫度變化

燃料燃燒產(chǎn)生的熱量會(huì)使燃燒室的溫度明顯升高。圖2展示了單顆粒玉米秸成型燃料燃燒過(guò)程中的燃燒溫度變化情況。

圖2單顆粒玉米秸成型燃料燃燒溫度變化曲線

從圖2中可以看出，燃料開(kāi)始燃燒后，燃燒溫度逐漸升高，到達(dá)最高點(diǎn)后逐漸降低。在燃料燃燒后期，溫度下降速度逐漸緩慢。

3.3燃料燃燒速率和燃燒效率

燃燒速率和燃燒效率是評(píng)價(jià)燃料燃燒性能的重要指標(biāo)。圖3展示了單顆粒玉米秸成型燃料燃燒速率和燃燒效率的變化曲線。

圖3單顆粒玉米秸成型燃料燃燒速率和燃燒效率曲線

從圖3中可以看出，燃料開(kāi)始燃燒后，燃燒速率逐漸增加，到達(dá)最高點(diǎn)后逐漸減緩。在燃料燃燒后期，燃燒速率逐漸減緩，燃燒效率逐漸降低。

四、結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究了單顆粒玉米秸成型燃料的燃燒特性，通過(guò)熱分析技術(shù)測(cè)量了其燃燒產(chǎn)物質(zhì)量變化、溫度變化等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：?jiǎn)晤w粒玉米秸成型燃料的燃燒過(guò)程中，揮發(fā)分燃燒速度明顯快于固定碳，燃料的燃燒效率逐漸降低，燃燒速率也逐漸減緩。

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可得出以下結(jié)論：?jiǎn)晤w粒玉米秸成型燃料存在著燃燒過(guò)程中揮發(fā)分燃燒速率快、燃燒效率降低的問(wèn)題，需要進(jìn)一步調(diào)整和改進(jìn)其燃燒工藝，提高其燃燒效率和環(huán)保性能。本文將通過(guò)分析相關(guān)數(shù)據(jù)，探討全球各地可再生能源的發(fā)展情況，分析可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的地位，以及可再生能源發(fā)展中所面臨的問(wèn)題并提供解決方案。

一、全球可再生能源的發(fā)展情況

1.1全球可再生能源占比

全球可再生能源占能源結(jié)構(gòu)的比重在不斷增加。根據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（IEA）發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2019年，全球可再生能源占總能源的比重已經(jīng)超過(guò)了26%。其中，太陽(yáng)能光伏、風(fēng)能以及水能等是全球三大主導(dǎo)型的可再生能源。

1.2可再生能源消費(fèi)量增長(zhǎng)情況

可再生能源消費(fèi)量也在不斷增長(zhǎng)。據(jù)IEA2019年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018年全球可再生能源消費(fèi)量相比于2017年有了5.5%的增長(zhǎng)，其中最具增長(zhǎng)潛力的是太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能，這兩種能源的消費(fèi)量增長(zhǎng)均超過(guò)了15%。

1.3可再生能源發(fā)展前景

可再生能源有著廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)IEA的研究報(bào)告，到2030年，全球可再生能源發(fā)電容量預(yù)計(jì)將會(huì)增加70%，可再生能源自2000年以來(lái)的發(fā)展速度將會(huì)快于其他能源形式。

二、可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的地位

2.1可再生能源的優(yōu)勢(shì)

可再生能源具有很多優(yōu)勢(shì)。首先，可再生能源對(duì)環(huán)境的影響相對(duì)較小，不會(huì)像傳統(tǒng)能源具有大量的二氧化碳和污染物的排放。其次，可再生能源具有可再生性，不會(huì)像石油、天然氣等傳統(tǒng)能源一樣，會(huì)隨著消耗而枯竭。因此，可再生能源在國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中，扮演了非常重要的角色。

2.2可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的地位

不同的國(guó)家，在能源結(jié)構(gòu)中使用可再生能源的比重也有所不同。據(jù)IEA的調(diào)查，北歐四國(guó)中，挪威在能源結(jié)構(gòu)中使用可再生能源的比重最高，達(dá)到了72%，而丹麥和瑞典的比重分別為56%和54%。歐洲聯(lián)盟在能源結(jié)構(gòu)中的可再生能源比重達(dá)到了18.5%。在亞洲地區(qū)，中國(guó)是可再生能源消費(fèi)量最大的國(guó)家，其消費(fèi)量已經(jīng)占到了全球的四分之一。

三、可再生能源發(fā)展中所面臨的問(wèn)題

3.1技術(shù)難題

可再生能源在發(fā)展過(guò)程中，面臨著技術(shù)難題。例如，太陽(yáng)能光伏技術(shù)目前仍然存在電池壽命短、儲(chǔ)能技術(shù)不成熟等問(wèn)題；海上風(fēng)電防腐技術(shù)和大型水力發(fā)電的環(huán)保配套技術(shù)也存在困難和瓶頸。

3.2需要大量投資

可再生能源的發(fā)展需要大量的資金投入。據(jù)IEA估算，為了實(shí)現(xiàn)2030年的目標(biāo)，全球每年需要投資大約1.5萬(wàn)億美元。當(dāng)前，能源企業(yè)在可再生能源項(xiàng)目中的投資也越來(lái)越多，整個(gè)可再生能源的產(chǎn)業(yè)鏈吸引了不少資金來(lái)源。

3.3接入能源網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題

可再生能源電力的接入問(wèn)題也是一個(gè)大難題，在國(guó)際上，太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電站需要大規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)支持。這也需要同時(shí)在政策上進(jìn)行保障。

四、可再生能源的發(fā)展方向

4.1技術(shù)方向

技術(shù)方向是可再生能源發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。未?lái)的發(fā)展趨勢(shì)是針對(duì)不同的可再生能源的近期目標(biāo)研發(fā)更高效的技術(shù)，并向更高效的技術(shù)發(fā)展。例如：太陽(yáng)能的顏色多晶、高效儲(chǔ)能技術(shù)、利用光伏效應(yīng)提高光轉(zhuǎn)化效率等。

4.2多產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展

多產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展是可再生能源的重要發(fā)展方向。目前，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電與旅游業(yè)發(fā)展共贏的“光伏+旅游”模式得到了政府的大力支持，對(duì)于可再生能源的發(fā)展具有積極的作用，也推動(dòng)了多產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的立足。

4.3制定特定政策

在可再生能源發(fā)展中，特定政策的制定是非常重要的。政府應(yīng)該在稅收、污染標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)投入方面給予支持和鼓勵(lì)，同時(shí)，大力引進(jìn)外資、成立多元化投資平臺(tái)等各種可持續(xù)發(fā)展的措施，為可再生能源的發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)合適的氛圍。

五、結(jié)論

總之，全球可再生能源的發(fā)展情況不斷增加，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比重也在不斷提高。但是，可再生能源的發(fā)展面臨很多方面的問(wèn)題，需要政府、企業(yè)和社會(huì)各界共同參與進(jìn)行解決。未來(lái)的可再生能源發(fā)展將通過(guò)技術(shù)方向研發(fā)、多產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展、制定特定政策等方面的努力推動(dòng)越來(lái)越快，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)更大的力量。一、案例1：德國(guó)可再生能源發(fā)展

德國(guó)是世界上最早采用可再生能源的國(guó)家之一，其可再生能源的占比和可再生能源消費(fèi)量都排名全球前列。德國(guó)在推進(jìn)可再生能源方面制定了一系列政策，例如，2000年通過(guò)了“可再生能源法”，該法規(guī)定政府每年向可再生能源發(fā)電者支付一定的補(bǔ)貼，以鼓勵(lì)更多的企業(yè)投資可再生能源，同時(shí)該法還鼓勵(lì)地方政府發(fā)展可再生能源。

到2018年，德國(guó)的可再生能源占比已經(jīng)達(dá)到了38%，其中太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能占到了可再生能源總量的80%以上。能源領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型也已經(jīng)引領(lǐng)德國(guó)的技術(shù)領(lǐng)先，例如在風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能領(lǐng)域，德國(guó)的企業(yè)技術(shù)已經(jīng)成為全球的領(lǐng)袖。

不過(guò)，德國(guó)在可再生能源發(fā)展中也面臨一些問(wèn)題。一是發(fā)電能力不足，雖然可再生能源的發(fā)展快速，但其發(fā)電能力仍不足以應(yīng)對(duì)全國(guó)的用電需求；二是成本問(wèn)題，可再生能源的發(fā)展給政府帶來(lái)了巨大的補(bǔ)貼壓力；三是能源轉(zhuǎn)型帶來(lái)的社會(huì)變革，德國(guó)的能源轉(zhuǎn)型可能會(huì)導(dǎo)致部分傳統(tǒng)能源企業(yè)面臨失業(yè)問(wèn)題，政府需要采取相應(yīng)的行動(dòng)以減輕社會(huì)壓力。

綜上，德國(guó)的可再生能源發(fā)展經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。政府的政策支持和企業(yè)的多元化發(fā)展是可再生能源發(fā)展的重要因素。同時(shí)，也需要增加投入，提高技術(shù)水平，以解決可再生能源的發(fā)電能力不足和成本問(wèn)題。

二、案例2：中國(guó)可再生能源發(fā)展

中國(guó)是世界上可再生能源消費(fèi)量最大的國(guó)家，也是可再生能源技術(shù)的領(lǐng)先國(guó)家之一。中國(guó)在可再生能源方面的政策也很活躍，例如，中國(guó)在2015年簽署了“巴黎協(xié)定”，承諾到2030年非化石能源將占到總能源消費(fèi)的20%以上。

中國(guó)的可再生能源主要集中在水力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏和風(fēng)力發(fā)電。截至2019年，中國(guó)的可再生能源消費(fèi)量已經(jīng)占到了全球可再生能源總消費(fèi)量的25%，其太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能發(fā)電量均居全球第一。

不過(guò)，中國(guó)在可再生能源發(fā)展中也存在著一些問(wèn)題。首先，可再生能源在中國(guó)的供電結(jié)構(gòu)中占比過(guò)低。根據(jù)2019年的數(shù)據(jù)，中國(guó)的可再生能源占總能源的比重只有7%，在石油、煤炭的消耗量中占比非常低。其次，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有待加強(qiáng)，例如，太陽(yáng)能光伏設(shè)施普遍缺乏儲(chǔ)能設(shè)備，影響發(fā)電能力。最后，可再生能源的成本問(wèn)題也需要解決。

綜上，中國(guó)的可再生能源發(fā)展很快，但其占比還需要不斷提高。政策的引導(dǎo)和資金的支持是可再生能源發(fā)展的關(guān)鍵。同時(shí)，建設(shè)完善的基礎(chǔ)設(shè)施和提高技術(shù)水平，也是發(fā)展可再生能源的重要因素。最后，降低成本也需要發(fā)揮作用，這可以通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

三、總結(jié)

可再生能源的發(fā)展是全球共同關(guān)注的問(wèn)題。隨著環(huán)境污染和能源短缺問(wèn)題的日益嚴(yán)重，可再生能源已成為各國(guó)推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的重要