單顆粒玉米秸成型燃料管式爐燃燒特性實驗

單顆粒玉米秸成型燃料管式爐燃燒特性實驗一、引言

隨著能源需求不斷增加，傳統(tǒng)能源的匱乏和環(huán)境污染問題日益突出，開發(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，因此需要進行研究和評價其燃燒特性。本實驗以單顆粒玉米秸成型燃料管式爐為研究對象，通過熱分析技術對其燃燒特性進行分析，為其進一步應用提供技術支撐和理論基礎。

二、實驗材料和方法

2.1實驗材料

本實驗選用單顆粒玉米秸成型燃料作為研究對象，其基本物理化學參數(shù)見表1。

表1單顆粒玉米秸成型燃料物理化學參數(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實驗方法

本實驗選用常用的管式爐進行燃燒實驗，通過測量燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量變化、溫度變化等參數(shù)，評價單顆粒玉米秸成型燃料的燃燒特性。

實驗流程如下：

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、點火：將薄荷絲粗配制的點火頭放在燃料的一側，點火頭點燃后，當管式爐內(nèi)空氣流量穩(wěn)定后開始計時。

3、采集實驗數(shù)據(jù)：在燃燒過程中周期性地采集實驗數(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、完成實驗：燃燒過程中，若燃料燃盡或實驗時間到，實驗結束。

5、數(shù)據(jù)處理：對采集到的實驗數(shù)據(jù)進行處理和分析，得出單顆粒玉米秸成型燃料的燃燒特性參數(shù)。

三、實驗結果和分析

3.1燃燒產(chǎn)物質(zhì)量變化

燃燒過程中，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，燃料開始燃燒后，燃燒溫度逐漸升高，到達最高點后逐漸降低。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價燃料燃燒性能的重要指標。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，燃料開始燃燒后，燃燒速率逐漸增加，到達最高點后逐漸減緩。在燃料燃燒后期，燃燒速率逐漸減緩，燃燒效率逐漸降低。

四、結論

本實驗研究了單顆粒玉米秸成型燃料的燃燒特性，通過熱分析技術測量了其燃燒產(chǎn)物質(zhì)量變化、溫度變化等參數(shù)。實驗結果表明：單顆粒玉米秸成型燃料的燃燒過程中，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。

綜合以上實驗結果，可得出以下結論：單顆粒玉米秸成型燃料存在著燃燒過程中揮發(fā)分燃燒速率快、燃燒效率降低的問題，需要進一步調(diào)整和改進其燃燒工藝，提高其燃燒效率和環(huán)保性能。本文將通過分析相關數(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構中的地位，以及可再生能源發(fā)展中所面臨的問題并提供解決方案。

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構的比重在不斷增加。根據(jù)國際能源機構（IEA）發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2019年，全球可再生能源占總能源的比重已經(jīng)超過了26%。其中，太陽能光伏、風能以及水能等是全球三大主導型的可再生能源。

1.2可再生能源消費量增長情況

可再生能源消費量也在不斷增長。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量相比于2017年有了5.5%的增長，其中最具增長潛力的是太陽能光伏和風能，這兩種能源的消費量增長均超過了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的研究報告，到2030年，全球可再生能源發(fā)電容量預計將會增加70%，可再生能源自2000年以來的發(fā)展速度將會快于其他能源形式。

二、可再生能源在能源結構中的地位

2.1可再生能源的優(yōu)勢

可再生能源具有很多優(yōu)勢。首先，可再生能源對環(huán)境的影響相對較小，不會像傳統(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，不會像石油、天然氣等傳統(tǒng)能源一樣，會隨著消耗而枯竭。因此，可再生能源在國家能源結構調(diào)整中，扮演了非常重要的角色。

2.2可再生能源在能源結構中的地位

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

三、可再生能源發(fā)展中所面臨的問題

3.1技術難題

可再生能源在發(fā)展過程中，面臨著技術難題。例如，太陽能光伏技術目前仍然存在電池壽命短、儲能技術不成熟等問題；海上風電防腐技術和大型水力發(fā)電的環(huán)保配套技術也存在困難和瓶頸。

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，為了實現(xiàn)2030年的目標，全球每年需要投資大約1.5萬億美元。當前，能源企業(yè)在可再生能源項目中的投資也越來越多，整個可再生能源的產(chǎn)業(yè)鏈吸引了不少資金來源。

3.3接入能源網(wǎng)絡的問題

可再生能源電力的接入問題也是一個大難題，在國際上，太陽能和風力發(fā)電站需要大規(guī)模的儲能技術支持。這也需要同時在政策上進行保障。

四、可再生能源的發(fā)展方向

4.1技術方向

技術方向是可再生能源發(fā)展的重要動力。未來的發(fā)展趨勢是針對不同的可再生能源的近期目標研發(fā)更高效的技術，并向更高效的技術發(fā)展。例如：太陽能的顏色多晶、高效儲能技術、利用光伏效應提高光轉化效率等。

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，國內(nèi)首次實現(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，對于可再生能源的發(fā)展具有積極的作用，也推動了多產(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。政府應該在稅收、污染標準、技術投入方面給予支持和鼓勵，同時，大力引進外資、成立多元化投資平臺等各種可持續(xù)發(fā)展的措施，為可再生能源的發(fā)展創(chuàng)造一個合適的氛圍。

五、結論

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構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題，需要政府、企業(yè)和社會各界共同參與進行解決。未來的可再生能源發(fā)展將通過技術方向研發(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越來越快，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展貢獻更大的力量。一、案例1：德國可再生能源發(fā)展

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

到2018年，德國的可再生能源占比已經(jīng)達到了38%，其中太陽能光伏和風能占到了可再生能源總量的80%以上。能源領域的轉型也已經(jīng)引領德國的技術領先，例如在風力發(fā)電和太陽能領域，德國的企業(yè)技術已經(jīng)成為全球的領袖。

不過，德國在可再生能源發(fā)展中也面臨一些問題。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)電能力仍不足以應對全國的用電需求；二是成本問題，可再生能源的發(fā)展給政府帶來了巨大的補貼壓力；三是能源轉型帶來的社會變革，德國的能源轉型可能會導致部分傳統(tǒng)能源企業(yè)面臨失業(yè)問題，政府需要采取相應的行動以減輕社會壓力。

綜上，德國的可再生能源發(fā)展經(jīng)驗值得借鑒。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，也需要增加投入，提高技術水平，以解決可再生能源的發(fā)電能力不足和成本問題。

二、案例2：中國可再生能源發(fā)展

中國是世界上可再生能源消費量最大的國家，也是可再生能源技術的領先國家之一。中國在可再生能源方面的政策也很活躍，例如，中國在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的20%以上。

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

不過，中國在可再生能源發(fā)展中也存在著一些問題。首先，可再生能源在中國的供電結構中占比過低。根據(jù)2019年的數(shù)據(jù)，中國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，基礎設施建設有待加強，例如，太陽能光伏設施普遍缺乏儲能設備，影響發(fā)電能力。最后，可再生能源的成本問題也需要解決。

綜上，中國的可再生能源發(fā)展很快，但其占比還需要不斷提高。政策的引導和資金的支持是可再生能源發(fā)展的關鍵。同時，建設完善的基礎設施和提高技術水平，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，這可以通過技術創(chuàng)新和規(guī)模效應來實現(xiàn)。

三、總結

可再生能源的發(fā)展是全球共同關注的問題。隨著環(huán)境污染和能源短缺問題的日益嚴重，可再生能源已成為各國推進可持續(xù)發(fā)展的重要