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    實(shí)驗(yàn)的目的是弄清秸稈這一特殊的多孔介質(zhì)的物理、化學(xué)特性，分析這些特性對秸稈快速、高效干燥的影響；深入研究秸稈的加熱失重特性，對不同種類的秸稈的等溫干燥性質(zhì)進(jìn)行分析，找出溫度、含濕量對干燥速率的影響規(guī)律，為理論分析及其求解提供機(jī)理依據(jù)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)而驗(yàn)證理論分析的正確性。
秸稈的理化特性實(shí)驗(yàn)
1、秸稈自然晾曬時(shí)的失水實(shí)驗(yàn)
    千百年來，廣大農(nóng)民將收割后的各種秸稈置于田間地頭自然晾曬后貯存?zhèn)溆茫�這種
“干燥”方式耗時(shí)長，且受天氣變化的影響較大，不適用于秸稈的規(guī)模化利用。為了了
解不同秸稈自然晾曬時(shí)的失水情況，本實(shí)驗(yàn)將河南省常見的四種秸稈（玉米秸稈、玉米
芯、棉花秸稈、小麥秸稈）按收割時(shí)的情況分別晾曬，得到其失水情況。
    晾曬條件：日平均氣溫15.5℃，微風(fēng)，無雨，秸稈單層放置，地面干燥。
    從表中可以看出：玉米秸稈在剛收割時(shí)含濕量最大，達(dá)到67%，經(jīng)過50天后才降到了可以使用的15%:玉米芯是伴隨著干燥的玉米棒子而取得的，因而初始含濕量最小，30天后即可達(dá)到使用狀態(tài)：棉花秸稈和小麥秸稈的初始含濕量差不多，大約需要40天左右才能使用。另外從表中還可以看出，當(dāng)秸稈含濕量降到17%左右時(shí)，需耗用10天（甚至更長時(shí)間）才能再降低1～2%。除玉米芯以外，其余三種秸稈的初始含濕量都在50%以上，而且自然晾曬需要的時(shí)間很長。
2、秸稈的工業(yè)分析
  在秸稈的能源化利用中，我們關(guān)心的是秸稈中能夠放出熱量的成份，以及這些成份的準(zhǔn)確含量，進(jìn)而研究這些成份在于燥過程中不會(huì)被析出而影響秸稈干燥后的品質(zhì)。秸稈的工業(yè)分析能幫助我們解決這一問題。
    實(shí)驗(yàn)儀器：5E-MAC/G全自動(dòng)工業(yè)分析儀，它將遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備與稱量用的電子天平結(jié)合在一起，在特定的氣氛條件、規(guī)定的溫度、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對受熱過程中的試樣予以稱重，以此計(jì)算出試樣的水分、灰分及揮發(fā)分等工業(yè)分析指標(biāo)。該儀器分三部分，用分析儀I測定揮發(fā)分，爐溫為900℃；用分析儀Ⅱ測定水分和灰分，其中水分測定爐溫為107℃，灰分測定爐溫為815℃。PC機(jī)既可同時(shí)控制分析儀I、II，叉可單獨(dú)控制分析儀I、II，分析完畢后自動(dòng)打印結(jié)果。
    實(shí)驗(yàn)秸稈：將四種常見秸稈自然晾曬至干透后粉碎成直徑為3mm的粉狀顆粒，裝袋密封備用。實(shí)驗(yàn)時(shí)秸稈為空氣干燥基。
    測定結(jié)果：計(jì)算出同一樣品的10次檢測結(jié)果的平均值和極差，將超差的數(shù)據(jù)剔除后，其余結(jié)果的平均值即為被測樣品的實(shí)測值，見表2.2。
    從表中可以看出，四種秸稈水分含量相當(dāng)時(shí)，揮發(fā)分都比較高（70%以上），而固定炭含量較低。
3、秸稈的元素分析
    實(shí)驗(yàn)儀器：EA3000元素分析儀。樣品在高溫密閉空間完全燃燒，燃燒產(chǎn)物通過色譜柱的完全分離，利用高靈敏的TCD檢測器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到C、N、H、S、0元素的含量。該儀器采用F'lash燃燒技術(shù)，分析精度高。
    實(shí)驗(yàn)樣品：選擇四種常用秸稈中有代表性的樣品進(jìn)行充分的干燥、良好的研磨和充分的混合。實(shí)驗(yàn)時(shí)秸稈為空氣干燥基。
    結(jié)果處理：每種樣品在同樣的測試條件下進(jìn)行5-6次測試，采用線性回歸模式得到效準(zhǔn)曲線，測試數(shù)據(jù)落在效準(zhǔn)曲線范圍之外的要剔除，每種樣品至少有三次重復(fù)，每兩次的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.5%，測試數(shù)據(jù)見表2.3。
    四種常見秸稈所含元素中可燃的碳?xì)涑煞趾�量差別不大，硫的含量較低，這也是秸稈能源化利用的優(yōu)勢之一。
4、秸稈的發(fā)熱量實(shí)驗(yàn)
    實(shí)驗(yàn)儀器：5E-KCⅢ型快速量熱儀。該儀器主要由量熱儀主機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、打印機(jī)等三大部分組成，量熱儀采用恒溫式外筒，氧彈置于內(nèi)筒水中，將一定的試樣置于密閉的氧彈中，在充足的氧氣條件下令試樣完全燃燒，試樣燃燒所放出的熱量被氧彈周圍一定的水所吸收，其水的溫升與放出的熱量成正比，通過計(jì)算水吸收的熱量即可得到秸稈的發(fā)熱量，農(nóng)作物秸稈可以經(jīng)過秸稈壓塊機(jī)、秸稈顆粒機(jī)壓制成生物質(zhì)顆粒燃料，壓制成的生物質(zhì)顆粒燃料密度增大，燃燒發(fā)熱量會(huì)提升很多。
    結(jié)果處理：將同批處理的秸稈樣品測定三次，取其平均值即為測定結(jié)果，見表2.4。
    從表2.4中可以看出四種常見秸稈的低位發(fā)熱量相差不多，最高的棉花秸稈與最低的玉米秸稈發(fā)熱量也僅差5%左右。另外，秸稈的含濕量對發(fā)熱量影響較大，隨著含濕量的增加，秸稈的發(fā)熱量急劇下降，見圖2.1。
5、秸稈的化學(xué)成份分析
    秸稈的化學(xué)成份主要包括木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、水分和其它一些成份，前三種成份構(gòu)成了秸稈的細(xì)胞壁，研究秸稈細(xì)胞壁的構(gòu)成及含量對分析秸稈的干燥有一定的幫助。
    實(shí)驗(yàn)儀器及方法：纖維素測定儀，按照GBlT2677.7-10-90造紙?jiān)�料分析�?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
    實(shí)驗(yàn)秸稈：將干燥的秸稈去除雜質(zhì)，粉碎后用40-60目的粉末。
    實(shí)驗(yàn)結(jié)果：取三次實(shí)驗(yàn)的平均值作為測試結(jié)果，見表2.5。
    從表2.5中可以看出，四種秸稈都屬于木質(zhì)纖維素類物質(zhì)，其化學(xué)成份差別不大，但木質(zhì)素含量有一定的差別。
6、秸稈的空隙率實(shí)驗(yàn)
  把制備好的秸稈放入稱量瓶中進(jìn)行絕干實(shí)驗(yàn)，絕干后連同稱量瓶一起放入400ml干燥器內(nèi)，取50ml量杯一個(gè)，加入5ml的絕干物料，然后向量杯內(nèi)加入大約30ml的水，將配置好的混合物放在蔭涼處，兩天后記錄量杯下層飽和物料的體積Vml。通過下面的計(jì)算公式可以求得實(shí)驗(yàn)物料的空隙率：
7、秸稈理化特性總結(jié)
    (1)收割后的秸稈含水率一般約50-70%，不易貯存，而且秸稈的發(fā)熱量隨含水率的增加明顯降低，嚴(yán)重影響秸稈利用設(shè)備的效率。因此必須進(jìn)行干燥；
    (2)秸稈的揮發(fā)份比較高，一般在70%以上（空氣干燥基），因此干燥時(shí)應(yīng)注意控制溫度不使揮發(fā)份析出；
   (3)秸稈硫及灰分含量低，在熱利用中有害物排放較少：
    (4)秸稈的化學(xué)成份（包括木質(zhì)素、纖維索、半纖維素）有所不同，對干燥速率有一定的影響。
    (5)秸稈的空隙率較大，因而最大限度地提高干燥速率至關(guān)熏要。
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