单颗粒玉米秸成型燃料管式炉燃烧特性实验

单颗粒玉米秸成型燃料管式炉燃烧特性实验一、引言

随着能源需求不断增加，传统能源的匮乏和环境污染问题日益突出，开发利用可再生能源已成为解决这一难题的重要途径。竹木秸秆、杏仁壳、油菜籽壳、棉秸秆、稻秸、麦秸等均可作为生物质燃料。而粮食作物秸杆的资源量非常丰富，可以用于生物质能源利用。

单颗粒玉米秸成型燃料是一种高效利用秸杆资源的新型燃料，其燃烧性质与传统煤炭不同，因此需要进行研究和评价其燃烧特性。本实验以单颗粒玉米秸成型燃料管式炉为研究对象，通过热分析技术对其燃烧特性进行分析，为其进一步应用提供技术支撑和理论基础。

二、实验材料和方法

2.1实验材料

本实验选用单颗粒玉米秸成型燃料作为研究对象，其基本物理化学参数见表1。

表1单颗粒玉米秸成型燃料物理化学参数

|基本参数|数值|

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

|干基高位发热量（MJ/kg）|18.66|

|灰份（%）|2.68|

|挥发分（%）|81.43|

|固定碳（%）|15.62|

|氮含量（%）|0.69|

|硫含量（%）|0.008|

2.2实验方法

本实验选用常用的管式炉进行燃烧实验，通过测量燃烧产物的质量变化、温度变化等参数，评价单颗粒玉米秸成型燃料的燃烧特性。

实验流程如下：

1、装载燃料：将单颗粒玉米秸成型燃料装入管式炉内，燃料厚度为20mm，直径为14mm。

2、点火：将薄荷丝粗配制的点火头放在燃料的一侧，点火头点燃后，当管式炉内空气流量稳定后开始计时。

3、采集实验数据：在燃烧过程中周期性地采集实验数据，主要包括燃烧产物的质量变化、温度变化等参数。

4、完成实验：燃烧过程中，若燃料燃尽或实验时间到，实验结束。

5、数据处理：对采集到的实验数据进行处理和分析，得出单颗粒玉米秸成型燃料的燃烧特性参数。

三、实验结果和分析

3.1燃烧产物质量变化

燃烧过程中，燃料燃烧分解产物主要是水分、挥发分和固定碳。图1展示了单颗粒玉米秸成型燃料燃烧过程中燃烧产物质量的变化情况。

图1单颗粒玉米秸成型燃料燃烧产物质量变化曲线

从图1中可以看出，燃料开始燃烧后，热量产生量逐渐增加，挥发分优先燃烧，燃烧产物的质量逐渐减少。在燃料燃烧后期，固定碳燃烧开始，燃烧产物的质量减少速度逐渐减缓。

3.2燃烧温度变化

燃料燃烧产生的热量会使燃烧室的温度明显升高。图2展示了单颗粒玉米秸成型燃料燃烧过程中的燃烧温度变化情况。

图2单颗粒玉米秸成型燃料燃烧温度变化曲线

从图2中可以看出，燃料开始燃烧后，燃烧温度逐渐升高，到达最高点后逐渐降低。在燃料燃烧后期，温度下降速度逐渐缓慢。

3.3燃料燃烧速率和燃烧效率

燃烧速率和燃烧效率是评价燃料燃烧性能的重要指标。图3展示了单颗粒玉米秸成型燃料燃烧速率和燃烧效率的变化曲线。

图3单颗粒玉米秸成型燃料燃烧速率和燃烧效率曲线

从图3中可以看出，燃料开始燃烧后，燃烧速率逐渐增加，到达最高点后逐渐减缓。在燃料燃烧后期，燃烧速率逐渐减缓，燃烧效率逐渐降低。

四、结论

本实验研究了单颗粒玉米秸成型燃料的燃烧特性，通过热分析技术测量了其燃烧产物质量变化、温度变化等参数。实验结果表明：单颗粒玉米秸成型燃料的燃烧过程中，挥发分燃烧速度明显快于固定碳，燃料的燃烧效率逐渐降低，燃烧速率也逐渐减缓。

综合以上实验结果，可得出以下结论：单颗粒玉米秸成型燃料存在着燃烧过程中挥发分燃烧速率快、燃烧效率降低的问题，需要进一步调整和改进其燃烧工艺，提高其燃烧效率和环保性能。本文将通过分析相关数据，探讨全球各地可再生能源的发展情况，分析可再生能源在能源结构中的地位，以及可再生能源发展中所面临的问题并提供解决方案。

一、全球可再生能源的发展情况

1.1全球可再生能源占比

全球可再生能源占能源结构的比重在不断增加。根据国际能源机构（IEA）发布的统计数据显示，2019年，全球可再生能源占总能源的比重已经超过了26%。其中，太阳能光伏、风能以及水能等是全球三大主导型的可再生能源。

1.2可再生能源消费量增长情况

可再生能源消费量也在不断增长。据IEA2019年发布的数据显示，2018年全球可再生能源消费量相比于2017年有了5.5%的增长，其中最具增长潜力的是太阳能光伏和风能，这两种能源的消费量增长均超过了15%。

1.3可再生能源发展前景

可再生能源有着广阔的发展前景。根据IEA的研究报告，到2030年，全球可再生能源发电容量预计将会增加70%，可再生能源自2000年以来的发展速度将会快于其他能源形式。

二、可再生能源在能源结构中的地位

2.1可再生能源的优势

可再生能源具有很多优势。首先，可再生能源对环境的影响相对较小，不会像传统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，不会像石油、天然气等传统能源一样，会随着消耗而枯竭。因此，可再生能源在国家能源结构调整中，扮演了非常重要的角色。

2.2可再生能源在能源结构中的地位

不同的国家，在能源结构中使用可再生能源的比重也有所不同。据IEA的调查，北欧四国中，挪威在能源结构中使用可再生能源的比重最高，达到了72%，而丹麦和瑞典的比重分别为56%和54%。欧洲联盟在能源结构中的可再生能源比重达到了18.5%。在亚洲地区，中国是可再生能源消费量最大的国家，其消费量已经占到了全球的四分之一。

三、可再生能源发展中所面临的问题

3.1技术难题

可再生能源在发展过程中，面临着技术难题。例如，太阳能光伏技术目前仍然存在电池寿命短、储能技术不成熟等问题；海上风电防腐技术和大型水力发电的环保配套技术也存在困难和瓶颈。

3.2需要大量投资

可再生能源的发展需要大量的资金投入。据IEA估算，为了实现2030年的目标，全球每年需要投资大约1.5万亿美元。当前，能源企业在可再生能源项目中的投资也越来越多，整个可再生能源的产业链吸引了不少资金来源。

3.3接入能源网络的问题

可再生能源电力的接入问题也是一个大难题，在国际上，太阳能和风力发电站需要大规模的储能技术支持。这也需要同时在政策上进行保障。

四、可再生能源的发展方向

4.1技术方向

技术方向是可再生能源发展的重要动力。未来的发展趋势是针对不同的可再生能源的近期目标研发更高效的技术，并向更高效的技术发展。例如：太阳能的颜色多晶、高效储能技术、利用光伏效应提高光转化效率等。

4.2多产业协同发展

多产业协同发展是可再生能源的重要发展方向。目前，国内首次实现光伏发电与旅游业发展共赢的“光伏+旅游”模式得到了政府的大力支持，对于可再生能源的发展具有积极的作用，也推动了多产业协同发展的立足。

4.3制定特定政策

在可再生能源发展中，特定政策的制定是非常重要的。政府应该在税收、污染标准、技术投入方面给予支持和鼓励，同时，大力引进外资、成立多元化投资平台等各种可持续发展的措施，为可再生能源的发展创造一个合适的氛围。

五、结论

总之，全球可再生能源的发展情况不断增加，可再生能源在能源结构中的比重也在不断提高。但是，可再生能源的发展面临很多方面的问题，需要政府、企业和社会各界共同参与进行解决。未来的可再生能源发展将通过技术方向研发、多产业协同发展、制定特定政策等方面的努力推动越来越快，为实现可持续发展贡献更大的力量。一、案例1：德国可再生能源发展

德国是世界上最早采用可再生能源的国家之一，其可再生能源的占比和可再生能源消费量都排名全球前列。德国在推进可再生能源方面制定了一系列政策，例如，2000年通过了“可再生能源法”，该法规定政府每年向可再生能源发电者支付一定的补贴，以鼓励更多的企业投资可再生能源，同时该法还鼓励地方政府发展可再生能源。

到2018年，德国的可再生能源占比已经达到了38%，其中太阳能光伏和风能占到了可再生能源总量的80%以上。能源领域的转型也已经引领德国的技术领先，例如在风力发电和太阳能领域，德国的企业技术已经成为全球的领袖。

不过，德国在可再生能源发展中也面临一些问题。一是发电能力不足，虽然可再生能源的发展快速，但其发电能力仍不足以应对全国的用电需求；二是成本问题，可再生能源的发展给政府带来了巨大的补贴压力；三是能源转型带来的社会变革，德国的能源转型可能会导致部分传统能源企业面临失业问题，政府需要采取相应的行动以减轻社会压力。

综上，德国的可再生能源发展经验值得借鉴。政府的政策支持和企业的多元化发展是可再生能源发展的重要因素。同时，也需要增加投入，提高技术水平，以解决可再生能源的发电能力不足和成本问题。

二、案例2：中国可再生能源发展

中国是世界上可再生能源消费量最大的国家，也是可再生能源技术的领先国家之一。中国在可再生能源方面的政策也很活跃，例如，中国在2015年签署了“巴黎协定”，承诺到2030年非化石能源将占到总能源消费的20%以上。

中国的可再生能源主要集中在水力发电、太阳能光伏和风力发电。截至2019年，中国的可再生能源消费量已经占到了全球可再生能源总消费量的25%，其太阳能光伏和风能发电量均居全球第一。

不过，中国在可再生能源发展中也存在着一些问题。首先，可再生能源在中国的供电结构中占比过低。根据2019年的数据，中国的可再生能源占总能源的比重只有7%，在石油、煤炭的消耗量中占比非常低。其次，基础设施建设有待加强，例如，太阳能光伏设施普遍缺乏储能设备，影响发电能力。最后，可再生能源的成本问题也需要解决。

综上，中国的可再生能源发展很快，但其占比还需要不断提高。政策的引导和资金的支持是可再生能源发展的关键。同时，建设完善的基础设施和提高技术水平，也是发展可再生能源的重要因素。最后，降低成本也需要发挥作用，这可以通过技术创新和规模效应来实现。

三、总结

可再生能源的发展是全球共同关注的问题。随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，可再生能源已成为各国推进可持续发展的重要