Page 238 - 循环农业高产高效种养模式与技术研究

循环农业高产高效种养模式与技术研究
Research on High Yield and Efficient Breeding Models and Technologies of Circular Agriculture

末间隙里，导致成型燃料不能被压实，产品的机械强度低，如果含水率过低又会
导致压缩过程中原料易自燃。因此，原料干燥技术甚为关键，在预处理步骤要参
照不同类型的成型燃料对于含水率的要求。以颗粒、棒状、块状燃料为例，含水

率应分别降至 15% ～ 20%、8% ～ 10% 和 10% ～ 15%。
生物质燃料所含的碱金属会引起严重灰分沉积、结垢和腐蚀问题，在很大程
度上限制了秸秆燃料的热利用。以结垢的主要成因 K 元素为例，其系植物生长
的重要元素，成型燃料常富含 K 元素，在燃烧期间释放的 K 蒸气在冷凝后形成
黏性 K 层，而其易捕获粉煤灰且 K 易与含 S、Cl 的物质发生反应，最终导致灰
分沉积和结垢腐蚀。减少碱金属排放的方法通常分为 2 类：一是燃烧前进行水洗
预处理以去除碱金属，二是添加吸附剂以抑制碱金属释放，目前的研究集中在高

效添加剂领域。Liu 等的研究结果表明：添加 SiO2、Al2O3、高岭土和云母剂对
玉米秸秆成型颗粒 K 释放的抑制效率均高于 65%，其中，云母对玉米秸秆的抑
制效率可达 90%。随着对碱金属释放动力学和抑制剂的抑制机理研究不断深入，
碱金属问题将得到有效缓解。
黏合剂的选择。提高固化成型原料的黏结力是降低工艺能耗的关键，不同类

型黏合剂的黏合机理有差异，应根据成型工艺进行选择。一方面，外源黏合剂的
选择是基于成本和环境效益的综合权衡，加入膨润土、蛋白质、淀粉等优选黏合
剂可提高燃料质量、减少生产设备的磨损。Soleimani 等看重碳水化合物不含灰
分、硫和氮的特性，将其作为成型燃料黏合剂，在相同条件下获得了更高的燃料
密度、颗粒强度以及更低的含水率，使能耗明显降低。Misljenovic 等在制粒过程
中加入糖浆使小麦秸秆能在低温条件下固化。Jiang 等发现添加污水污泥可以显

著降低对成型压力的依赖，获得高密度和硬度的颗粒。印度和巴西则优选来自甘
蔗业的蔗糖和来自水果废料的淀粉作为黏合剂。另一方面，秸秆木质素本身能在
200 ～ 300℃下软化形成架桥，此时施加压力可以加强纤维分子间的缠绕，在冷
却后形成更加坚固的颗粒黏结，这种无须额外添加黏结剂的工艺更符合可持续发
展的意识。但在黏结力（非自由基黏合剂的黏结力、粒子间范德华力、颗粒架桥

作用、液体表面张力、固体颗粒的充塞和嵌合）的比较中发现，液体水的存在对
黏合性能的影响很大。由于成型原料含水率低，缺少非自由基黏合剂，并且有特
定温度和压力要求，增大了制作难度，仅凭木质素的黏结力往往达不到理想的成
型效果。应继续加深对木质素黏结机理的了解，以期有效激活木质素的黏结性能，
获得高强度成型燃料。

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