秸秆炭定向调控工艺优化试验

来源：农业工程学报杂志2020年第16期北京时间：

作者：王冠,赵立欣,孟海波,徐杨,丛宏斌,张迎,

摘要：秸秆炭化是秸秆综合利用的重要技术路径，秸秆炭品质是市场化推广的主要指标，其生产工艺调控是关键。该研究依托连续式作物秸秆炭化联产系统，设计炭化工艺正交试验，对生产的秸秆炭测算其热工特性参数和燃烧特性参数，以秸秆炭产量、燃料比、碱性指数和无量纲综合燃烧指数等指标为秸秆炭的品质评价指标，利用灰色关联分析法和综合品质评分法对评价指标和影响因素进行分析，通过CCD中心复合试验设计的响应面法优化秸秆炭定向调控生产工艺。研究结果表明：温度是影响秸秆炭品质的首要因素，除秸秆炭产量外的五种秸秆炭品质评价指标重要性排序为，综合燃烧指数、 碳氢原子含量比、燃料比、碱性指数、高位热值，生产的秸秆炭品质稳定，接近于烟煤燃烧品质。CCD响应曲面优化后的最佳工艺参数为，铡切后的玉米秸秆经600 ℃保温炭化50 min后，秸秆炭产量为53.05%，其综合燃烧指数为0.726 6。经验证试验，试验值与预测值相差不足0.2%，拟合模型和响应曲面优化法准确可行，且最优炭化工艺生产的秸秆炭燃烧品质有大幅度提升。通过该研究的炭化工艺可定向调控秸秆炭品质，形成了可复制推广的高品质燃料化秸秆炭精准定向调控方法，为连续式生物质炭化设备的推广应用提供支撑。

关键词：炭, 秸秆, 优化, 高品质, 燃料化, 定向调控