發(fā)布時間：2017-03-31 08:13

  本文關(guān)鍵詞：主要農(nóng)作物秸稈組成成分和能源利用潛力，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：農(nóng)作物秸稈是一種重要的生物質(zhì)資源,全世界各類秸稈年產(chǎn)出量巨大,其科學利用有利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,改善生態(tài)環(huán)境,因而受到各國高度重視。本研究以小麥秸稈、水稻秸稈、玉米秸稈、油菜秸稈和棉花秸稈為研究對象,探討了不同成熟期、種類和地區(qū)的秸稈的組成成分和能源潛力的差異性、變異性和相關(guān)性,采用近紅外光譜技術(shù)對小麥秸稈組成成分和高位熱值進行了快速表征與分析,并分析了不同種類農(nóng)作物秸稈的燃燒動力學和燃燒產(chǎn)物。主要研究結(jié)論如下： 從生長天數(shù)為236天到263天,小麥秸稈逐漸成熟,其干物質(zhì)、纖維素和半纖維素含量顯著增加,可溶性糖、粗蛋白、N、P和Cu顯著降低,木質(zhì)素、灰分、S、K和Na先增加后略有下降,而其揮發(fā)分、固定碳、C、H、O和高位熱值幾乎保持恒定。成熟期小麥秸稈的干物質(zhì)、纖維素、可溶性糖、粗蛋白、N、P、Cu與生長天數(shù)之間具有極顯著的相關(guān)性(P0.01)。 近紅外光譜是分析小麥秸稈組成成分和高位熱值的一種快速、可行的技術(shù)。遺傳算法-偏最小二乘法(GA-PLS)模型和PLS模型均可用于分析不同成熟期小麥秸稈的組成成分和高位熱值,GA分析可提供與小麥秸稈組成成分和高位熱值密切相關(guān)的敏感光譜變量。近紅外光譜的GA-PLS模型可對小麥秸稈的可溶性糖、粗蛋白、灰分和N含量進行較優(yōu)秀的分析,可成功對干物質(zhì)、纖維素、揮發(fā)分和高位熱值進行定量分析,對半纖維素、C、S和H的分析基本有用。 5種秸稈的纖維素含量為24.91-52.26%,半纖維素為8.39-32.74%,木質(zhì)素為10.40-33.36%,可溶性糖為0.32-19.85%,粗蛋白為1.15-13.98%,水分為1.08-8.94%,揮發(fā)分為55.82-80.25%,灰分為1.81-19.63%,固定碳為8.57-27.45%,C為34.65-52.33%,H為3.17-7.95%,O為30.82-50.35%,N為0.18-2.23%,S為0.15-1.44%,P為0.04-3.57g/kg,K為2.04-49.53g/kg,Na為0.01-10.97g/kg,Ca為0.03-19.23g/kg,Mg為0.05-5.97g/kg,Fe為0.03-2.37g/kkg。其高位熱值為12.98-18.58MJ/kg,乙醇理論產(chǎn)率為331.89-630.16g/kg,甲烷理論產(chǎn)率為156.40-267.79L/kg。5種秸稈的組成成分和能源潛力的差異性顯著(P0.05)。秸稈的組成成分的變異系數(shù)和平均值之間呈顯著的負相關(guān)關(guān)系(P0.01)。半纖維素-纖維素/木質(zhì)素/可溶性糖/粗蛋白/P、可溶性糖-粗蛋白、粗蛋白-N-P-Mg-Cu、揮發(fā)分-灰分-固定碳、C-H-O-N-S、P-K-Na-Ca和灰分-C/H/O/K存在顯著的相關(guān)性(P0.01)。 中國西北、西南和華中地區(qū)農(nóng)作物秸稈的纖維素、半纖維素、揮發(fā)分、O、乙醇理論產(chǎn)率和甲烷理論產(chǎn)率顯著高于華東、華北和東北地區(qū),而中國東北、華北和華東地區(qū)農(nóng)作物秸稈的木質(zhì)素、粗蛋白、灰分、固定碳、N、P、K、Ca、Fe含量顯著的高于華中、西南和西北地區(qū)。纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、水分、揮發(fā)分、O、乙醇理論產(chǎn)率、甲烷理論產(chǎn)率與緯度、經(jīng)度均呈顯著負相關(guān)(P0.05),可溶性糖、粗蛋白、灰分、固定碳、N、P、K、Na、Ca、Mg、Fe、Cu、高位熱值與緯度、經(jīng)度呈顯著正相關(guān)(P0.05)。 農(nóng)作物秸稈的著火點溫度和燃盡點溫度范圍為236.45-268.60℃和490.51-558.68℃�；跓嶂胤治龅男←溄斩挕⒂衩捉斩�、油菜秸稈燃燒特性最好,其次是棉花秸稈,水稻秸稈最差。一級反應動力學分析表明農(nóng)作物秸稈具有較低的活化能。秸稈燃燒特征參數(shù)和動力學參數(shù)與組成成分具有顯著的相關(guān)性(P0.05)。秸稈在燃燒階段析出大量的CO2和H2O,少量的CH4、C2H5和NH3,微量的NO、HCN、NO2、ECl、SO2。玉米秸稈、油菜秸稈和棉花秸稈燃燒生成的氣體產(chǎn)物要高于水稻秸稈和小麥秸稈。秸稈的灰分堿性指數(shù)大于0.34。相同溫度下,小麥秸稈、水稻秸稈和玉米秸稈燃燒灰分殘渣的物相結(jié)構(gòu)相同,與油菜秸稈和棉花秸稈灰分的物相結(jié)構(gòu)均不同。
【關(guān)鍵詞】：農(nóng)作物秸稈 組成成分 燃燒特性 能源潛力 差異性 相關(guān)性
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S216.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 插圖和附表清單9-12
• 縮略詞表12-13
• 主要符號表13-14
• 第一章 緒論14-30
• 1.1 研究目的和意義14-16
• 1.2 農(nóng)作物秸稈的基礎特性16-18
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析18-26
• 1.4 課題研究目標、研究內(nèi)容和研究思路26-30
• 第二章 小麥秸稈組成成分和高位熱值隨成熟進程的動態(tài)變化及相關(guān)性分析30-46
• 2.1 引言30
• 2.2 材料和方法30-35
• 2.3 結(jié)果與討論35-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 第三章 不同成熟期小麥秸稈組成成分和高位熱值的NIRS快速表征與分析46-62
• 3.1 引言46-47
• 3.2 材料和方法47-52
• 3.3 結(jié)果與討論52-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 第四章 不同種類農(nóng)作物秸稈組成成分比較和能源潛力分析62-80
• 4.1 引言62-63
• 4.2 材料和方法63-65
• 4.3 結(jié)果與討論65-78
• 4.4 本章小結(jié)78-80
• 第五章 不同地區(qū)農(nóng)作物秸稈組成成分比較和能源潛力分析80-100
• 5.1 引言80-81
• 5.2 材料和方法81-83
• 5.3 結(jié)果與討論83-99
• 5.4 本章小結(jié)99-100
• 第六章 基于熱重分析的不同種類農(nóng)作物秸稈燃燒特性及其產(chǎn)物研究100-124
• 6.1 引言100-101
• 6.2 材料和方法101-104
• 6.3 結(jié)果與討論104-123
• 6.4 本章小結(jié)123-124
• 第七章 結(jié)論與進一步研究設想124-126
• 7.1 結(jié)論124-125
• 7.2 創(chuàng)新之處125
• 7.3 進一步研究設想125-126
• 參考文獻126-140
• 致謝140-142
• 作者簡介142-143

【參考文獻】

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本文編號：279248