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目前，各類食用菌的種植均采用代料栽培，以培養(yǎng)基中的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素作為碳源，輔以其它配料作為營養(yǎng)。培養(yǎng)基質(zhì)的主要原料為農(nóng)林業(yè)剩余的木質(zhì)碎料、竹材、果樹枝、桑樹枝、稻殼或稻草、玉米芯、花生殼、棉籽殼。
    培養(yǎng)基使用后即受到污染，只有部分培養(yǎng)基經(jīng)處理后可再利用。我國食用菌種類多、種植分布廣，產(chǎn)量大，每年會產(chǎn)生大量廢料，著將這一廢料作為生物質(zhì)能加以利用，符合當(dāng)前我國節(jié)約型社會建設(shè)和環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的需要。
    本文以蘑菇種植廢棄木屑生物質(zhì)能源化利用為目的，測定其發(fā)熱量及對應(yīng)樹種桉樹的發(fā)熱量，分析和評價作為生物質(zhì)能利用的實際價值；研究其燃燒過程的燃燒特性，為合理確定濕廢料干燥、燃燒工藝等參數(shù)提供科學(xué)依據(jù)，富通新能源銷售木屑顆粒機等生物質(zhì)燃料成型成型機械設(shè)備專業(yè)壓制木屑等廢棄物。
1材料及方法
1.1試驗材料
(1)廢棄培養(yǎng)基料：桉樹木屑。試驗采用A和B兩組試樣，A樣品為未經(jīng)干燥，初含水率43,7%;B樣品經(jīng)過干燥，絕對含水率19.8%。
(2)桉樹木材：C試樣為桉樹木材，材種：剝皮桉(Eucalyptus Delupta);產(chǎn)地：巴布亞新幾內(nèi)亞，絕對含水率10.63%。試樣由南京林業(yè)大學(xué)木材學(xué)實驗室提供。
上述材料在試驗時符合測試儀器對試樣要求粒度。
1.2試驗方法
1.2.1發(fā)熱量
試驗按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB5186-85關(guān)于生物質(zhì)燃料發(fā)熱量測試方法和要求進(jìn)行。采用SXHW-2型數(shù)顯恒溫式量熱儀，使原料在過量氧氣中充分燃燒，測量單位重量試樣的低位發(fā)熱量。
1.2.2熱重分析
    利用熱重分析技術(shù)，在動態(tài)升溫條件下使試樣發(fā)生高溫?zé)峤猓瑴?zhǔn)確測量其在熱解過程中重量的變化及變化速率。通過TG和DTG曲線，對物料在加熱和熱解過程的特性進(jìn)行研究，以掌握木屑在熱解過程的各個反應(yīng)階段，為廢木屑生物質(zhì)能源利用，確定干燥、熱解等工藝參數(shù)提供科學(xué)依據(jù)。
    試驗儀器采用WCT-2A型微機差熱天平。實驗過程中儀器每隔一段時間自動采集試樣重量數(shù)據(jù)，并生成試樣重量隨時間變化曲線(TG)，并由TG曲線微分得到反映失重變化率的DTG曲線。
    試驗基本參數(shù)為：起始溫度室溫(分別為23℃和34℃)，采樣時間間隔1000ms，升溫速率10℃/min，終值溫度：800℃。
1.2.3成分分析
    參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB212-91煤的工業(yè)分析方法，對蘑菇種植廢棄木屑進(jìn)行工業(yè)分析。
2試驗結(jié)果與分析
2.1發(fā)熱量
    表1為廢木屑和桉樹木材發(fā)熱量的實測試驗結(jié)果與常規(guī)燃料煙煤發(fā)熱量的比較。數(shù)據(jù)表明：廢棄木屑仍然具有較高的發(fā)熱量。與對比桉木的發(fā)熱量幾乎相當(dāng)，接近常規(guī)燃料煙煤的發(fā)熱量。
2 2元素與工業(yè)分析
    由表2所示，廢棄木屑的含水率和揮發(fā)分含量均較高，分別為80.17%和76.81%，而灰分僅占3.32%。其元素組成見表3。
3.3熱解特性
廢木屑試樣和桉樹木材熱解過程的重量變化情況分別如圖1、2和表4、表5所示。TG和DTG曲線分別反映了整個加熱熱解過程中試樣失重量及相應(yīng)的失重率。
3.3.1熱解過程分析
    圖1為未經(jīng)干燥處理廢木屑熱解過程的失重情況。表4和表5所列數(shù)據(jù)分別對應(yīng)圖1和圖2中桉樹潮濕和絕干廢木屑熱解TG曲線上的特征點，表中特征點
2-6的失重與比例均以點為基準(zhǔn)點。
    圖l中TG與DTG曲線曲線顯示：濕木屑熱解過程表現(xiàn)出生物質(zhì)熱解明顯的典型三段式：即加熱與水分蒸發(fā)階段（1～2區(qū)段）、揮發(fā)物析出熱解階段(2～4區(qū)段)和固定碳燃燒階段(4～5區(qū)段）。
    由圖1中曲線可知：
    (1)干燥段溫度范圍：室溫～100℃，最大干燥速率（或失重率）發(fā)生在溫度80℃（即曲線上2點）。
(2)揮發(fā)分釋放明顯分為三個階段，100℃～238℃、238℃—320℃和320℃～360℃。在100℃～238℃溫度范圍內(nèi)揮發(fā)分釋放，但速率較小。揮發(fā)速率較高的溫度區(qū)間為238C—360℃，最大揮發(fā)分的揮發(fā)速率發(fā)生在溫度320'C。
    桉樹的主要構(gòu)成物質(zhì)是半纖維素、纖維素、木質(zhì)素等高聚合物和揮發(fā)性的桉葉油等抽提物，這些物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)各不相同，因此，在熱解過程中的反應(yīng)進(jìn)程大不相同。
    第一揮發(fā)階段。溫度從100℃（曲線2點）開始直到238℃（3點），試樣按較低的失重速率緩慢地失重。這一失重不可能是由水分蒸發(fā)造成的，因為廢木屑呈散碎狀，水分主要以自由水的形式存在于細(xì)胞腔和顆粒之間，即使是細(xì)胞壁中的吸附水也因試樣顆粒直徑較小，熱量傳導(dǎo)迅速，水蒸汽移動、蒸發(fā)通道暢通，故易干燥。因此，筆者認(rèn)為：這是因桉樹中含有易揮發(fā)的桉葉油等抽提物的揮發(fā)所致。實際上，即使是在溫度更低的干燥階段就有可能使部分桉葉油揮發(fā)。
    第二揮發(fā)階段(238℃～320℃)：因桉樹木屑中半纖維素最不穩(wěn)定，因此在238℃～320℃溫度下，半纖維素首先分解。當(dāng)溫度達(dá)到238℃（即3點）時，揮發(fā)分開始大量穩(wěn)定地析出，并延續(xù)到4點（溫度為320℃）。
    第三揮發(fā)階段(320℃—360℃)：當(dāng)溫度達(dá)到320℃時，在DTG曲線上存在一個失重波峰，這說明纖維素開始熱解。因此，320℃～360℃溫度范圍為纖維素分解階段。半纖維素和纖維素分解后均以揮發(fā)性物質(zhì)釋放。
(3)因木質(zhì)素性質(zhì)較為穩(wěn)定，當(dāng)溫度達(dá)到360℃以上，木質(zhì)素緩慢碳化，均勻熱解，并形成少量灰分，表現(xiàn)為試樣重量平緩地減小。
    圖2為絕干條件下廢木屑的TG與DTG曲線。濕木屑的熱解失重的規(guī)律與與結(jié)論與圖2中TG與DTG相一致。
    對于上述各熱解階段，并非是某一物質(zhì)絕對地在上述分析中的特定溫度下才會發(fā)生，而是多種物質(zhì)熱解同時發(fā)生，只不過是在一定溫度范圍內(nèi)某一物質(zhì)的熱解占主導(dǎo)。從嚴(yán)格意義上，某一揮發(fā)階段是由若干種物質(zhì)揮發(fā)疊加的。
    上述分析結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)于半纖維素、纖維素和木質(zhì)素?zé)峤庋芯康慕Y(jié)論基本吻合，但在熱解熱解過程中各種物質(zhì)組分的熱解溫度范圍存在一定的差異。筆者認(rèn)為：這是因樹種和立地條件的不同，構(gòu)成木材的半纖維素、纖維素、木質(zhì)素和抽提物等物質(zhì)組成及比例的差異而造成的。
3.3.2著火特性
    在DTG曲線上迅速失重的開始點即為著火點，對應(yīng)此處的溫度即為其著火溫度。由圖1和圖2可見：桉樹木屑的著火溫度約在238℃。與煤相比較，桉木廢木屑的著火溫度較低，這是因其內(nèi)含有大量的揮發(fā)性物質(zhì)。
3.3.3燃燼特性
    表2和3中成分分析數(shù)據(jù)表明，桉樹廢木屑中揮發(fā)分和碳元素分別占其絕干重量的76.81%和45.06%，因此，在燃燒階段，揮發(fā)分處于燃燒的前期，且其燃燒強度相對于后期固定碳的燃燒較高些。而后期固定碳的燃燒仍然具有相當(dāng)?shù)膹姸取?br />     由圖l和2中TG曲線可知：在廢木屑的發(fā)熱量中，約有2/3和l／3分別是由揮發(fā)分和固定碳產(chǎn)生的。釋放的揮發(fā)分起到良好的助燃作用，故不僅著火溫度較低，同時有助于充分燃燒，最終灰分僅為3.32%。
3結(jié)論
(1)蘑菇種植廢棄的木屑仍然保持著較高的發(fā)熱量，達(dá)17517KJ/Kg，接近桉樹木材和常規(guī)燃料煙煤的發(fā)熱量，可作為燃煤的替代燃料來使用，具有作為生物質(zhì)進(jìn)行能源利用的價值。
    (2)廢木屑中揮發(fā)分含量高達(dá)76.81%，著火溫度低，易燃燒，且充分。因灰分少(3.32%)，含硫量(0.08%)、氮量(1.66%)極低，故燃燒生成物對環(huán)境污染的程度遠(yuǎn)比化石類燃料低。
    (3)木屑中揮發(fā)分在100℃～238℃溫度范圍揮發(fā)速率較低，而在238℃—360℃條件下釋放速率較高，這為合理地確定干燥工藝參數(shù)提供了科學(xué)依據(jù)。
    (4)研究了廢木屑整個燃燒過程特性，也為確定燃燒工藝條件提供了依據(jù)。
    (5)生物質(zhì)燃料物質(zhì)組成復(fù)雜、成分差異大，不同于單一物質(zhì)的熱解特性，因此，表現(xiàn)在特征參數(shù)上不是一個固定的數(shù)值（范圍），如各種生物質(zhì)的熱解起始溫度。

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