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利用森林可燃物制炭研究
澳门金沙9159官方网站 加入时间:2014/11/11 10:28:54 浏览:1006次
摘要:用昆明地区8种森林可燃物制成了11种成型炭,实验表明:11种成型炭与2种实木制成的炭的热值相近。将森林可燃物固化制成成型炭可减少林内可燃物载量,经济、生态效益显著。
    森林可燃物是林火发生、蔓延的物质基础。森林可燃物是森林燃烧三要素之一,是林火行为的主体和林火管理的基本依据。森林着火难易程度主要取决于林内外易燃可燃物负荷量的大小和含水率的高低。通过可燃物的安全利用,可以减少林内可燃物的载量,从根本上降低林火发生的概率。利用森林可燃物制取木炭,既可以减少林地危险可燃物载量,又可产生一定的经济价值,实现可燃物的资源化利用,可以使森林防火以“堵”为主向以“疏”为主方向转变,变被动防火为主动防火,变消费型防火为生产效益型防火,并将防火、经济、社会等多种效益有机地统一起来,是一项预防森林火灾“釜底抽薪”的技术措施,值得研究和推广。
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1、材料与方法:
1.1、样品采集:
    研究对象确定为在云南分布较广的云南松Pi-nus yunnanensis、华山松Pines armandii、藏柏Cu-presses torulosa、地盘松Pines yunnanensis var .pygn2aea、紫茎泽兰Eupatorium adenophorum、云南油Keteleeria evelyniana、银荆Acacia dealba-to、黑荆Acacia mearnsii8种植物的凋落物。其中云南松、华山松、藏柏均为滇中地区的主要造林树种,由于针叶含油脂较高,易燃,受火灾危害严重。地盘松、紫茎泽兰在滇中广泛分布,为易燃植物。藏柏、云南油杉、银荆、黑荆林下凋落物具有单个尺寸小、总个体数量多、分解慢、密实度大、载量大的特点,在人为活动影响少的林区,具有发生阴燃的可燃物条件。样品全部采集于西南林学院树木园及周边林分。
1.2、制炭方法:
    将可燃物粉碎、适当干燥、热压缩成型、热解炭化后即可得到成型炭。其中热压缩成型的原理是,生物质中的木质素(木素)属于非晶体,没有熔点,但有软化点,当温度为70一110℃时粘合力开始增加,在适当的温度(200 ~ 300 °C)下会软化,此时施以压力,则其与纤维素紧密粘接,并与相邻颗粒互相胶接,冷却后即可固化成型!’一8。除上述8种凋落物分别热压缩成成型棒外,还利用紫茎泽兰分别与云南松、华山松、地盘松按质量1; 1进行混合热压缩成3种成型棒。热解方法是,将热压缩成型棒放入氧化铝增锅中,在增锅中放入细沙覆盖成型棒以隔离
氧气,将增锅放入箱式电阻炉中,在炉腔中放入一定量的木材使其在热解和氧化后释放的气体释放炉腔中的氧含量,以保护增锅中的成型棒不被大量氧化,将电阻炉温度设置为360°C热解时间为10h。用同样的热解方法生成滇青冈oclobalanopsis glau-coides、光叶石栋Lithoca mairei木炭作为对比试验。用XRY-1C型微机氧弹式热量计测定炭的热值,数据由计算机自动计算得出。为进行热值比较,测定用土窑制成的栓皮栋木炭的热值。
2、结果与分析:
    不同原料制成的木炭的热值见表1,表中热值均为高位热值。
表1成型炭的热值

    从表1可以看出,由凋落物制成的成型炭的热值与滇青冈、光叶石栋实木热解得到的木炭的热值相当,与文献中成型炭的热值相近,低于土窑制成的栓皮栋木炭热值。与文献中成型炭的热值相比,本研究制成的炭热值略偏低,这除了与热值测量仪器有关外,还与炭化试验过程有关。炭的发热量与炭化温度有关,炭化温度高,所得炭的碳素含量高,发热量也较大,而本研究的炭化温度为360 °C,在此温度下生物质不能完全热解,生成的炭中仍有一定氢、氧含量,所以热值偏低。此外,林下凋落物层中混有一定的沙土,这些沙土被带入到成型炭中,成型棒在有沙覆盖的氧化铝增锅中炭化后,外表面和缝隙中也沾有少量的细沙,这也是造成炭热值偏低的原因。
3、结论与建议:
    与森林可燃物直接燃烧相比,成型炭具有易贮存、易运输、能量密度高、燃烧性能好、热能利用效率高、烟尘排放少的优点。随着天然林保护工程的实施和能源价格的上涨,作为一种可再生的清洁能源,利用森林可燃物制成的成型炭有着良好的发展前景。紫茎泽兰的泛滥成灾,不仅侵占了大量土地,降低了生物多样性,还提高了森林火险等级。利用森林可燃物制炭防火、经济、生态效益显著,建议森林消防部门大力推广应用。但由于森林细小可燃物被大量利用后,土壤肥力会下降,所以要控制好可燃物利用的规模和强度。此外,要制造出高质量的成型炭,还需要根据可燃物理化性质确定切碎物料的粒度、含水率和压缩温度、压力等关键工艺参数。

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