论文摘要
基于牛粪处理现状存在的主要环境问题及目前能源的紧张形势,对牛场粪便混合煤渣进行压缩成型蜂窝煤试验,并对其燃烧进行初步的环境评价。实验室条件下:将牛粪、煤渣在不同质量混合比（牛粪分别占10%、20%、30%、40%、50%、60%）下试压缩成型蜂窝煤。根据预压缩成型过程中原料的水含量和牛粪含量对成型的影响,选取较优的含水率和牛粪含量;测试成型蜂窝煤的水分、灰分、挥发分、固定碳、燃烧热值、全硫、直径、高度、孔数、孔径、样重等理化指标。参照民用蜂窝煤标准（GB/T 13593-92）,对牛粪、煤渣混合压缩成型蜂窝煤进行可行性分析,并选取较优的压缩成型参数;对压缩成型的牛粪、煤渣混合蜂窝煤进行燃烧试验,分别测定燃烧主要气体产物CO、CO2、SO2、NOX的排放情况。通过与普通全煤蜂窝煤的燃烧气体产物对比,对牛粪、煤渣混合压缩成型蜂窝煤的燃烧进行初步的环境评价。主要得出如下结论:（1）在对试验原料牛粪、煤渣的元素分析（C、H、N、S、O）、工业分析（水分、灰分、挥发分、固定碳）和热值分析等基本特性的系统测定基础上,可以看出牛粪在风干状态下完全可以作为一种生物质原料进行燃烧。牛粪低位热值为11.44MJ·kg-1,较煤渣的低位热值14.42 MJ·kg-1略低,而且元素分析中牛粪的含硫量为0.28%,相比较煤渣的0.36%在燃烧过程中显然更为绿色环保。（2）在压缩成型试验过程中,原料的水含量过高（>20%）或过低（<5%）都较难压缩成型。通过比较不同水含量（5%、7%、9%、11%、13%、15%）的压缩成型情况,得出了较为适合牛粪混合煤渣压缩的原料水含量为10%左右。而在牛粪的含量上,当牛粪含量超过40%时,水分随着牛粪含量的增加而递增,40%时为4.8417%,当牛粪含量升至50%时,含水率为7.8389%,偏高的含水率在压缩成型过程中不利于压缩的致密性,压缩成品颗粒较为松散,抗压强度不高,在实际推广应用过程中不利于燃料的保存和运输;当牛粪含量超过30%后,燃烧热值下降较快,理论上牛粪的含量应该控制在30%以内。（3）参照民用蜂窝煤标准（GB/T 13593-92）,选取牛粪含量为10%、20%、30%的压缩成型蜂窝煤进行指标比对:各类型蜂窝煤均为直径125mm,高度80mm,孔数16个,孔径14mm,合格;样重从牛粪含量为10%、20%、30%依次为835g/块、785g/块、745g/块（因为牛粪较煤的密度要低,所以随着牛粪含量的增加样重递减）,基本合格;各类型蜂窝煤含水率均小于10.00%,全硫均小于0.50%,合格;灰分、挥发分偏高、发热量偏低（牛粪的燃烧热值偏低,随着牛粪含量的增加,燃烧热值也随之降低）,基本合格。（4）在牛粪、煤渣混合压缩蜂窝煤的燃烧试验过程中,因为生物质燃料燃点偏低,燃烧前期首先是牛粪先期燃烧5～10分钟左右,才进入与煤共同燃烧固定碳阶段。对比发现:随着牛粪含量的提高,燃烧各阶段主要气体产物SO2、NOX、CO2、CO排放量均有明显的降低。总体来讲,从燃烧的环境污染方面考虑,牛粪的添加有着较为明显的改善。（5）综上所述,牛粪、煤渣混合压缩成型蜂窝煤在牛粪含量在20%～30%处较为合理,既解决了燃煤的能源短缺问题,又减轻了燃烧化石能源对环境的污染问题,而且对牛粪的生物质利用也是一种新的尝试,在实际推广应用过程中有着很重要的现实意义。