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具有自動送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備一、 項目簡介在教育部科學(xué)技術(shù)研究重點項目和河北省科技支撐計劃項目的資助下，河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院（暨天津市建筑供能技術(shù)工程中心）基于對北方農(nóng)作物秸稈燃料燃燒特性的研究，開發(fā)了具有自動送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備。農(nóng)作物秸稈的燃燒特性與燃煤顯著不同，秸稈燃料的揮發(fā)分含量高達(dá)70%，固定碳含量僅有15%左右，灰分含量低于10%。秸稈燃燒放熱集中于揮發(fā)分的氣相燃燒過程，而燃煤以固定碳固相燃燒放熱為主，因此，套用燃煤爐結(jié)構(gòu)（尤其是配風(fēng)方面）來設(shè)計秸稈壓塊采暖爐是不可行的。秸稈燃料灰熔點低、富含鈉鉀等堿金屬化合物，采用常規(guī)層燃方式易于造成燃料層板結(jié)、受熱面結(jié)渣和堿金屬腐蝕，并導(dǎo)致燃燒效率和熱效率降低。煤塊的燃燒周期長達(dá)2小時，而秸稈壓塊的燃燒周期僅有25分鐘，人工添加燃料勢必造成爐內(nèi)燃燒工況波動和污染物排放提高。秸稈燃料低溫、缺氧情況下將產(chǎn)生大量焦油，夜間封火將形成焦油污染，并將因煙氣中的水蒸氣冷凝而形成污水二次污染。本項目所涉及的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備匹配了自動送料裝置，內(nèi)置“日間供熱”和“夜間供熱”兩種模式，可實現(xiàn)12小時無人值守，不僅提高了燃燒穩(wěn)定性、燃燒效率和熱效率，同時徹底擺脫了夜間封火工藝，可有效保證用戶的夜間室內(nèi)溫度，舒適度大大提高，勞動強(qiáng)度顯著降低。二、 項目技術(shù)成熟程度具有自動送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備在技術(shù)上已經(jīng)完全成熟，目前已在遵化和張家口分別完成了熱負(fù)荷10kW（供熱面積80-100m2）和15kW（供熱面積150-200m2）采暖裝備的示范運(yùn)行工作，其各項污染物排放指標(biāo)均滿足《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2013）的要求，燃盡灰可直接作為生物肥料還田。戶用采暖裝備示范樣機(jī)照片見下文圖1。三、 技術(shù)指標(biāo)（包括鑒定、知識產(chǎn)權(quán)專利、獲獎等情況）本項目所涉及的采暖裝備已獲得國家發(fā)明專利授權(quán)1項，另有1項發(fā)明專利正處于審查過程中。秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備示范樣機(jī)監(jiān)測結(jié)果顯示，其各項污染物排放指標(biāo)均滿足《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2013）的要求，其熱效率達(dá)到80%以上。四、 市場前景（應(yīng)用領(lǐng)域、市場分析等）應(yīng)用領(lǐng)域：具有自動送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備主要適用于北方農(nóng)村地區(qū)農(nóng)村住房的冬季供暖過程，同時可用于城郊別墅冬季供暖、蔬菜種植大棚的供熱、以及養(yǎng)殖建筑的冬季供熱。市場分析：2013年，京津冀地區(qū)農(nóng)民生活生產(chǎn)燃煤消耗高達(dá)4224萬噸/年，占到社會總煤耗量的11%，而農(nóng)村地區(qū)燃煤的污染物排放卻占環(huán)境統(tǒng)計煙塵排放總量的23.2%、二氧化硫排放總量的15.2%，氮氧化物排放總量的4.4%。上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明，燃燒等量的煤炭，農(nóng)村用能過程較工業(yè)燃燒過程對環(huán)境污染的貢獻(xiàn)率更大。2014年，北京可持續(xù)發(fā)展促進(jìn)會針對京津冀農(nóng)村地區(qū)7795個農(nóng)戶的生活用能情況進(jìn)行了調(diào)查，農(nóng)民的用能以“散煤+電+液化石油氣”方式為主，戶平均生活能耗折合2.5-3噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年，其中，冬季燃煤采暖用能所占比例高于60%、生活用電能耗約占20%、炊事用能約占15%（以秸稈等生物質(zhì)能和液化石油氣為主）；并且農(nóng)戶生活用能的85-90%為商品能源，戶均能源購置成本3500元/年。上述調(diào)查結(jié)果說明，污染物排放嚴(yán)重的燃煤燃燒在農(nóng)村用能過程中占據(jù)著主導(dǎo)地位，而農(nóng)村地區(qū)豐富的生物質(zhì)能并未得到有效利用。近十年來，我國在生物質(zhì)能的規(guī)模化利用（秸稈直燃發(fā)電、生物制油制乙醇、秸稈集中氣化等）領(lǐng)域，完成了各種類型的示范工程建設(shè)。但值得注意的是，由于秸稈收集半徑過大、燃料運(yùn)輸成本過高等原因，已建成的數(shù)十座秸稈直燃電站并沒有徹底改變農(nóng)村地區(qū)秸稈田間焚燒或廢棄的現(xiàn)狀。目前，農(nóng)村地區(qū)均使用技術(shù)水平較低的、未配備除塵脫硫裝置的燃煤采暖爐散燒劣質(zhì)原煤，從技術(shù)角度而言，市場上現(xiàn)有的戶用燃煤采暖爐根本無法克服周期性的人工添加燃料和夜間封火工藝所造成的燃燒不穩(wěn)定和燃燒不完全現(xiàn)象，而上述周期性燃燒和不完全燃燒，是造成農(nóng)村地區(qū)燃燒污染物排放嚴(yán)重超標(biāo)的主要原因。2014年，京津冀三地針對農(nóng)村地區(qū)冬季采暖燃煤排放問題相繼出臺“推廣民用無煙煤爐具”、“控制散燒劣質(zhì)原煤，強(qiáng)制燃用無煙煤或型煤”、“推廣秸稈壓塊民用采暖爐”等政策，并計劃在2017年之前投入數(shù)千萬元用于補(bǔ)貼農(nóng)戶購置無煙煤爐具或秸稈壓塊采暖爐。但這不過是一時權(quán)宜之策，目前市場上銷售的無煙煤爐具和秸稈壓塊采暖爐，均因缺乏專業(yè)設(shè)計而無法克服人工加料和夜間封火所造成的燃燒不穩(wěn)定和燃燒不完全現(xiàn)象，不能從根本上控制燃燒污染物的超標(biāo)排放；尤其是秸稈壓塊采暖爐，封火期間的低溫燃燒過程將產(chǎn)生大量的碳煙、焦油和冷凝水，室內(nèi)空氣污染異常嚴(yán)重，影響用戶的身體健康。河北省年產(chǎn)秸稈6200萬噸（全國年產(chǎn)秸稈7億噸，天津市230萬噸），其中能源化利用的僅有74萬噸，直接還田和廢棄的秸稈折合標(biāo)準(zhǔn)煤2300萬噸。但是由于缺少專用的燃燒設(shè)備，導(dǎo)致大量秸稈于田間焚燒，能源浪費(fèi)和大氣污染嚴(yán)重 。因此，在農(nóng)村地區(qū)推廣以秸稈燃料取代燃煤采暖具有可行性，而技術(shù)先進(jìn)的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備在農(nóng)村地區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景，其需求量巨大。五、 規(guī)模與投資需求（資金需求、場地規(guī)模、人員等需求）北方農(nóng)村地區(qū)冬季供熱多采用燃煤采暖爐+土暖氣模式，是一種分布式供能系統(tǒng)。由于燃煤采暖爐的技術(shù)水平較低，熱效率僅有65%左右，故導(dǎo)致其燃料消耗量較高；并且，常規(guī)燃煤采暖爐在夜間必須封火，低溫、缺氧燃燒不僅降低了室內(nèi)溫度，同時也顯著提高了燃燒污染物排放量，并且煤氣中毒的可能性增大。目前，農(nóng)村地區(qū)100m2供熱面積年消耗燃煤3-5噸，燃煤購置成本3000-5000元/采暖期。利用農(nóng)村廢棄的農(nóng)作物秸稈、樹枝等加工而成秸稈壓塊燃料取代燃煤用于冬季采暖過程，是符合國家中長期發(fā)展戰(zhàn)略和京津冀地方政府農(nóng)村政策的。值得注意的是，秸稈和秸稈壓塊屬于地方燃料，收集和運(yùn)輸半徑過大勢必提高其燃料成本，因此，建議采用“就地生產(chǎn)、就近利用”的模式，來推廣秸稈壓塊采暖裝備和秸稈壓塊燃料。企業(yè)需要以能源供應(yīng)商的身份介入秸稈壓塊采暖裝備和秸稈壓塊燃料生產(chǎn)銷售過程，以“分戶采暖/集中監(jiān)控”的商業(yè)模式運(yùn)行；需要在農(nóng)村地區(qū)建設(shè)輻射半徑10公里（1000-2000家左右的用戶）的中心服務(wù)站，一方面負(fù)責(zé)秸稈收集以及壓塊燃料的生成、銷售工作，另一方面負(fù)責(zé)燃燒裝備的生成、銷售工作，同時還要負(fù)責(zé)燃燒裝備的運(yùn)行監(jiān)控、維護(hù)及維修服務(wù)工作。以服務(wù)1000家農(nóng)戶（預(yù)計秸稈壓塊燃料總消耗量5000噸/采暖期）的中心站建設(shè)為例，其投資規(guī)模為150萬元左右，場地規(guī)模3000m2左右，人員10-13人（其中專業(yè)技術(shù)人員和管理人員3-4人，裝備生產(chǎn)加工人員3-4人，燃料加工人員4-5人）。投資預(yù)算包括：秸稈壓塊裝備購置成本25萬元（2臺套）；燃燒裝備加工設(shè)備購置成本15萬元（年生產(chǎn)能力2000臺套）；土地購置成本20萬，廠房和燃料倉庫建設(shè)成本30萬元、露天儲料場建設(shè)成本5萬元；控制終端設(shè)備購置成本10萬元；人員工資成本30-40萬元/年。等等。六、 生產(chǎn)設(shè)備秸稈壓塊燃料生產(chǎn)需要購置秸稈壓塊機(jī)，生產(chǎn)能力1-1.5噸/小時的秸稈壓塊機(jī)械，目前市場售價12萬左右。采暖裝備加工需要卷板機(jī)、電焊機(jī)、磨具等基本機(jī)械加工設(shè)備。七、 效益分析下文將從用戶和能源供應(yīng)商兩方面進(jìn)行效益分析。1、秸稈壓塊、燃煤和燃?xì)獠膳慕?jīng)濟(jì)性分析以采暖面積200平米的民居為例，采暖熱指標(biāo)取70W/m2，若選用NK15.0-IY型戶用采暖裝備，售價以4000元/臺計算；秸稈壓塊發(fā)熱量3500-3700kcal/kg，市場售價450-550元/噸。初投資（不包括室內(nèi)管網(wǎng)）和運(yùn)行成本見下表：采用秸稈壓塊采暖裝備進(jìn)行冬季采暖，其初期投資為4210元，運(yùn)行成本包括秸稈壓塊購置4140-5160元、自動送料裝置和循環(huán)水泵電耗180元，折合采暖費(fèi)用為22-26.5元/平米。若農(nóng)戶自產(chǎn)5噸秸稈，則采暖成本可降低至15元/平米以下。同樣供熱面積的燃煤采暖爐市場售價1500-2000元/臺，其熱效率約為65%；燃煤發(fā)熱量5600kcal/kg，目前市場售價650-800元/噸左右。初投資（不包括室內(nèi)管網(wǎng)）和運(yùn)行成本見下表：采用燃煤爐具進(jìn)行冬季采暖，其初期初投資為1710-2210元，較秸稈壓塊采暖裝備初投資低2000元左右，考慮國家補(bǔ)貼的1500元后，兩者相差500元左右。其運(yùn)行成本包括燃煤購置費(fèi)用4916-6050元，循環(huán)泵電耗50元，折合采暖費(fèi)用為24.8-30.5元/平米，較秸稈壓塊全部購置采暖成本高10%左右。但是，采用秸稈壓塊采暖裝備的勞動強(qiáng)度更低、室內(nèi)舒適度（尤其是夜間）更高，灰渣處理量更少，環(huán)保效益更為顯著。同樣供熱面積的燃?xì)獗趻鞝t市場售價8500-15000元/臺，可同時解決采暖和熱水供應(yīng)問題；單戶燃?xì)獗趻鞝t采暖有很大的調(diào)節(jié)靈活性，使用完全獨(dú)立，采暖溫度以自主調(diào)節(jié)，采暖時間可自行控制。天然氣價格按3元/立方米計算，其運(yùn)行成本見下表：燃?xì)獗趻鞝t采暖的初期投資為8500-15000元，其運(yùn)行成本包括燃?xì)赓M(fèi)用9504元，折合采暖費(fèi)用為47.5元/平米；盡管燃?xì)獗趻鞝t采暖系統(tǒng)兼具熱水供應(yīng)功能，但如此高的投資成本和運(yùn)行成本，是普通農(nóng)戶難以接受的。綜上所述，對于農(nóng)戶而言，使用秸稈壓塊采暖裝備進(jìn)行冬季采暖，具有良好的經(jīng)濟(jì)性；同時可以降低商品能源的使用，可提高戶用供能自給程度到60%以上。2、能源供應(yīng)商的投資效益本項目推廣實施過程中，企業(yè)將以能源供應(yīng)商和服務(wù)商角色介入，負(fù)責(zé)建立輻射半徑5-10公里（用戶1000家左右，秸稈壓塊消耗量5000噸/采暖期）的區(qū)域中心工作站（投資規(guī)模150萬元左右），負(fù)責(zé)采暖裝備的生產(chǎn)、銷售、日常維護(hù)和年度檢修，負(fù)責(zé)秸稈收集、運(yùn)輸以及壓塊燃料生產(chǎn)、銷售和運(yùn)輸，負(fù)責(zé)區(qū)域供熱系統(tǒng)的集中監(jiān)控和運(yùn)行保障。而農(nóng)民用戶則負(fù)責(zé)秸稈生產(chǎn)、采暖裝備上料（12小時一次）和供熱模式切換、以及室內(nèi)暖氣系統(tǒng)日常調(diào)節(jié)。在這種商業(yè)運(yùn)作模式下，能源價格將主要由秸稈原料價格（150元/噸）、秸稈壓塊成型成本（150元/噸）、秸稈和壓塊燃料收集運(yùn)輸成本（50元/噸）、服務(wù)成本（50元/噸）和利潤（100-150元/噸）等組成。企業(yè)每年可通過秸稈壓塊燃料銷售獲得利潤50-75萬。采暖裝備的生產(chǎn)與銷售也是企業(yè)利潤的來源之一，單臺采暖裝備的生產(chǎn)成本可控制在3000元以下，若銷售價格為3400-3500元的話，以年銷售1000臺計算，企業(yè)每年可通過采暖裝備銷售獲得利潤40-50萬。目前各級政府對于大規(guī)模利用秸稈燃料進(jìn)行了補(bǔ)貼，在利用規(guī)模高于5000噸/年情況下，國家財政補(bǔ)貼一般為150元/噸，因此，企業(yè)每年可獲得的財政補(bǔ)貼為75萬。值得注意的是，企業(yè)只有以能源供應(yīng)商角色介入，方可達(dá)到如此大的銷售和利用規(guī)模，而以單個農(nóng)戶每年消耗幾噸秸稈燃料的模式運(yùn)作，是無法獲得國家補(bǔ)貼的。綜上所述，依托本技術(shù)建立一個中心服務(wù)站每年可獲得的利潤為90-125萬，可獲得的國家補(bǔ)貼為75萬，一年即可收回投資。因此，對于企業(yè)而言，本項目具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。八、 合作方式專利轉(zhuǎn)讓、技術(shù)入股均可，面議。九、 項目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式（包括電子郵箱）聯(lián)系人：劉聯(lián)勝電話：13802036623Email: lane812@163.com

本實用新型公開了一種半剛性基層與粒料柔性基層的過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于半剛性基層為水泥穩(wěn)定碎石基層和低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層的基層結(jié)構(gòu)，粒料柔性基層為級配碎石上基層；過渡結(jié)構(gòu)包括鋪設(shè)在面層和基層之間的玻纖格柵過渡層、水泥穩(wěn)定碎石斜坡式過渡結(jié)構(gòu)和鋪筑在斜坡上的粒料柔性基層結(jié)構(gòu)三部分；柔性基層下方是水泥穩(wěn)定碎石下基層和底基層；基層上方均為相同結(jié)構(gòu)的瀝青面層，底基層下方均為路基。本實用新型實現(xiàn)了半剛性基層和粒料柔性基層之間剛度和強(qiáng)度的連續(xù)過渡，減少了差異沉降、裂縫和變形等破壞問題，也方便了后期彎沉指標(biāo)驗收。

染（顏）料及醫(yī)藥中間體是國民經(jīng)濟(jì)和國計民生密切相關(guān)的重要產(chǎn)業(yè)，我國染（顏）料生產(chǎn)能力、產(chǎn)量及出口量已遠(yuǎn)超其他國家。然而生產(chǎn)技術(shù)的相對滯后、生產(chǎn)效率低下及污染嚴(yán)重等問題已成為嚴(yán)重影響行業(yè)發(fā)展、危害人體健康和生態(tài)安全的瓶頸問題。我國“十一五”至“十三五”發(fā)展規(guī)劃、天津市中長期發(fā)展規(guī)劃以及2015年國務(wù)院最新發(fā)布的《水污染防治行動計劃》均把染（顏）料行業(yè)清潔生產(chǎn)以及加快行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，向綠色化、高端化發(fā)展提升到國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略高度。在這一背景下，本項目組以天津城建大學(xué)和天津大學(xué)研發(fā)、天津煒杰科技有限公司和山

工業(yè)中大部分高溫固體散料是寬粒徑分布（0.1-20mm）的混合物料，微細(xì)粉體填充在塊料的空隙，冷卻氣體既吹不起散料，也穿不透散料，難以直接從散料取走熱量；移動床內(nèi)間接換熱過程中管間距過大換熱不充分，管間距過小顆粒易堵塞，熱回收效率低；高溫散料的粒度覆蓋范圍寬、產(chǎn)率及溫變跨度大，余熱回收難度大、效率低，技術(shù)不成熟。針對現(xiàn)有的余熱回收工藝適用性差、回收效率低，對于含微細(xì)粉體且粒度分布寬、產(chǎn)率及溫變跨度大的余熱散料難以有效回收的現(xiàn)狀，設(shè)計開發(fā)適應(yīng)粒度、產(chǎn)率和溫度寬范圍變化的高溫散料均勻布料裝置和自均衡連續(xù)出料裝置；研發(fā)以散料側(cè)多頻喘動及流體側(cè)強(qiáng)化換熱為特征的間壁式換熱技術(shù)；提出適用于粒度、溫度和產(chǎn)率寬閾度變化的熱質(zhì)自均衡蓄存技術(shù)與熱量分級提取方法，形成組合式散料蓄存與余熱分級提取工藝。

采用灰關(guān)聯(lián)分析法，提出了瀝青高溫黏度和軟化點是影響應(yīng)力吸收層瀝青混合料高溫抗剪變形能力的兩個主要因素。  明確了粗細(xì)集料分布均勻的應(yīng)力吸收層混合料級配范圍；提出了破壞荷載、破壞模量等評價應(yīng)力吸收層瀝青混合料抗剪性能的主要指標(biāo)；可進(jìn)行應(yīng)力吸收層瀝青混合料的級配設(shè)計和應(yīng)力吸收層復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)高溫抗剪性能的評價。  

本發(fā)明涉及超聲引發(fā)溶液聚合制備納米鐵聚合物復(fù)合材料的方法。將三氯化鐵、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲苯和偶氮二異丁腈混合均勻，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下超聲輻射，得到反應(yīng)后溶液；向反應(yīng)后溶液中加入無水甲醇進(jìn)行沉淀，過濾得到沉淀物，將沉淀物洗滌、真空烘干并研磨得納米鐵聚合物復(fù)合材料，聚合物復(fù)合材料為灰黑色固體粉末。本發(fā)明在使用氮?dú)獗Ｗo(hù)、不加入還原劑的條件下，超聲輻射，鐵離子被還原成納米鐵顆粒，同時 MMA、St原位聚合，一步直接合成了納米鐵聚合物復(fù)合材料，這是一種相對綠色、節(jié)能又環(huán)保的方法。

成果描述：機(jī)械零部件在使用過程中的失效將對設(shè)備、生產(chǎn)等造成重大影響，對已失效的零部件進(jìn)行分析以及提出改進(jìn)和預(yù)防失效的措施具有重要意義。常見的失效形成有斷裂、磨損、腐蝕等現(xiàn)象，本課題組在長期從事金屬材料微觀組織設(shè)計、強(qiáng)度與斷裂工作的基礎(chǔ)上，與相關(guān)企業(yè)合作進(jìn)行了大量的機(jī)械零部件的失效分析工作，如車輛橋箱齒輪的早期失效、耐磨構(gòu)件斗齒、襯板等的失效分析和改進(jìn)、高強(qiáng)度冷拉鋼絲的斷裂分析等。 四川大學(xué)具備金相組織分析、力學(xué)性能測試、X射線衍射儀、電子顯微鏡及能譜分析、磨損試驗機(jī)等設(shè)備，可進(jìn)行失效構(gòu)件的微觀組織、斷口特征、相結(jié)構(gòu)分析、材料性能評定等工作，對機(jī)械零部件的失效原因進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施。市場前景分析：四川大學(xué)具備金相組織分析、力學(xué)性能測試、X射線衍射儀、電子顯微鏡及能譜分析、磨損試驗機(jī)等設(shè)備，可進(jìn)行失效構(gòu)件的微觀組織、斷口特征、相結(jié)構(gòu)分析、材料性能評定等工作，對機(jī)械零部件的失效原因進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施。與同類成果相比的優(yōu)勢分析：國內(nèi)領(lǐng)先。

研究成果有效減少了螺紋花鍵同軸零件成形時間、提高了零件機(jī)械性能，特別是易于保證螺紋和花鍵相對位置穩(wěn)定，實現(xiàn)高性能、高精度零件的低成本、短周期、低能耗的成形制造。相關(guān)研究成果豐富了零件滾軋成形理論和技術(shù)，拓展了滾軋成形工藝應(yīng)用范圍。 已建立了完備的螺紋花鍵同步滾軋工藝?yán)碚擉w系，工藝試驗也已取得較好的效果；而且螺紋花鍵同軸零件在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、變速器、行星滾柱絲副中是傳遞力和扭矩的關(guān)鍵零件，應(yīng)用非常廣泛，相關(guān)研究成果還可推廣到量大面廣的復(fù)雜回轉(zhuǎn)類零件的塑性成形；相關(guān)技術(shù)成果具有廣闊的市場需求和很好的市場前景，一旦轉(zhuǎn)化能夠取得較好經(jīng)濟(jì)效益。 

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