优秀博士学位论文培育基金

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1、优秀博士学位论文培育基金申请书项0名称以蒸汽爆破为核心的秸秆转化车用CNG技术及工程化研究中请人姓名所在单位填表日期河南农业大学研究生处一、基本情况姓名于政道出生年月1977年1月学号11104003学院机电工程学院专业农业生物环境与能源工程导师张百良联系电话13849233228电子信箱yuzhcngdao@126.com题目以蒸汽爆破为核心的秸秆转化车用CNG技术及工程化研究申请资助金额（元）80000.00预计完成时间2015年5月15日二、近期已取得的与本项目有关的主要研究成果（含论文、专著、专利等）近期发

2、表与本项目有关的论文：ARealExplosion:TheRequirementofSteamExplosionPretreatment,2012,BioresourceTechnology,121,335-341,SCI收录，5年IF5.172蒸汽爆破预处理工艺参数筛选与实施的基本前提及其实现装备选型，2011,酿造，Vol.3&No.2,9-11,蒸汽爆破对玉米秸秆理化特性的影响，2012,高压物理学报农业固体废弃物转化为车用燃气（B-CNG）技术研究，2011,科技创新导报，N0.13,15-16取得与本项目

3、有关的发明专利1项：ZL200710141271.9申报与本项目有关的发明专利4项:201110030659.8,201110147534.3,出版与本项目有关的专著1本：《生物能源技术与工程化》，科学出版社，ISBN:9787030257697通过与本项目有关的技术成果鉴定两项：1、2012年7月取得“瞬时弹射式生物质汽爆技术研究及应用”部级技术成果；2、承担省科技厅2011重点科技攻关计划“农业固体废弃物转化车用燃气技术研究与应用”项目，2012年12月取得该项目省级科技成果。三、项目论证1.对项目的论证：基本

4、内容、重点和难点、国内外研究现状分析、本项目的理论意义和实践意义，并附列主要参考文献及出处；2.对项目实施和完成条件的论证：研究生的研究水平和时间保证、资料设备、科研手段；3.研究方案的论证。1、项目论证本研究针对当前国际油价猛涨、我国油气资源短缺的严峻局面，利用以往不易利用的各种秸秆，以蒸汽爆破技术为核心，通过运用数控瞬时弹射式蒸汽爆破预处理技术、数控高效两相外循环厌氧发酵技术等多项技术及工程化设备集成创新，转化为以CNG为产品标准的车用燃料。本研究不同于以往用“汽喷”、“膨化”技术来替代汽爆技术的研究，采用符合

5、真正“爆破”意义的“瞬时弹射式蒸汽爆破”（ICSE）技术为研究出发点，以秸秆厌氧转化车用CNG为应用环境，对秸秆转化的关键问题决速水解进行机理研究与实践验证，同时在工程化环境下进行技术应用，为大规模秸秆资源化的研究与实践提供思路。项目研究重点是对爆破机理及其影响因素的研究。技术难点：蒸汽弹射原理是军事上用于航母加速飞机起飞装置的设计基础，以蒸汽的内能瞬间释放为舰载机起飞提供强大动能，技术实现难度极大。一是随着单次爆破容积的扩大，对兆瓦级爆破能量的快速吸收和缓冲；二是抵御反复的猛烈爆破对设备各部件特别是密封部件的破坏

6、。三是对瞬间爆破过程物理数据的记录捕捉。国内外现有技术主要有热喷放技术和螺杆挤压膨化技术两类。热喷放技术（有时也称阀门喷放）通常是指在装有物料的容器底部，装置快放阀门，通过此阀门的开启，在秒数量级的时间内将物料在没有短促爆响声的情况下依次放入大气压环境（右图为热喷放装置简图b由于阀门放气截面积的局限，这一技术的放气过程时间在一般生产设备上可长达数十秒，这已完全背离了爆破概念，由此带来了一系列问题。主要包括爆破功率密度不足问题、物料预处理程度一致性问题、未实现热能膨胀功转化问题、堵料/夹生/出料温过高等工艺问题。该技

7、术在国内由陈洪章等人申报专利约三十余项。螺杆挤压膨化技术通常是指通过螺杆向压力腔中连续送入物料，再由螺杆装置将物料从压力腔中释放出来的一类装置。该技术通过螺杆与管壁间形成密封草塞来完成高压蒸汽的密封（右图为螺杆挤压膨化装置简图b该技术虽然也是利用高温高压的蒸汽来对物料进行物理化学处理，但物料在送入大气压环境下时没有短促爆响声。这一技术方式由于没有爆破本质，在实际应用中功耗很大但收效甚微。该原理目前由加拿大公司取得两项专利。目前国际上运用于生物质的上述两类所谓“汽爆”（实为汽喷）技术，包括其关键性指标“爆裂度”（se

8、verityfactor）,历史上均是从造纸制浆工业中衍生而来。2007至2010年，由于美国奥巴马政府对生物能源的庞大资助计划，使国际汽爆预处理研究有所升温，但由于应用效果并不突出，无论是应用规模还是装备都没有实际进展。此后，一些学者提出汽爆处理与蒸汽处理（Steam）及热水（LiquidHotWater）处理并没有明显区别，而这一领域的国际研究也就此陷入