中国是传统农业大国,2019年农作物播种面积达到24.89亿亩,每年会产生大量生物质秸秆废弃物,其消纳问题一直是乡村环境的重大亟待解决难题。目前我国农作物秸秆消纳方式主要有秸秆焚烧、原料化、燃料化、基料化、饲料化、肥料化这六大处理方式。其中最具有消纳潜力的方式是饲料化和燃料化,占比最大的是秸秆露天燃烧和燃料化,但秸秆焚烧会损害周围乡村环境质量,而生物质燃料在燃烧过程中易出现结渣等现象,影响燃料燃烧效果及燃烧用具生命周期。因此,研发燃烧可控、可产生高浓度碳气肥、燃料灰渣直接还田可作氮磷钾肥料的新型生物质基补碳燃料十分必要,可降低秸秆焚烧负面影响,将其应用于温室大棚,为作物补给碳气肥和生长所需的氮磷钾元素,达到提升农作物品质、固碳减排效果。以农业废弃物高值化应用为基点,通过采用理论融合实验的研究方法,展开以稻秆为主要组分的新型生物质基补碳燃料研究,主要研究内容如下:通过多次尝试性实验,确定燃料基础制备工艺。制备工艺过程主要包含工业废弃物预处理、集料组分调配、特定温压养护、成品。确定生物质基补碳燃料制备过程中稻秆、硬化剂、固化剂、黏结剂等主要组分预处理方式、添加比例以及添加顺序,选用人工煤饼模具脱模,最后置于60℃恒温干燥箱内4d,制得燃料试样。完成燃料制备组分配比实验优选,保持稻秆组分比例恒定不变以及发泡剂、水、稳泡剂、控燃剂、稻秆添加质量比保持恒定值为7:140:2:5:40。,依次探究硬化剂含量为0%–5%;固化剂用量0%–10%;黏结剂用量为0%–5%分别对生物质基燃料的燃烧特性参数、力学关键参数、水力特性参数、灰分成分分析的影响。研究成果揭示:对于不同硬化剂含量的生物质基补碳燃料,当硬化剂含量为0%–5%时,抗压强度范围为25652Pa–34679Pa,当固化剂含量从0%增至10%时,灰分中钾含量从3.23%增至4.74%。当黏结剂含量从0%增至5%时,生物质基补碳燃料密度有一定的提高。本文研制出的生物质基补碳燃料不仅燃烧效果好,燃烧可控,产生高浓度碳气肥、具有较高的密度和力学强度,还可固化生物质中氮磷钾元素,使燃料灰渣替代氮磷钾复合肥料直接还田,改善土壤性质,减少无机化肥给周边环境带来污染程度,在节能与农业废弃物循环再利用领域具有较好的应用前景。