当前的世界环境

介绍

关于可持续能源和温室气体减少的全球​​性问题，生物质能能源作为可再生能源的关键来源之一是未来作为潜在能源的源泉。在印度，稻壳，棉秸秆，大豆秸秆，鸽豌豆秸秆，地生壳，红花残留等的农业残留物如丰富的数量。据报道，世界上有15-50％的主要能量可以来自2050年的生物量。目前据估计，目前世界上大约11％的主要能量估计会满足生物量（Tripathi，2009）。BioMass在印度的可访问性估计每年约5亿公吨。据估计，每年约120-150万公吨的剩余生物质可用性覆盖对应于约18,000兆瓦的潜力的农业和林业残留物。如果这些糖厂在技术上和经济上最佳的热电联产水平，可以通过该国的550糖磨机的袋子酶的热电联产来产生大约5000兆瓦的额外功率。未来进一步增加了能源需求和需求;特别是电力能量（www.mnre.gov.in）。

图1：平衡含水量 锯末粉末和它们的蜂窝煤 点击这里查看图

生物质材料在本质上是吸湿的。谷物、秸秆、秸秆、壳、壳、锯屑、甘蔗袋酶、干叶等均具有吸湿性，随温度和相对湿度条件的变化而释放水分。生物质的这一特性对贮存结构的设计、干燥器的设计、物料贮存寿命的估算等具有重要意义。正确和准确的电磁兼容知识，无论是在材料储存过程中控制环境条件，还是采取预处理措施，以确保材料在高湿度条件下储存时不会变质，都是有益的。提出的研究工作是为了确定生物质原料及其成型块的平衡水分含量而进行的，并对结果进行了讨论。

图2:平衡含水率 甘蔗袋酶粉和他们的蜂窝煤 点击这里查看图

国家森林部门表示，北方森林中森林的未使用的松针达到1.8吨。如果该数量可以均可膨胀，则每年可以生产大约5940 000兆瓦的能量。它会导致巨大的公司₂储蓄。例如，1.3吨的生物质煤气取代了砖窑使用的1吨煤，节省了1.81吨₂排放量和2.5吨的生物质煤气取代了1吨的LPG，节省了2.98吨₂发射。研究了由玉米芯和稻壳残渣制成的蜂窝煤的特性，以期从中找出最有效的燃料。农业废弃物型煤的积极属性包括低含水率、高破碎强度、高密度、火焰传播缓慢、低灰分含量、高氢气量和高热值(Oladeji,2010)。

图3:平衡含水率 磨土壳粉末及其煤球 点击这里查看图

生物质成型块的特性

作物残留物的物理和化学性质和其煤层显然是最重要的参数，这决定了气化器的一致和有效运行，分别为各分的压块和质量的适得率（Khardiwar等，2014）。

图4：平衡含水量 Jatrophashell粉末及其煤气 点击这里查看图

水分 内容

水分含量对型煤的形成及其燃烧起着至关重要的作用。收获时生物量的水分含量变化剧烈。下吸式气化炉仅限于水分含量低于20%的生物质燃料(Payne,1986年)。甘蔗茎顶叶灰分15 ~ 29%;热值与挥发分浓度成正比，与灰分含量成反比。所有农药残留的固定碳含量均在百分比以上。最终分析得出农药残留中碳、氢、氧和氮的含量。据观察，碳含量与热值成正比(Khan, 1993)。

图5：平衡水分含量为50％ rhP + 50％SD粉末及其煤气 点击这里查看图

燃料热值低直接关系到燃料的含水率，进而影响锅炉的效率。燃料价格是根据燃料的发热量、水分、灰分等人为因素确定的。结果表明，随着成型煤样品含水量的增加，其抗压强度和破碎指数显著增加。为了便于稳定的压实，MC被发现在重量的13%到18%之间。成型块含水率的影响是由机器和混合因素控制的(Demirbas等，2004)。

图6:平衡含水率 稻草切碎和他们的煤气 点击这里查看图

散装密度

原料的物理特性，如堆积密度、含水率和平均粒径影响其成型性能(Wakchaure和Sharma 2007)。

图7:平衡含水率 小麦秸秆切碎和他们的煤球 点击这里查看图

作物秸秆型煤的化学性质

化学性质对于确定燃料质量非常重要。对生物质中挥发分、固定碳、灰分含量、灰分熔融温度和发热量的测定进行了工业分析研究。

图8：平衡含水量 棉花秸秆粉和他们的蜂窝煤 点击这里查看图

挥发性物质

挥发性物质是燃料的一部分，当受到控制加热时，以气体或蒸汽的形式排出。挥发性物质由蒸馏和残留物分解产生的碳氢化合物和其他气体组成。

灰分含量

它的性质对燃烧系统有影响。灰是完全燃烧后留下的不燃残渣。生物质燃料，特别是木材衍生燃料的灰分低，但几种生物质燃料含有大量的灰分，使其燃烧或固定床气化困难(Payne, 1986)。研究了适合于气化的农用秸秆的压块，并测定了部分生物质的灰分。在选定的生物质中，稻壳的灰分含量百分比最高，锯末含量最低(Shrivastava, 2009)。

材料和方法 水分含量

采用烘箱干燥法测定了生物质的含水率。最初，已知重量的样品在105°C的烤箱中保存24小时。然后称烘干样品的重量(Browning, 1967)。试样的含水率按下列公式计算。

其中，MC =湿度含量W.₁=在干燥前的样品重量，g w₂=干燥后样品的重量，g

散装密度

采用标准的水置换法测量单个型煤的体积。(Tayade, 2009)。



作物残留煤层化的化学参数

ASTM D 3172, ASTM D 3177, ASTM D 3175, ASTM D 1875, ASTM D 3286用于研究。

挥发性物质

挥发性物质的百分比使用了之前测定水分含量的相同样品，其测定方法如下(ASTM, 2012)。

其中，a =样品的初始重量，1g。B =冷却后样品的最终重量（加热温度107±3℃1小时）。C =冷却后样品的最终重量（加热温度950±20°C）。

固定碳

挥发性物质释放后残留的物质，含有原来存在的矿物质和非挥发性或固定碳。固定碳的计算如下(Jenkins, et al. 1998)。固定碳(%)= 100 -(%水分+ %灰分+ % V. M)

灰分含量

从先前测定挥发性物质含量的相同样品用于确定灰分含量的百分比。然后在700的Muffle炉中加热坩埚中的样品在没有盖子的情况下加热+然后取出坩埚，先在空气中冷却，然后在干燥器中称重。反复加热、冷却和称重，直到得到一个恒定的重量。残渣按百分数按灰分报告。灰分百分比采用以下公式确定(Rabier et al.， 2006)。



灰融合温度

煤炭和焦炭灰度可信度的标准测试基于ASTM D-1875。将生物质干燥，研磨，并在750℃下在空气气氛中置于Muffle炉中，以获得恒定重量。然后将残留的灰分精细研磨含有10％糊精，0.1％水杨酸和89.9％H的溶液₂o重量，被添加到灰烬中。为了使其成为塑料质量，将质量压制成锥形形状，进入合适的模具。取出这些锥体并使其干燥。然后将放置在食材底座上的干锥体在高温炉中插入并加热至800^0.C.在约15分钟后，在每间隔期间，在每个间隔期间，在50℃的增量时，样品的温度升高。观察锥形的形状。观察到锥形顶点的初始圆角或弯曲的温度范围可以称为“灰变形温度”。随着温度进一步增加，相同的样品具有熔化成半球形块的趋势。观察到现象的温度范围可以作为'灰熔温。

热值

根据ASTM D 3286标准，炸弹量热计用于测定生物质的热值。以鳞片形式的生物质置于封闭的炸弹中，炸弹用氧气充满了25个气氛的压力，并置于充满水的铲斗中。通过提供电力，炸弹通过镍线的帮助点燃。注意到初始温度，然后用一分钟的间隔记录温度的变化连续20分钟。最大温度升温用于计算数学燃烧样品的热量，其表示为。


其中，W =水当量的量热计，CAL /°C T =温度上升，°C H =燃料的热值（材料燃烧热），Cal / G m =质量样本烧伤，g

平衡含水率的测定

确定平衡含水率(EMC), 8个不同类型的烤箱干生物量/作物残留物(甘蔗baggase、木屑、花生壳粉、麻疯树壳粉、切碎的稻草,碎麦秸和50%稻壳粉(右投手)+ 50%木屑(SD)和棉花秸秆粉]及其加工成用于这项研究。研究中使用的新鲜原料及其型煤的物理和热性能如表1所示。EMC测定是在1月至8月期间进行的，此时温度变化范围为25 - 37ºC，相对湿度为7级v40 50 60 70 80和90%温度和相对湿度的选择是基于Vallabh Vidyanagar及其周边地区获得的温度和相对湿度的最大和最小变化(Singh et.al 2001)。水分含量的测定采用标准的热风烘箱法(ASTM 1983)。

表1：新鲜原料及其煤气的物理和热性质

生物物种	VolatileMatter（％，D.B。）	AshContent (%, d.b)。	固定碳（％，D.B）	热值,千卡/公斤	体积密度,公斤/米3.
松散形式的原料
锯屑	84.54	1.95	13.49	4707	240
甘蔗袋子	90.36	1.95	7.67	4046	133
地生壳	80.90	3.27	15.82	4898.	255
麻疯树壳	71.02	17.09	11.88	3618	288
50% RHP + 50%锯屑	74.67	10.69	14.63	4250.	248
切碎的稻草	77.89	17.43	4.66	3473.	50
碎麦秸	85.73	8.80	5.46	4021.	50
棉杆	79.53	7.05	13.40	4077	226
煤气形式的原料
锯屑	76.10	3.95	19.95	4370.	615.
甘蔗袋子	76.12	4.52	19.36	3983	675.
地生壳	77.37	3.75	18.88	4011	680.
麻疯树壳	71.05	19.83	9.12	3526.	685.
50% RHP + 50%锯屑	72.28	11.98	15.74	4036.	625.
切碎的稻草	64.44	19.47	16.09	3468	590
碎麦秸	75.95	11.75	12.3	3926	591
棉杆	76.92	9.86	13.22	3898	631.

表2：不同饲料股的EMC及其在不同RH水平的煤球

老不	生物物种	不同相对湿度下的EMC
		40％	50％	60％	70％	80％	90％
松散形式的原料
1	锯粉尘粉	2.20	4.19	5.96	6.74	8.67	12.16
2	甘蔗袋酶粉末	2.69	4.98	5.89	7.34	9.35	12.82
3.	花生壳粉	3.65	4.49	6.46	6.90	9.86	12.71
4.	麻风树壳粉	5.89	6.78	8.85	10.83	15.23	20.30
5.	50% RHP + 50%锯屑	2.41	3.44	4.99	6.35	8.13	11.23
6.	切碎的稻草	3.54	4.72	5.52	7.89	10.17	14.64
7.	碎麦秸	2.63	3.33	5.86	8.02	10.73	17.45
8.	棉花秸秆粉	1.87	3.83	4．70	6.74	9.10	15.25
煤气形式的原料
9.	锯屑	1.66	2.90	4.03	5.15	7.28	9.60
10	甘蔗袋子	2.01	3.40	4.20	5.39	7.43	9.80
11	地生壳	3.09	3．30	4.00	5.16	7.44	9.37
12	麻疯树壳	3.69	5.75	6.48	7.39	11.61	16.31
13	50% RHP + 50%锯屑	2.00	2.83	3.99	5.28	7.21	10.19
14	切碎的稻草	3.15	3.99	4.45	5.80	8.35	11.36
15	碎麦秸	1.86	2.75	4.73	5.52	8.11	15.99
16	棉杆	1.11	2.10	3.91	5.19	7.55	12.59

每个湿度水平下的样品的EMC使用下列公式计算(Singh等。2004) emc (%) = [(W.₁- W₂) / W₂] x 100哪里，W.₁=不同RH条件下等重时生物量的重量(g)W.₂=生物质干物质重量(g)

结果与讨论

EMC生物质原料的木屑粉、甘蔗baggase粉,jathropha壳粉、50%稻壳粉+ 50%锯屑粉、切碎的稻草,碎麦秸和棉花秸秆加工成粉相比,他们在40 - 90% RH(图1 - 8)。在所有情况下,相对湿度高达70%时，电磁兼容性没有显著差异。当相对湿度高于70%时，型煤的电磁兼容性比原料低2- 4%。这是由于松散的生物质比他们的蜂窝煤有更多的多孔空间。这一特性从储存的角度来说是有利的，因为与它们的原料相比，煤块将从大气中吸收更少的水分。

结论

对原料的平衡水分含量及其鳞片的研究表明，各种水平的压块EMC低于其原料。当RH高于70％时，它较低约1-2.5％，高达70％RH和2-4％。由于较低的RH，压块的储存被认为是优于它们以松散形式的原料的优势，因为聚团块将吸收从大气层处的大气层的水分较少。在储存期间，膨胀剂的形状也是在储存期间的完整性，即使在90％RH下也是如此。在较高的RH水平，锯尘，甘蔗蛋白，粉末壳和稻壳混合物的EMC和粉末形式的粉末和浸入粉末形式的粉末和浸渍形式远低于该研究所研究的其他四个饲料股。

参考文献

1. 美国材料试验学会(ASTM)，1983。ASTM标准年鉴。费城:ASTM 19103。
2. ASTM。ASTM标准年鉴，1983年。费城:美国材料试验学会;p。19103。
3. ASTM国际2012。ASTM标准E711-87，用炸弹量热计测定废燃料总热值的标准试验方法。
4. anon。http://www.mnre.gov.in/biomass电源热电联产。
5. 陈志刚，陈志刚。木材化学方法。台北:台北。出版。纽约，伦敦，第一卷。
6. Demirbas，A.和A.H. Sachin，2004年。生物质废料的压块性能。能源，26：83-91。
7. Jenkins, BM, Baxter, LL, Miles Jr.， TR, Miles, TR 1998。生物质燃烧特性。燃料的过程。技术54,17- 46。
8. 汗，Z.R.1993年。研究与气化有关的农业残留物的物理和化学性质。未发表的b.tech.Thesis。C.A.E.T.Akola博士.PDKV。
9. Khardiwar Mahadeo，Anil Kumar Dubey，Dilip Mahalle，Shailendra Kumar，庄稼残留物的物理和化学性质研究，用于煤气化，美国能源工程杂志。卷。2，2014年，第2,201,PP。51-58。DOI：10.11648 / J.ajee.20140202.11
10. Oladeji j.t 2010。由玉米芯和稻壳制成的蜂窝煤的燃料特性。中国海洋大学学报(自然科学版). 11(1):101-106。
11. 佩恩,范围1986。小型燃烧和固定床气化的研究现状及重点，化工学报，Vol . 29(5): 1477-1483。
12. Rabier，F，Temmerman，M，Bohm，T，Hartmann，H，Jensen，PD，Rathbauer，J，Carrasco，J，Fernandez，M.，2006年。颗粒颗粒的颗粒粒子粒子。生物量生物能量30,954 - 963。
13. Srivastava，N.S.L.（2009）“在11月9日至11日的Nagpur在Nagpur组织的”印度棉花秸秆 - 市场潜力特别参考棉花秸秆 - 市场潜力“的”作物残留物PP; 62 - 76。
14. 特里帕西,P.V.R. a.k.Iyer和Tarachand Khandpal1998。印度生物质成型的技术经济评价。没有Biomass&Bio-energy 14日。5 - 6,页479 - 488。
15. Tayade，S.R.2009.瓦斯韦斯特的不同布拉德制作评估。论文，PGI，博士。PDKV，Akola。
16. Wakchaure G. C.和Sharma, 2007年。部分生物质型煤的物理质量。j . Agril。Engg。第44卷(1):48-52。