当前的世界环境gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

国家的进步和繁荣主要取决于能源。能源的可用性和消费水平是经济和社会发展的最佳指标。用于能源生产的农作物残留物已被繁殖作为工业化国家化石燃料的替代品。化石燃料的可用来源是有限的，因此对温室气体排放产生的不利环境后果的越来越感激增强了作物残留作为发达国家和发展中国家的替代能源资源的重要性。在国家种植的种植强度，生产力和作物导致作物残留生成的巨大变异性及其用途。Pathak.gydF4y2Ba等。。gydF4y2Ba试图评估来自农田、草地、森林、路边和农林业的可恢复生物量的数量(Pathak et al.， 2006)。他们估计印度的有效作物残留总量为523.4万吨/年，剩余为127.3万吨/年。棉秆、豌豆秆、黄麻、花生壳、油菜籽、芥菜、向日葵的年剩余残留量分别为11.8、9.0、1.5、5.0、4.5和1.0 Mt/年。大部分谷类作物的残渣和50%的豆类被用作饲料。油菜籽、椰子壳、芥菜、豌豆、黄麻和玉米花的茎干被用作家庭燃料。印度很长时间以来一直是农业经济，因为其GDP的70%仍然来自农业或以农业为基础的工业(Singh, 1996)。这一部门的任何收益的增加都取决于这一部门基本投入的充足供应。及时、充足的供电就是这样的输入。工业与城市之间的竞争使我国农业用电量日益减少。因此，农业部门一年有一段时间电力不足。 Consequently, Urgent need has been arises to produce more power, in order to accomplish the needs of agriculture sector efficiently. A rough estimation has putted agricultural and agro-industrial residues in huge quantities of about 350 million tones (mt) per year (Rao, 1996). It is also anticipated that the total cattle refuse generated is nearly 250 mt per year (Singh,1996). Further, 50 mt of fuel wood and with associated forest waste of about 5 mt produced from nearly 20% of the total land which is under forest cover. The total availability of agricultural waste, energy plantations and agro-industrial waste in the country is placed approximately 405 mt per year (Rao, 1996). Set up of agriwaste based captive power plants in agro-based industries and small capacity power generation plants in rural areas as decentralized power supply sources is the way of accomplishing use of such sources. Power need of a cluster of 30 to 40 nearby villages can be satisfied with such power plants. The biomass like rice straw, saw-dust, cotton-seed, sugarcane-trash, coir-pith,, peanut -shells, sorghum, wheat-stalks and straw, stalks and husk, soybean stalks, maize stalks and cobs, bagasse, waste wood, , sunflower seeds, shells, walnut shells, hulls and kernels and coconut husk can be prolifically utilized in power generation (Grover, 1996). One third of primary energy sources are contributed by Biomass in India. Biomass fuels are predominantly used in domestic for cooking and water heating, as well as by conventional and artisan industries. Total biomass energy sources wood fuels contribute 56 percent (Sinha et. al, 1994). Since most biomass is not transacted on the market, estimation of biomass consumption remains highly variable (Ravindranath and Hall, 1995; Joshi et. al., 1992). Supply-side estimation (Ravindranath and Hall, 1995) of biomass energy are reported as: fuel wood for household sector- 218.5 million tons (dry), crop residue- 96 million tons (estimate for 1985), and cattle dung cake- 37 million tons. The agriwaste, apart from being a disposal responsibility, obviously poses a serious environmental threat which in turn jeopardizes ecology and human health alike, because presently, some of the agri residues are being discarded at the fields and burnt in-situ, which results in environmental pollution and also affects the quality and fertility of soil. If these wastes are used for producing electric power it may help control the environment related problems. But this requires an elaborate collection process and economic conversion operation as well.

材料和方法gydF4y2Ba

材料制备gydF4y2Ba

将切碎的棉茎生物质用作发达的开放芯下降生物量气化器中的饲料材料。整个棉茎生物质难以直接在气化器反应器中使用，因此将切碎的棉茎用作喂料材料。随着棉茎粉碎机的帮助，整个棉茎厂被转化为切碎的材料。图1显示了本研究中使用的棉茎粉碎机的视图。它主要由饲料槽，钉牙搅拌器，出口部分，电动机和支架组成。粉碎机由Bharat Engineering Works Jasdan（Gujarat）提供。粉碎机采用7.5 HP，3相，1400 rpm电动机的帮助操作。棉茎碎片机的容量为218千克/小时。粉碎操作是在棉花研究场所进行的，Jau，Junagadh进行。该机器在两个人的帮助下运行，一个人需要供应材料，并且需要另一种用于将材料送入机器中。gydF4y2Ba

图1:棉花秸秆粉碎机gydF4y2Ba 点击此处查看数字gydF4y2Ba

整个棉秆的物理性质gydF4y2Ba

在平均长度，直径和堆积密度方面确定了整个和切碎的棉茎的物理性质。借助测量龙头测量，测量平均随机选择的整个棉花植物秸秆的平均长度。借助游标卡钳，测量平均直径15件随机选择的整个棉花植物秸秆。还测量了整个棉秸秆植物的批量密度。通过在绳索的帮助下与柔和的轧制和压制搭配搭配植物来确定整个棉茎厂的批量密度，以便将束视为圆柱体。在春季平衡的帮助下测量束的重量。散装密度是生物质束的重量除以棉秆束占据的体积。gydF4y2Ba

切碎棉茎生物质的物理性质gydF4y2Ba

从重量和长度两个方面分析了棉秆的不同粒度。随机选取3个样品，2公斤棉秆粉碎生物量进行分析。每个样品分为七个部分，即厚，直径13-18毫米，中等，直径9-12毫米，薄，直径4-8毫米，非常薄，直径2-3mm，非常非常薄，材料通过2毫米筛，棉花毛刺(木纹棉铃)和树皮。用游标卡尺测量棉秆各部分的直径。并利用比例尺测量了粉碎物料各组分的最大长度和最小长度。手工分离粗、中、薄、棉毛和树皮五种组分。棉秆粉碎的容重是由放置在容器中的生物量的重量除以占用的体积来确定的。gydF4y2Ba

近似分析gydF4y2Ba

对含水含量，挥发物质，灰分含量和固定碳的表征进行近析分析。诸如燃料的近分析定义其挥发性和燃烧性质。用于这些分析，使用了满足生物质材料需求的煤，闪光燃料等ASTM标准（ASTM，1983）。gydF4y2Ba

水分含量gydF4y2Ba

大多数生物量的水分含量取决于燃料的类型，其起源和治疗用于气化前。水分含量在燃烧过程中起重要作用。对于气化器的故障和经济运行，期望低于15％的水分含量低于15％。通过在105ºC下在105℃下干燥已知的热空气烘箱中的样品来确定棉尾部的燃料含量（FMC），同时将地样品保持在鳞片状直至恒定重量。gydF4y2Ba

挥发性物质gydF4y2Ba

燃料中的挥发性物质和固有的结合水在热解区域中得到形成，形成由水，焦油，油脂和气体组成的蒸气。具有高挥发性物质含量的燃料产生更多的焦油。燃料中的挥发性问题决定了用于去除焦油的气化器的设计。棉茎生物质的挥发性物质是产品，不含水分，通过材料作为气体或蒸汽给出时固体生物量在与空气下的标准条件下与空气接触，这可能根据材料的性质而变化。gydF4y2Ba

灰分含量gydF4y2Ba

在燃料燃烧后保持氧化形式的燃料矿物质含量称为灰分。在实践中，灰烬还含有一些未燃烧的燃料。灰分含量和灰分成分对气化器的平稳运行产生影响。反应器中灰烬熔化导致粘连和熟料形成。如果未采取措施，粘连或熟料形成导致过度的焦油形成或完全阻断反应器。gydF4y2Ba

固定碳gydF4y2Ba

固定碳代表燃料中不挥发的可燃成分。现有的固定碳量大致反映了木炭的产量。此外，较高的固定碳材料通常比较低的固定碳材料更适合气化。在测定燃料含水率、挥发分和灰分后。gydF4y2Ba

生物质的热值gydF4y2Ba

发热量是燃料的单位质量在完全燃烧时所产生的热量。有两种上报方式，即HHV(较高热值)和LHV(较低热值)。生物质饲料秸秆的热值是根据其气化适宜性和气化炉效率来确定的。采用弹式量热仪测定了棉秆生物质的发热量。在坩埚中取一克空气干燥的研磨样品。导火线连接在炸弹的电极上。gydF4y2Ba

结果和讨论gydF4y2Ba 全棉秆生物质物理特性研究gydF4y2Ba

确定整个棉秸秆植物的物理性质在长度，直径和散装密度方面。整株植物在下部，中部和上部的三个部分中随机考虑。下部被认为高达500毫米，中间部分被认为从500mm至1000mm，并且剩下的部分被认为是上部。在这些部分的中间测量随机选择的十五植物的每一部分的直径。每个部分的平均直径在表1中给出。整个棉花植物的平均直径，即下部，中间部分和上部分别为15.80毫米，11.33mm和7.27mm。整个棉秸秆植物的平均长度，平均直径和堆积密度如表2所示。该平均长度，平均直径和散装密度被发现为1506.7 mm，11.47mm和34.92 kg / mgydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba分别。gydF4y2Ba

表1:全棉茎秆各截面平均直径gydF4y2Ba

SR.gydF4y2Ba不。gydF4y2Ba	下部的平均直径可达500mmgydF4y2Ba	中间部分的平均直径gydF4y2Ba500mm-1000mm.gydF4y2Ba	上段平均直径1000mm-1500mmgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba	15.80gydF4y2Ba	11.33gydF4y2Ba	7.27gydF4y2Ba

表2棉秆平均长度、直径、容重gydF4y2Ba

SR.gydF4y2Ba不。gydF4y2Ba	平均长度gydF4y2Ba（毫米）gydF4y2Ba	平均直径（mm）gydF4y2Ba	散装密度gydF4y2Ba(公斤/米gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba）gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba	1505.gydF4y2Ba	11.47gydF4y2Ba	34.92gydF4y2Ba

切碎棉茎生物质的物理性质gydF4y2Ba

表3：不同尺寸分数的切碎棉茎生物质gydF4y2Ba

SR.gydF4y2Ba不。gydF4y2Ba	体积分数gydF4y2Ba	平均体重gydF4y2Ba		长度（mm）gydF4y2Ba
		ggydF4y2Ba	％gydF4y2Ba	最低限度gydF4y2Ba	最大gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba	dia十三至十八厚,毫米。gydF4y2Ba	198.20gydF4y2Ba	9.91gydF4y2Ba	23.gydF4y2Ba	112.gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba	dia介质,9 - 12毫米。gydF4y2Ba	209.39gydF4y2Ba	10.47gydF4y2Ba	14.gydF4y2Ba	137.gydF4y2Ba
3.gydF4y2Ba	dia薄,4 - 8毫米。gydF4y2Ba	749.10gydF4y2Ba	37.45gydF4y2Ba	31gydF4y2Ba	133.gydF4y2Ba
4.gydF4y2Ba	非常薄，2mm-3mm dia。gydF4y2Ba	367.15.gydF4y2Ba	18.36gydF4y2Ba	12.gydF4y2Ba	43gydF4y2Ba
5.gydF4y2Ba	非常非常薄，直径小于2mm。gydF4y2Ba	49.96gydF4y2Ba	2.50gydF4y2Ba	2gydF4y2Ba	6.gydF4y2Ba
6.gydF4y2Ba	棉花毛刺gydF4y2Ba	229.31gydF4y2Ba	11.47gydF4y2Ba	9.gydF4y2Ba	32gydF4y2Ba
7.gydF4y2Ba	树皮gydF4y2Ba	195.31gydF4y2Ba	9.77gydF4y2Ba	59gydF4y2Ba	273gydF4y2Ba
	全部的gydF4y2Ba	2000gydF4y2Ba	100.00gydF4y2Ba

C的近分析gydF4y2Ba otton茎生物量gydF4y2Ba

近似分析在术语中，确定固定碳，挥发物质和灰分含量，并在下面介绍该分析的结果。表4显示了棉茎生物质的近似分析。在干基础上发现棉茎生物质的水分含量为13.63％，这代表了气化系统的气化燃料适合性，高水分含量不仅产生低气体加热值，而且导致低温在反应区，这反过来不足的焦油转化能力，即低等级气体，因此含水量应小于15％。Dogru等。（2002）报道榛子壳的水分含量约为12（％，D.B），并审查了大部分生物质的水分含量在11到18（％，D.B）之间变化。The fixed carbon, volatile matter and ash content were found as 20.53, 74.52, and 4.95 (%, d.b) respectively for cotton stalk as shown in Table 4. The result showed the feasibility of cotton stalk fuel for gasification because of high carbon content and low ash content. The results of proximate analysis of cotton stalk in the present study was in accordance with the results presented by Dubey and Gangil (2009) as fixed carbon, volatile matter and ash content of 15.30, 81.40 and 3.30 (% d.b) respectively for cotton stick. Vyas and Singh (2007) also found the fixed carbon, volatile matter and ash content as 24.99, 71.04 and 3.97 (%, d.b.) respectively for jatropha seed husk. Similarly, Jorapur and Rajvanshi (1997) also reported that fixed carbon, volatile matter and ash content as 14.9, 77.4, and 7.7 (%, d.b.) respectively for sugarcane leaves.

表4：棉茎生物质的近期分析gydF4y2Ba

SR.gydF4y2Ba不。gydF4y2Ba	水分含量gydF4y2Bad.b (%)gydF4y2Ba	固定碳gydF4y2Bad.b (%)gydF4y2Ba	挥发性物质gydF4y2Bad.b (%)gydF4y2Ba	灰分内容gydF4y2Bad.b (%)gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba	13.63gydF4y2Ba	20.53gydF4y2Ba	74.52gydF4y2Ba	4.95gydF4y2Ba

棉茎生物质的热值gydF4y2Ba

在炸弹量热计的帮助下确定了棉茎生物量的热值。表5中给出了温度温度升高的热量计的能量等同量的结果，矫正器的矫正因子以及生物量的热值。它可以启动发现炸弹量热计的能量相当于398.26Cal /°C在炸弹量热计中观察到1.02g生物量样品的燃烧的温度升高为1.75℃。使用镍铬镍丝和棉线校正为3827 cal / g后，获得生物质的热值。发现棉茎的热值为16.01 mJ / kg表示气化特征良好的特征，因为燃烧过程中产生的更高热量导致反应区的高温。本研究中棉秆热值的结果符合诸如Dubey和Gangil（2009）作为LHV和HHV的棉棒16和17.40mJ / kg的结果。VYAS和SINGH（2007）还确定了麻醉剂种子壳的较低的热值为16.92 mJ / kg。gydF4y2Ba

表5:量热计的能量当量和棉秆发热量gydF4y2Ba

SR.gydF4y2Ba不。gydF4y2Ba	重量的水gydF4y2Ba（ml）gydF4y2Ba	能量等价物gydF4y2Ba（Cal /°C）gydF4y2Ba	样品的重量gydF4y2Ba(g)gydF4y2Ba	温度上升gydF4y2Ba（°C）gydF4y2Ba	校正因子gydF4y2Ba		CV的棉秆gydF4y2Ba（cal / g）gydF4y2Ba
					Nichrome线（E1）gydF4y2Ba（cal）gydF4y2Ba	棉线（E2）gydF4y2Ba（cal）gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba	2000gydF4y2Ba	398.26gydF4y2Ba	1.02gydF4y2Ba	1.75gydF4y2Ba	1.40gydF4y2Ba	213.8gydF4y2Ba	3827.gydF4y2Ba

erol.gydF4y2Ba等gydF4y2Ba．(2010)分析了20个不同生物质样品，确定净热值在15.41-19.52 MJ/kg范围内。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

研究结果表明，对棉秆农用残渣在开式芯下吸式气化炉能量转化过程中的物理化学性质进行了表征，发现棉秆粉碎的平均容重为157.30 kg/m。gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba在水分含量，固定碳，挥发物质和灰分含量方面的近距离分析分别为13.34％，20.53％，74.52％和4.95％（D.B）。获得棉茎生物质的热值，得到3827克/克。切碎的棉茎残留物可以被认为是木质生物质的替代品。gydF4y2Ba

acknolegement.gydF4y2Ba

作者感谢Junagadh农业大学在这项研究活动中给予的合作和充分支持。gydF4y2Ba

参考gydF4y2Ba

1. ASTM。年度ASTM标准。费城：美国材料测试社会，1983;p。19103。gydF4y2Ba
2. Dubey，A. K.和Gangil，S.（2009）。载气技术。2008 - 2009年年度报告，icar。Bhopal，PP-83中央农业工程研究所。gydF4y2Ba
3. Dogru，M.，Howarth，C. R.，Akay，G.，Keskinler，B.和Mali，A。A.，（2002）在下行者气化器中的榛子壳的气化。能源，27（5）：415-427gydF4y2Ba
4. EROL，M.H.，Haykiri-ACMA，KBAYRAK，S.K.C。，（2010）从其近分析数据的生物量的热值估计。可再生能源，35（1）：170-173。gydF4y2Ba
5. 格罗弗，P.D.(1996)，“用于能源转换的Agriwaste饲料加工”，国际会议论文集，1996年2月26日至27日(新德里)，第177-195页，RWEDP报告第23号，联合国粮农组织，曼谷，1996年4月。gydF4y2Ba
6. Joshi V，Ramana Sinha C.S，Karuppaswamy，M，Srivastava K.K和Singh P.B.（1992）。农村能源数据库，泰利，新德里。gydF4y2Ba
7. Jorapur, R.和Rajvanshi, A. K.(1997)。工业加热应用的甘蔗叶-甘蔗渣气化炉，生物质和生物能源，Vol. 13, pp. 141-146。gydF4y2Ba
8. ncaer（1992）。gydF4y2Ba“七五”期间建立的家庭沼气厂评价调查gydF4y2Ba，全国应用经济研究理事会，新德里。gydF4y2Ba
9. (2006)作物残馀转化为能源。环境与农业2006:854- 869。gydF4y2Ba
10. Ravindranath N.H.和Hall D.O (1995)，gydF4y2Ba生物质能与环境——从印度发展中国家的角度，gydF4y2Ba牛津大学出版社牛津。gydF4y2Ba
11. rai s.n.和chakrabarti s.k.（1996）。印度的需求与供应，印度报告，印度森林调查，印度政府，新德里，环境和森林部。gydF4y2Ba
12. RAO，O.P，（1996），“Agriwaste Combustion And Gasification的研发要求”，1996年2月的国际会议的诉讼程序（新德里 - 印度），第259-269（Teri）。gydF4y2Ba
13. Sinha C.S，Ramana P.v.和Joshi V.（1994）。印度农村能源规划：设计有效的干预策略，gydF4y2Ba能源政策gydF4y2Ba22(5)。gydF4y2Ba
14. 辛格，N.P，(1996)“印度的农业废弃物计划:概述”国际会议论文集，1996年2月26-27日(新德里)，第65-72页。gydF4y2Ba
15. Vyas，D. K.和Singh，R. N.，（2007）Jatropha种子壳作为开放式气化机原料的可行性研究，可再生能源32：512-517。gydF4y2Ba