农用秸秆提取棉花秸秆生物量的理化性质研究gydF4y2Ba
Dobariya UmeshgydF4y2Ba1gydF4y2Ba*gydF4y2BaP. SarsavadiyagydF4y2Ba2gydF4y2BaKrishna VajagydF4y2Ba2gydF4y2Ba以及哈迪瓦·马哈迪奥gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba
1gydF4y2BaPolysil灌溉系统私人有限公司，印度朱纳加德gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba贾那加德农业大学可再生能源与可再生能源系，印度贾那加德gydF4y2Ba
3.gydF4y2Ba阿南德农业大学，Muvaliya农场，达荷德389151古吉拉特邦印度gydF4y2Ba
http://dx.doi.org/10.12944/CWE.10.1.44gydF4y2Ba
研究了利用农用秸秆制备棉花秸秆燃料的性能。在棉秆碎纸机的帮助下，将整株棉秆转化为碎料。棉秆碎纸机的粉碎能力为218公斤/小时。棉花秸秆碎料的体积密度为34.92 kg / mgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba棉秆生物量含水量13.63%，挥发物74.52%，灰分4.95%，固定碳20.53%，发热量3827 cal/g。结果表明，农用秸秆是最具潜力和定量可利用性的原料，目的是利用棉秆碎作为原料进行气化炉的能量转化过程。gydF4y2Ba
生物质能;棉花秸秆;近似分析;气化gydF4y2Ba
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李建军，李建军，李建军，等。棉花秸秆生物量的生理化学特性研究。当代世界环境2015;10(1)DOI:gydF4y2Bahttp://dx.doi.org/10.12944/CWE.10.1.44gydF4y2Ba
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李建军，李建军，李建军，等。棉花秸秆生物量的生理化学特性研究。生态学报，2015;10(1)。可以从:gydF4y2Ba//www.a-i-l-s-a.com/?p=9097gydF4y2Ba
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介绍gydF4y2Ba
国家的进步和繁荣主要取决于能源。能源的可获得性和消费水平是经济和社会发展的最佳指标。在工业化国家，利用作物残茬生产能源作为化石燃料的替代品已得到推广。矿物燃料的可用来源是有限的，而且人们日益认识到温室气体排放对环境造成的不利后果，因此在发达国家和发展中国家加强了作物残茬作为替代能源的重要性。种植强度、生产力和在农村种植的作物造成了作物残茬产生及其利用的巨大差异。帕沙克gydF4y2Ba等。。gydF4y2Ba试图评估农田、草地、森林、路边和农林业可恢复生物量的数量(Pathak et al.， 2006)。他们估计印度的可利用作物残茬总量为5.234亿吨/年，剩余量为1.273亿吨/年。棉花茎秆、豇豆茎秆、黄麻禾草、花生壳、油菜籽和芥菜、向日葵的年剩余残量分别为11.8、9.0、1.5、5.0、4.5和1.0 Mt/年。大部分谷类作物的残余物和50%的豆类用作饲料。油菜籽、椰壳、芥菜、豇豆、黄麻和葵花的茎秆被用作家庭燃料。印度长期以来一直是农业经济，其GDP的70%仍然来自农业或以农业为基础的工业(Singh, 1996)。这一部门回报的任何增加都取决于这一部门基本投入的充分供应。及时、充足的电源供应就是这样一个输入。工业与城市的竞争使我国农业用电日益紧张。因此，农业部门全年都存在电力短缺。 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.
材料与方法gydF4y2Ba
材料制备gydF4y2Ba
在研制的开芯下吸式生物质气化炉中，以棉秆碎生物质为原料。整个棉秆生物质难以在气化炉反应器中直接利用，因此将棉秆切碎作为进料。利用棉秆碎纸机将整株棉秆转化为粉碎物料。图1为本研究使用的棉秆碎纸机视图。该机主要由进料槽、钉齿加热器、出料段、电动机、机架等组成。碎纸机是由巴拉特工程公司(古吉拉特邦)提供的。撕碎机采用7.5马力，三相，1400转的电动机。棉秆碎纸机的粉碎能力为218公斤/小时。粉碎操作在贾那加德JAU棉花研究农场进行。这台机器是在两个人的帮助下操作的，一个人需要提供材料，另一个人需要将材料送入机器。gydF4y2Ba
全株棉秆的物理性质gydF4y2Ba
测定了棉秆的平均长度、平均直径和平均容重。随机选取15根棉花整株茎秆，用量锥测量其平均长度。用游标卡尺测量了随机选取的15根棉花整株茎秆的平均直径。测定了棉秆整株的容重。整株棉花茎秆的容重是用绳子捆扎，轻柔地滚动和按压，将束视为圆筒。用弹簧秤测量了束的重量。堆积密度为生物量束重量除以棉秆束所占体积。gydF4y2Ba
棉秆碎生物量的物理性质gydF4y2Ba
对不同粒径棉秆的重量和长度进行了分析。随机选取3个2 kg的棉秆碎生物量样本进行分析。每个样品分为七个部分，即厚，直径为13- 18mm，中，直径为9- 12mm，薄，直径为4- 8mm，极薄，直径为2-3mm，非常非常薄，通过2mm筛的材料，棉花毛刺(棉铃的木质覆盖物)和树皮。用游标卡尺测量棉秆各部分的直径。同时，还利用比例尺测量了粉碎物料各组分的最大和最小长度。手工分离棉粗、中、薄、毛刺、树皮五个部分。棉花秸秆碎料的堆积密度由放置在容器中的生物质重量除以所占用的体积决定。gydF4y2Ba
近似分析gydF4y2Ba
对其水分、挥发物、灰分和固定碳进行了近似分析。对燃料的近似分析确定了其挥发性和燃烧特性。这些分析使用了ASTM标准(ASTM, 1983)推荐的煤、火花燃料等，这些标准在很大程度上满足了生物质材料的需求。gydF4y2Ba
水分含量gydF4y2Ba
大多数生物质的水分含量取决于燃料的类型、来源和气化前的处理。水分含量在燃烧过程中起着重要的作用。水分含量低于15%的重量是理想的无故障和经济运行的气化炉。棉花秸秆燃料含水率(FMC)的测定方法是将已知重量的样品在105℃的热风炉中干燥24小时，同时将地面样品放在培养皿中保持恒重。gydF4y2Ba
挥发性物质gydF4y2Ba
燃料中的挥发性物质和固有结合水在热解区被释放，形成由水、焦油、油和气体组成的蒸汽。挥发物含量高的燃料产生更多的焦油。燃料中的挥发物决定了除焦油气化炉的设计。棉花秸秆生物质的挥发性物质是不含水分的物质，当固体生物质在标准条件下加热，使其与空气脱离接触时，物质以气体或蒸气的形式释放出来。标准条件可能根据物质的性质而变化。gydF4y2Ba
灰分含量gydF4y2Ba
燃料燃烧后仍以氧化形式存在的矿物成分称为灰。实际上，灰烬还含有一些未燃烧的燃料。灰分含量和灰分组成对气化炉的平稳运行有重要影响。炉灰在反应器中的熔化导致结渣和熟料的形成。如果不采取措施，结渣或熟料的形成将导致过多的焦油形成或反应器完全堵塞。gydF4y2Ba
固定碳gydF4y2Ba
固定碳代表燃料的非挥发性可燃成分。存在的固定碳的数量给出了木炭产量的粗略指示。另外，较高的固定碳材料通常比较低的固定碳材料更适合气化。在测定了燃料水分含量(d.b.)、挥发分(d.b.)和燃料灰分含量(d.b.)之后。gydF4y2Ba
生物质热值gydF4y2Ba
热值是单位质量燃料完全燃烧时所产生的热量。它可以以两种方式报告，即HHV(高热值)和LHV(低热值)。根据生物质饲料秸秆的适宜气化性和气化炉效率来确定其热值。用炸弹量热计测定了棉秆生物量的发热量。在坩埚中取一克风干地面样品。保险丝系在炸弹的电极上。gydF4y2Ba
结果与讨论gydF4y2Ba 全株棉花茎秆生物量的物理特性gydF4y2Ba
测定了全株棉花茎秆的长度、直径和容重等物理特性。整株随机分为下、中、上三段。下半部分为500mm以内，中间部分为500mm ~ 1000mm，其余部分为上半部分。随机选择15株植株，在每段中间测量各部分的直径。每段平均直径如表1所示。全株(下、中、上)平均直径分别为15.80 mm、11.33 mm和7.27 mm。整株棉秆的平均长度、平均直径和容重如表2所示。平均长1506.7 mm，平均直径11.47 mm，平均容重34.92 kg/mgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba分别。gydF4y2Ba
表1:棉秆整株各节平均直径gydF4y2Ba
表2棉花全秆平均长度、直径和容重gydF4y2Ba
棉秆碎生物量的物理性质gydF4y2Ba
表3:棉秆碎生物量的不同粒径组分gydF4y2Ba
C的近似分析gydF4y2Ba 棉秆生物量gydF4y2Ba
对水分含量、固定碳、挥发物和灰分含量进行了近似分析，分析结果如下。表4显示了棉秆生物量的近似分析。棉秆生物质的水分含量在干燥基础上为13.63%，这代表了燃料在下通风气化系统中的适宜性，高水分含量不仅导致气体热值低，而且导致反应区温度低，从而导致焦油转化能力不足，即低品位气体，因此水分含量应小于15%。Dogru et al.(2002)报道了榛子壳的水分含量约为12% (%，d.b.)，并回顾了大部分生物量的水分含量在11%至18% (%，d.b.)之间变化。棉花秸秆的固定碳、挥发物和灰分含量分别为20.53、74.52和4.95 (%，d.b.)，见表4。结果表明，棉秆燃料具有碳含量高、灰分低的特点，是可行的气化燃料。本研究对棉秆的近似分析结果与Dubey和Gangil(2009)的结果一致，棉棒的固定碳、挥发物和灰分含量分别为15.30、81.40和3.30 (% d.b)。Vyas和Singh(2007)也发现麻疯树种子皮的固定碳、挥发物和灰分含量分别为24.99、71.04和3.97 (%，d.b)。同样，Jorapur和Rajvanshi(1997)也报道了甘蔗叶片的固定碳、挥发物和灰分含量分别为14.9%、77.4和7.7 (%，d.b.s)。gydF4y2Ba
表4:棉秆生物量的近似分析gydF4y2Ba
棉花秸秆生物量的热值gydF4y2Ba
利用炸弹量热仪测定了棉秆生物量的发热量。表5给出了量热计升温的能量当量、镍铬丝和螺纹的修正系数以及生物质的热值的结果。结果表明，该炸弹量热计的能量当量为398.26卡/℃。在弹量热计中观察到1.02 g生物质样品燃烧时的温升为1.75℃。采用镍铬丝和棉线校正系数得到生物质的热值为3827 cal / g，棉秆的热值为16.01 MJ/kg，由于燃烧时产生的热量较高，反应区温度较高，因此具有良好的气化特性。本研究棉秆的热值与Dubey and Gangil(2009)的结果一致，棉花棒的LHV和HHV分别为16和17.40 MJ/kg。Vyas和Singh(2007)还确定麻疯树种子壳的较低热值为16.92 MJ/kg。gydF4y2Ba
表5:量热仪的能量当量和棉秆的发热量gydF4y2Ba
ErolgydF4y2Ba等gydF4y2Ba．(2010)分析了20种不同的生物质样品，确定了净热值在15.41-19.52 MJ/kg之间。gydF4y2Ba
结论gydF4y2Ba
研究结果表明:对农用棉秆秸秆进行了理化性质表征，得到了棉秆切碎后的平均容重为157.30 kg/m。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba对棉秆碎生物量的水分含量、固定碳含量、挥发物含量和灰分含量进行近似分析，分别为13.34%、20.53%、74.52%和4.95% (d.b)。棉花秸秆生物质的发热量为3827 cal /g。棉秆残丝可作为木质生物质的替代品。gydF4y2Ba
AcknolegementgydF4y2Ba
作者对朱纳加德农业大学在本次研究活动中给予的合作与全力支持表示感谢。gydF4y2Ba
参考文献gydF4y2Ba
国家的进步和繁荣主要取决于能源。能源的可获得性和消费水平是经济和社会发展的最佳指标。在工业化国家，利用作物残茬生产能源作为化石燃料的替代品已得到推广。矿物燃料的可用来源是有限的，而且人们日益认识到温室气体排放对环境造成的不利后果，因此在发达国家和发展中国家加强了作物残茬作为替代能源的重要性。种植强度、生产力和在农村种植的作物造成了作物残茬产生及其利用的巨大差异。帕沙克gydF4y2Ba等。。gydF4y2Ba试图评估农田、草地、森林、路边和农林业可恢复生物量的数量(Pathak et al.， 2006)。他们估计印度的可利用作物残茬总量为5.234亿吨/年，剩余量为1.273亿吨/年。棉花茎秆、豇豆茎秆、黄麻禾草、花生壳、油菜籽和芥菜、向日葵的年剩余残量分别为11.8、9.0、1.5、5.0、4.5和1.0 Mt/年。大部分谷类作物的残余物和50%的豆类用作饲料。油菜籽、椰壳、芥菜、豇豆、黄麻和葵花的茎秆被用作家庭燃料。印度长期以来一直是农业经济，其GDP的70%仍然来自农业或以农业为基础的工业(Singh, 1996)。这一部门回报的任何增加都取决于这一部门基本投入的充分供应。及时、充足的电源供应就是这样一个输入。工业与城市的竞争使我国农业用电日益紧张。因此，农业部门全年都存在电力短缺。 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.
材料与方法gydF4y2Ba
材料制备gydF4y2Ba
在研制的开芯下吸式生物质气化炉中，以棉秆碎生物质为原料。整个棉秆生物质难以在气化炉反应器中直接利用，因此将棉秆切碎作为进料。利用棉秆碎纸机将整株棉秆转化为粉碎物料。图1为本研究使用的棉秆碎纸机视图。该机主要由进料槽、钉齿加热器、出料段、电动机、机架等组成。碎纸机是由巴拉特工程公司(古吉拉特邦)提供的。撕碎机采用7.5马力，三相，1400转的电动机。棉秆碎纸机的粉碎能力为218公斤/小时。粉碎操作在贾那加德JAU棉花研究农场进行。这台机器是在两个人的帮助下操作的，一个人需要提供材料，另一个人需要将材料送入机器。gydF4y2Ba
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图1:棉秆碎纸机gydF4y2Ba 点击此处查看图gydF4y2Ba |
全株棉秆的物理性质gydF4y2Ba
测定了棉秆的平均长度、平均直径和平均容重。随机选取15根棉花整株茎秆，用量锥测量其平均长度。用游标卡尺测量了随机选取的15根棉花整株茎秆的平均直径。测定了棉秆整株的容重。整株棉花茎秆的容重是用绳子捆扎，轻柔地滚动和按压，将束视为圆筒。用弹簧秤测量了束的重量。堆积密度为生物量束重量除以棉秆束所占体积。gydF4y2Ba
棉秆碎生物量的物理性质gydF4y2Ba
对不同粒径棉秆的重量和长度进行了分析。随机选取3个2 kg的棉秆碎生物量样本进行分析。每个样品分为七个部分，即厚，直径为13- 18mm，中，直径为9- 12mm，薄，直径为4- 8mm，极薄，直径为2-3mm，非常非常薄，通过2mm筛的材料，棉花毛刺(棉铃的木质覆盖物)和树皮。用游标卡尺测量棉秆各部分的直径。同时，还利用比例尺测量了粉碎物料各组分的最大和最小长度。手工分离棉粗、中、薄、毛刺、树皮五个部分。棉花秸秆碎料的堆积密度由放置在容器中的生物质重量除以所占用的体积决定。gydF4y2Ba
近似分析gydF4y2Ba
对其水分、挥发物、灰分和固定碳进行了近似分析。对燃料的近似分析确定了其挥发性和燃烧特性。这些分析使用了ASTM标准(ASTM, 1983)推荐的煤、火花燃料等，这些标准在很大程度上满足了生物质材料的需求。gydF4y2Ba
水分含量gydF4y2Ba
大多数生物质的水分含量取决于燃料的类型、来源和气化前的处理。水分含量在燃烧过程中起着重要的作用。水分含量低于15%的重量是理想的无故障和经济运行的气化炉。棉花秸秆燃料含水率(FMC)的测定方法是将已知重量的样品在105℃的热风炉中干燥24小时，同时将地面样品放在培养皿中保持恒重。gydF4y2Ba
挥发性物质gydF4y2Ba
燃料中的挥发性物质和固有结合水在热解区被释放，形成由水、焦油、油和气体组成的蒸汽。挥发物含量高的燃料产生更多的焦油。燃料中的挥发物决定了除焦油气化炉的设计。棉花秸秆生物质的挥发性物质是不含水分的物质，当固体生物质在标准条件下加热，使其与空气脱离接触时，物质以气体或蒸气的形式释放出来。标准条件可能根据物质的性质而变化。gydF4y2Ba
灰分含量gydF4y2Ba
燃料燃烧后仍以氧化形式存在的矿物成分称为灰。实际上，灰烬还含有一些未燃烧的燃料。灰分含量和灰分组成对气化炉的平稳运行有重要影响。炉灰在反应器中的熔化导致结渣和熟料的形成。如果不采取措施，结渣或熟料的形成将导致过多的焦油形成或反应器完全堵塞。gydF4y2Ba
固定碳gydF4y2Ba
固定碳代表燃料的非挥发性可燃成分。存在的固定碳的数量给出了木炭产量的粗略指示。另外，较高的固定碳材料通常比较低的固定碳材料更适合气化。在测定了燃料水分含量(d.b.)、挥发分(d.b.)和燃料灰分含量(d.b.)之后。gydF4y2Ba
生物质热值gydF4y2Ba
热值是单位质量燃料完全燃烧时所产生的热量。它可以以两种方式报告，即HHV(高热值)和LHV(低热值)。根据生物质饲料秸秆的适宜气化性和气化炉效率来确定其热值。用炸弹量热计测定了棉秆生物量的发热量。在坩埚中取一克风干地面样品。保险丝系在炸弹的电极上。gydF4y2Ba
结果与讨论gydF4y2Ba 全株棉花茎秆生物量的物理特性gydF4y2Ba
测定了全株棉花茎秆的长度、直径和容重等物理特性。整株随机分为下、中、上三段。下半部分为500mm以内，中间部分为500mm ~ 1000mm，其余部分为上半部分。随机选择15株植株，在每段中间测量各部分的直径。每段平均直径如表1所示。全株(下、中、上)平均直径分别为15.80 mm、11.33 mm和7.27 mm。整株棉秆的平均长度、平均直径和容重如表2所示。平均长1506.7 mm，平均直径11.47 mm，平均容重34.92 kg/mgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba分别。gydF4y2Ba
表1:棉秆整株各节平均直径gydF4y2Ba
| Sr。gydF4y2Ba不。gydF4y2Ba | 下截面平均直径可达500mmgydF4y2Ba | 中部平均直径gydF4y2Ba500 mm - 1000 mmgydF4y2Ba | 上截面平均直径1000mm-1500mmgydF4y2Ba |
| 1gydF4y2Ba | 15.80gydF4y2Ba | 11.33gydF4y2Ba | 7.27gydF4y2Ba |
表2棉花全秆平均长度、直径和容重gydF4y2Ba
| Sr。gydF4y2Ba不。gydF4y2Ba | 平均长度gydF4y2Ba(毫米)gydF4y2Ba | 平均直径(mm)gydF4y2Ba | 体积密度gydF4y2Ba(kg / m)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)gydF4y2Ba |
| 1gydF4y2Ba | 1505gydF4y2Ba | 11.47gydF4y2Ba | 34.92gydF4y2Ba |
棉秆碎生物量的物理性质gydF4y2Ba
表3按平均重量、百分比重量和切碎质量的最小-最大长度显示了不同大小的棉秆生物量碎片。将碎料分成7个不同大小的部分，粗的直径为13 ~ 18mm，中等的直径为9 ~ 12mm，薄的直径为4 ~ 8mm，极薄的直径为2 ~ 3mm，极薄的直径小于2mm，棉花毛刺和树皮。棉秆碎粗、中、细、极细、极细、极细、毛刺和树皮的平均重量分别为198.20 g、209.39 g、749.10 g、367.15 g、49.96 g、229.31 g和195.31 g。粗、中、薄、极薄、毛刺和树皮组分的重量百分比分别为9.91%、10.47%、37.45%、18.36%、2.50%、11.50%和9.77%。从表中可以看出，最大和最小重量分数分别为37.45%和2.50%，直径范围为4至8毫米和小于2毫米。从表中可以看出，粗、中、薄、极薄、极薄棉毛刺和树皮不同粒径段的最小长度和最大长度分别为23 ~ 112mm、14 ~ 137mm、31 ~ 133mm、12 ~ 43mm、2 ~ 6mm、9 ~ 32mm和59 ~ 273 mm。棉秆碎生物量的容重为157.30 kg/m。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba与全棉秸秆相比，这种体积密度和不同大小的馏分代表了碎棉秸秆对羽绒气化炉的适用性，因为高密度的生物质对燃烧系统有利，因为它代表了较小体积的高能值，并且需要较少的存储空间。Dubey和Gangil(2009)报道棉花棒的容重为160 kg/m。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba
表3:棉秆碎生物量的不同粒径组分gydF4y2Ba
| Sr。gydF4y2Ba不。gydF4y2Ba | 体积分数gydF4y2Ba | 平均体重gydF4y2Ba | 长度(毫米)gydF4y2Ba | ||
| ggydF4y2Ba | ％gydF4y2Ba | 最低gydF4y2Ba | 最大gydF4y2Ba | ||
| 1gydF4y2Ba | 厚，直径13- 18mm。gydF4y2Ba | 198.20gydF4y2Ba | 9.91gydF4y2Ba | 23gydF4y2Ba | 112gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 中等，9- 12mm直径。gydF4y2Ba | 209.39gydF4y2Ba | 10.47gydF4y2Ba | 14gydF4y2Ba | 137gydF4y2Ba |
| 3.gydF4y2Ba | 薄，4-8毫米直径。gydF4y2Ba | 749.10gydF4y2Ba | 37.45gydF4y2Ba | 31gydF4y2Ba | 133gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 非常薄，直径2mm-3mm。gydF4y2Ba | 367.15gydF4y2Ba | 18.36gydF4y2Ba | 12gydF4y2Ba | 43gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 非常非常薄，直径不到2毫米。gydF4y2Ba | 49.96gydF4y2Ba | 2.50gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 6gydF4y2Ba |
| 6gydF4y2Ba | 棉花毛边gydF4y2Ba | 229.31gydF4y2Ba | 11.47gydF4y2Ba | 9gydF4y2Ba | 32gydF4y2Ba |
| 7gydF4y2Ba | 树皮gydF4y2Ba | 195.31gydF4y2Ba | 9.77gydF4y2Ba | 59gydF4y2Ba | 273gydF4y2Ba |
| 总计gydF4y2Ba | 2000gydF4y2Ba | 100.00gydF4y2Ba | |||
C的近似分析gydF4y2Ba 棉秆生物量gydF4y2Ba
对水分含量、固定碳、挥发物和灰分含量进行了近似分析，分析结果如下。表4显示了棉秆生物量的近似分析。棉秆生物质的水分含量在干燥基础上为13.63%，这代表了燃料在下通风气化系统中的适宜性，高水分含量不仅导致气体热值低，而且导致反应区温度低，从而导致焦油转化能力不足，即低品位气体，因此水分含量应小于15%。Dogru et al.(2002)报道了榛子壳的水分含量约为12% (%，d.b.)，并回顾了大部分生物量的水分含量在11%至18% (%，d.b.)之间变化。棉花秸秆的固定碳、挥发物和灰分含量分别为20.53、74.52和4.95 (%，d.b.)，见表4。结果表明，棉秆燃料具有碳含量高、灰分低的特点，是可行的气化燃料。本研究对棉秆的近似分析结果与Dubey和Gangil(2009)的结果一致，棉棒的固定碳、挥发物和灰分含量分别为15.30、81.40和3.30 (% d.b)。Vyas和Singh(2007)也发现麻疯树种子皮的固定碳、挥发物和灰分含量分别为24.99、71.04和3.97 (%，d.b)。同样，Jorapur和Rajvanshi(1997)也报道了甘蔗叶片的固定碳、挥发物和灰分含量分别为14.9%、77.4和7.7 (%，d.b.s)。gydF4y2Ba
表4:棉秆生物量的近似分析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 | 灰分含量gydF4y2Bad.b (%)gydF4y2Ba |
| 1gydF4y2Ba | 13.63gydF4y2Ba | 20.53gydF4y2Ba | 74.52gydF4y2Ba | 4.95gydF4y2Ba |
棉花秸秆生物量的热值gydF4y2Ba
利用炸弹量热仪测定了棉秆生物量的发热量。表5给出了量热计升温的能量当量、镍铬丝和螺纹的修正系数以及生物质的热值的结果。结果表明，该炸弹量热计的能量当量为398.26卡/℃。在弹量热计中观察到1.02 g生物质样品燃烧时的温升为1.75℃。采用镍铬丝和棉线校正系数得到生物质的热值为3827 cal / g，棉秆的热值为16.01 MJ/kg，由于燃烧时产生的热量较高，反应区温度较高，因此具有良好的气化特性。本研究棉秆的热值与Dubey and Gangil(2009)的结果一致，棉花棒的LHV和HHV分别为16和17.40 MJ/kg。Vyas和Singh(2007)还确定麻疯树种子壳的较低热值为16.92 MJ/kg。gydF4y2Ba
表5:量热仪的能量当量和棉秆的发热量gydF4y2Ba
| Sr。gydF4y2Ba不。gydF4y2Ba | 水的重量gydF4y2Ba(毫升)gydF4y2Ba | 能量等效gydF4y2Ba(cal /°C)gydF4y2Ba | 样本重量gydF4y2Ba(g)gydF4y2Ba | 温度上升gydF4y2Ba(°C)gydF4y2Ba | 校正因子gydF4y2Ba | 棉秆CVgydF4y2Ba(cal / g)gydF4y2Ba | |
| 镍铬合金线(E1)gydF4y2Ba(卡尔)gydF4y2Ba | 棉线(E2)gydF4y2Ba(卡尔)gydF4y2Ba | ||||||
| 1gydF4y2Ba | 2000gydF4y2Ba | 398.26gydF4y2Ba | 1.02gydF4y2Ba | 1.75gydF4y2Ba | 1.40gydF4y2Ba | 213.8gydF4y2Ba | 3827gydF4y2Ba |
ErolgydF4y2Ba等gydF4y2Ba．(2010)分析了20种不同的生物质样品，确定了净热值在15.41-19.52 MJ/kg之间。gydF4y2Ba
结论gydF4y2Ba
研究结果表明:对农用棉秆秸秆进行了理化性质表征，得到了棉秆切碎后的平均容重为157.30 kg/m。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba对棉秆碎生物量的水分含量、固定碳含量、挥发物含量和灰分含量进行近似分析，分别为13.34%、20.53%、74.52%和4.95% (d.b)。棉花秸秆生物质的发热量为3827 cal /g。棉秆残丝可作为木质生物质的替代品。gydF4y2Ba
AcknolegementgydF4y2Ba
作者对朱纳加德农业大学在本次研究活动中给予的合作与全力支持表示感谢。gydF4y2Ba
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