close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

;docx

код для вставкиСкачать
Знерг с б е р е г а ю щ и е т е ь ж ^ к с ш и сс^оуоовзние
5.
Кизилов, В. У. К вопросу о ф изическом смысле реактивного тока и реактивной мощности (Текст] / В. У. К изилов / / Вестник
П Т У ХГІИ. С борник научных трудов. Тем. выпуск. Э нергетика и преобразовательная техника. - 2002. - Вын. 9, Т. 3. - С. АА 50.
6.
Ж елезко, Ю. С. П отери электроэнергии. Р еакти вн ая мощ ность. К ачество электроэнергии: руководство д л я практических
7.
Akagi, Н. In stan tan eo u s reactive pow er com pensators com prising sw itching devices w ith o u t energy storage com ponents [Text] /
расчетов |Т екст] / Ю. С. Ж елезко. - М.: Э П ЛС , 2009. - 459 с.
I]. Akagi, Y. K anazawa, A. Nabae / / IEK E Trans. Ind. Applicat. - 1984. - Vol. 20. - P. 6 2 5-630.
8.
Kim , >1. S. In stan tan eo u s pow er com pensation in three-phase system s using p -q-r theory |T ex t] / H. S. Kim , F. Blaabjerg,
B. Bak-Jensen, L. Choi / / 1KHK T rans. P ow er E lectronics. - 2002. - Vol. 17, № 5. - P. 7 0 1-710.
9.
С ербиненко, Д. В. К ачество электрической энергии и степень взаим ного вл и ян и я тяговы х подстанций ж елезны х дорог
постоянного тока и системы внеш него электроснабж ения (Текст): д н е . к а н д . техн. наук: 05.22.07 / Д. В. С ербиненко. - М.:
10.
Р Г Б , 2006. - 195 с.
Барковски й , 15. С. О бобщ ение теории мостовых exe.v вы прям ления
н
выбор оігтимальпой |Т скст]: сб. науч тр. / В. С. Бар-
ковский, E. IO. С алита / / П овыш ение качества электрической энергии па тяговых подстанциях. - О м И ИТ, 1983. - С. 15-2 1 .
11.
Глинтерник, С. Р. Э лектром агнитная совм естим ость мощ ных вентильны х преобразователи и электри чески х сетей [Текст] /
C. Р. Глинтерник / / Электричество. - 1991. - № 5. - С. 1 -4 .
12.
Барковски й , Б. С. Д венадцатинульсовы е полупроводниковы е вы прям ители тяговых подстанций |Т екст] / В. С. Барковский,
1'. С. М агай, В. 11. М аценко и др.; под ред. М. Г. Ш алим ова. - М.: Транспорт, 1990. - 127 с.
13.
Руденко, В. С. А нализ электромагнитных процессов в статических преобразователях методом эквивалентного источника
[Текст] / В. С. Руденко, В. И. Сенько, В. Я. Ж уйков / / П роблемы технической электродинамики. - 1973. - Вып. 41. - С. 10-14.
14.
Г О С Т 13109-97. Э лектрическая энергия и совм естим ость технических средств электром агнитная. Н орм ы качества эл ектри­
ческой эн ергии в системах электроснабж ения общ его назначения [Текст]. - К.: Госстандарт Украины, 1999. - 32 с.
Обґрунтовано використання біомаси для вироблення
теплової та електричної енергії. Експериментальним шля­
хом досліджено придатність різних видів рослинної біомаси (лушпиння соняшника, гречки і вівса) з метою подальшої
термохімічної конверсії для отримання альтернативного
виду палива. Наведені результати технічного аналізу (воло­
гість, зольність, теплота згоряння) р я д у аналітичних проб
сільськогосподарських відходів
Ключові слова: термохімічна конверсія, рослинна біомаса, альтернативне паливо, сільськогосподарські відходи,
газифікація
а---------------------------------------------------------------------------р
Обосновано использование биомассы для выработки
тепловой и электрической энергии. Экспериментальным
путем исследована пригодность различных видов раст ительной биомассы (лузги подсолнечника, шелуха гречки
и овса) с целью дальнейшей термохимической конверсии
для получения альтернативного вида топлива. Приведены
результ ат ы технического анализа (влажность, зольность,
теплота сгорания) ряда аналитических проб сельскохозяйственных отходов
Ключевые слова: термохимическая конверсия, раст ительная биомасса, альтернативное топливо, сельскохозяйственные отходы, газификация _____________________
______________________ 1. Введение______________________
R 1 4 Q M А ЛГ* Д | / Д І/
/Ч П Г А Н И Ч Р Р К О F
Т О П J1И В О
А. А. О с ь м а к
А ссистент*
E -m a il: i n g m e x @ u k r .n e t
А.
А. С е р ё г и н
Д октор технических наук, п р о ф е с со р ,
заведую щ ий к а ф ед р о й *
E -m a il: s e r y o g i n o o @ u k r .n e t
* К а ф ед р а теоретической механики и
р есу р со сб ер ега ю щ и х технологий
Национальный университет
пищевых технологий
ул. В ладим ирская, 68,
г.
гии, обеспечивая энергоснабж ение, повышение уровня
ж изни,
Биомасса - возобновляемый источник энергии. Нонятие «биомасса» относится ко всем материалам растительного происхождения, которые могут быть использоваться для получения энергии, включая: древесину,
травы, растительные и древесные отходы, навоз крупного рогатого скота и свиней, и многое другое [1].
Энергия биомассы, имеет сущ ественные преимущества по сравнению с ископаемыми видами топлива
и рядом други х возобновляем ы х источников энер-
П А Л Т І І Т С ПІ%И Д Q
повышение благосостояния. Энергетические
системы на основе биомассы представляю т собой по­
тенциальный механизм, способствую щ ий устойчивому развитию и охране окружающ ей среды. Среди основных причин подобного внимания стоит отметить:
• повсеместную доступность, даж е в отдаленны х
областях: топливо из биомассы доступ н о везде, где
растут деревья и сельскохозяйственны е культуры, а
также перерабатываются продовольственны е нродукты и волокна;
..............................................................................................
;© Fi. H. UübhiSH, Н. п. U«äpä"UH, 2Ш.4
Киев, Украина, 01601
Е'М'^ТиЧНи-сЁ^риПййиНий Ж мрНЗг! ПЙрёрОЕ-ЫН ТйННОгЮГии !-ЬЬП X г ' ~ о г г '^
• р есурс, и сп о л ьзу ем ы й при н еобходим ости: биом асса п р е д с т а в л я е т со б о й п о д л е ж а щ и й х р а н е н и ю
и сто ч н и к то п л и в н о й энерги и, к оторы й в лю б ой м ом ент
м ож но и сп о л ь зо в ать в ц ел я х эн ер го сн абж ен и я, в отличие от д р у ги х во зо б н о вл я ем ы х и сточн иков энергии,
х а р а к т е р и зу ю щ и х с я н ер е гу л я р н о с т ь ю и /и л и сезон ностью ;
• у н и в е р с а л ь н о с т ь : би о м асса я в л я е т с я п о тен ц и ал ь н ы м и сто ч н и к о м всех о сн овн ы х энер го н о си тел ей ж и д к о сти , газа, теп л а и эл ектр о эн е р ги и ;
• о тсу тстви е в л и я н и я на клим ат: п ри усл о ви и экол о ги ч е с к и р а ц и о н ал ь н о го п о л у ч ен и я и сго р ан и я, энерги я би ом ассы не в ы зы вает к л и м ат и ч е ск и х и зм ен ен и й
и п ар н и к о вы х газов.
-----------------------------------------------------------------------------------2. Анализ литературных данных и постановка
______________________ проблемы____________________
В п о следн и е годы в м и р е в о зн и к л а б о л ь ш а я з а и н т е ­
р есо в ан н о сть в и с п о л ь зо в а н и и биом ассы д л я вы работки теп ло во й и эл ек тр и ч еск о й энергии, ее вовлечен и е
в то п л и в н о -эн е р ге т и ч е с к и й б ал ан с страны . О б этом
го ворят м н о го чи слен н ы е и ссл ед о ван и я в с тр ан ах Европ ейского сою за и СШ А , н ап р ав л ен н ы е на вы я вл е н и е
о п т и м ал ь н ы х пу тей и с п о л ь зо в ан и я биомассы в энергети ке [2 , 3].
И н т е р е с к ш и р о к о м у и сп о л ьзо в ан и ю биом ассы
определен следую щ и м и основны м и о бстоятельствам и :
1. Э ко л о ги ч еск и м и , с в я зан н ы м и с необходим остью
р еш ен и я, в том чи сле, гл о б ал ь н ы х к л и м ато л о ги ч еск и х
задач.
2. Н ео бходи м остью сн и ж е н и я п о тр еб л ен и я не в о з­
об н о в л я ем ы х и сто чн и к о в эн ер ги и (газ, неф ть, уголь),
ак т и в н о и сто щ аем ы х в обозр и м о м будущ ем, и зам ен о й
их в о зо б н о в л я ем ы м и и сто ч н и к ам и .
Р а зв и т и е п р о м ы ш л ен н о го п р и м ен ен и я эн ер ги и ,
п о луч аем о й и з биом ассы , в госу д ар ств ах -у частн и ках
ЕС п р о и сх о д и т д ал е к о не однородно. М ногие стр ан ы
то л ько н ач и н аю т и сп о л ьзо в ать свой п о тен ц и ал , в то
вр ем я к ак други е, т ак и е к а к Ф и н л я н д и я и Ш в ец и я,
уж е с о зд а л и вы со к о тех н о л о ги ч н ы й п р о м ы ш л ен н ы й
сектор (в час тн о сти , си стем ы п ро и зво дства ком би н иров ан н о й т еп л о - и эл ектр о эн е р ги и - Т Э Ц ), и уж е в
зн ач и тел ь н о й степ ени за д ей с т в о в а л и свой п отен ц и ал .
В качестве т о п л и в а в у стан о вк ах ц ен тр ал ьн о го ото и лен и я и сп о л ь зу ю тся, к а к п рави л о , щ епы, я вл я ю щ и е с я
п обочны м п р о д у к то м лесн о го х о зя й с т в а и деревообраб аты в аю щ ей п р о м ы ш л ен н о сти ; п ом им о этого, в
Д ан и и ш и р о к о и сп о л ь зу ется солом а, а в Ш вец и и ивы,
вы ращ ен н ы е в качестве эн ер гети ч еск и х культур. Цептр ал ьн о е о то п лен и е дает во зм о ж н о сть д л я и сп о л ь зо ­
в а н и я эн ер ги и биом ассы , п о ско л ь к у теп ло вы е сети
уж е сущ ествую т, есть п о тен ц и ал д л я экон ом и и за счет
м асш таба, и у п р о щ е н н а я л о ги с т и к а п оставо к то п л и ­
ва (по ср ав н ен и ю с си стем ам и бы тового м асш таба),
т еп л о сн аб ж ен и е р еги о н а с и сп о л ьзо в ан и ем биом ассы м о ж ет бы ть эко н о м и ческ и к о н к у р ен то сп о со б н ы м
[2, 3]. Т а к и м о б р азо м , вы со к ая степ ень ц ен тр ал и зо ван ного т е п л о с н аб ж е н и я я в л я е т с я п о казателем н отенциал а биом ассы .
Н едавн о в с ту п и вш и е в ЕС стран ы , как. н апри м ер,
П ольш а, Ч еш ск ая Р есп у б л и к а, С л о вац к а я Р есп у бл и ка, С л о ве н и я и с тр ан ы Б ал т и и , о бл ад аю т зн ач и тел ь -
1с..-'' У
О о .! ^'иЗ-!^
н ы м и сы р ьевы м и зап асам и , р ав н о к а к и Б о л гар и я ,
Р у м ы н и я и стран ы , расп олож ен ны е к в о сто к у от них,
в том чи сле У краи на, Б ел ар у сь и Р о с си я. О д н ако этот
п о тен ц и ал о стается в зн ач и тел ьн о й степ ени неисп ользо в ан н ы м и ли и сп о л ьзу ется н е эф ф ек т и в н о в ви д у отсу т с т в и я и н в е с ти ц и й в р азв и ти е соврем енн ы е, эф ф ск ти вн ы е техн о ло ги и [ 2 ,4].
П оэтом у р а с т и т е л ь н а я би ом асса в с и л у т а к и х своих о сн овн ы х качеств, к а к в о зо б н о вл я ем о сть дан н ого
ви д а то п л и в а, его эко л о ги ч ес к ая ч и сто та в срав н ен и и
с др у ги м и ви д ам и то п ли в, о тсу тстви е в о зд ей ст в и я на
б ал ан с свободного углерода в атм о сф ер е, ведущ его к
р азви ти ю «парникового» э ф ф е к т а , сч и та ется одн и м из
н аиболее «благородн ы х» видов т о п л и в а и р ассм атр и ­
вается во м н о ги х с тр ан ах к а к п ер сп ек ти вн ы й источн и к эн ер ги и на б л и ж ай ш ее будущ ее.
________________________________________________________
____________ 3. Цель и задачи исследования____________
Ц ель работы - и сследовать ф и зи к о -т ех н и ч еск и е
х ар ак тер и сти к и р а зл и ч н ы х видов б и о м ассы с целью
ее и с п о л ь зо в ан и я в качестве к о м п о н ен та г а зи ф и к а ц и и
твердого топ ли ва,
З а д а ч и и сследован и я:
1. О б о сн о вать вы бор р а с т и т е л ь н о й би ом ассы с ел ь ск о х о зяй ств ен н ы х отходов с ц елью ее дал ьн ей ш ей
терм о х и м и ческо й конверси и,
2. У стан ови ть эл ем ен тар н ы й со став р асти тел ьн о й
биомассы .
3. О п р ед ел и ть ф и зи к о -т е х н и ч е с к и е с в о й ств а орган и ч ески х отходов.
:
■
________________________________________________________
4. Методы определения физико-технических свойств
растительной биомасы
В л аб о р а т о р н ы х у с л о в и я х и сс л ед о в ал и п ригодность р а зл и ч н ы х видов р асти тел ь н о й би ом ассы с целью дал ьн ей ш ей тер м о х и м и ческ о й к о н в ер си и д л я пол у ч ен и я ал ьтер н ати в н о го ви д а то п ли в а,
У ч и ты вая тех н и ч ески е х а р а к т ер и с т и к и р асти тел ьной биомассы , д л я дал ьн ей ш ей рабо ты бы л а вы бран а
л у зга п одсолн ечн ика, ш ел у х а гр еч к и и овса, отходы
древ еси н ы (струж ка), а так ж е торф .
З о л ь н о с т ь т о н л и в а о п р е д е л я л а с ы ю Г О С Т 1 .1.022-90,
в л аж н о сть по Г О С Т 27314-91, вы ход л е т у ч и х вещ еств
по Г О С Т 6382-91, углерод и водород по Г О С Т 24081-88,
сера по Г О С Т 8606-93, а к и сл о р о д по р а зн и ц е 100 % су м м а ком понентов. Т еп л о та с го р а н и я о п р ед ел я л ась
по Г О С Т 147-95.
:
;
________________________________________________________
5. Технический анализ свойств органического топлива
С остав р асти тельн о й биом ассы , а, сл едовательно,
и ее ф и зи к о -тех н и ч еск и е х а р а к т е р и с т и к и за в и с я т от
п р о и сх о ж ден и я [5, 6 ]. С ущ ествен н ое в л и я н и е н а процесс гази ф и к ац и и о к азы в аю т т а к и е х а р ак тер и сти к и
биом ассы к а к в л аж н о сть и зо л ь н о сть [7, 8 ].
В лага м ож ет б ы ть кон д ен си р о в ан н о й и абсорб ир ованн ой, п ричем ко л и ч ество п о следн ей за в и с и т от
вл аж н о сти о круж аю щ ей среды . В др ев еси н е содерж ание влаги м ож ет д о сти гать 5 0 % [5, 7]. С ел ьск о х о зяй -
Ш...................................................................
|
Энергосберегающие ю ш в ш и оборудование
с твен н ы е отходы , т а к и е к а к солом а, содерж ат около
10.„12% воды [5, 7]. В л ага сн и ж ает э ф ф е к т и в н о с ть
и эк о н о м и ч н о с т ь п р * и с п о л ь зо в а н и и р ас т и т ел ь н о й
би ом ассы в к ач еств е т о п л и в а , так ж е у в е л и ч и в а ю т с я
затр аты н а тран сп о р тяр о м су .
С од ер ж ан и е м и н е р а л ь н ы х вещ еств в р аст и т ел ь н о й
би ом ассе м е н я е тс я в ш и р о к о м д и ап азо н е. В д р ев еси н е
со д ер ж и тся п о р я д к а 0 .5 % зо л ы , со сто ящ ей в основном
и з к арб о н атов, со л ей кар б о н о вы х к и сл о т и небольш ого
к о л и ч е с тв а к р е м н и я , а в л у зг е п о д со л н ечн и к а до 30 %
[5]. Н ер аство р и м ы е в воде н ео р ган и ческ и е со ед и н ен и я
ум ен ьш аю т теп л о со д ер ж ан и е биом ассы .
П ри об о б щ ен и и ф и зи к о -т е х н и ч е с к и х х ар ак тер и сти к р а зл и ч н ы х вид ов биом ассы и сп о л ьзо в ан ы ре„
зу л ьтаты и ссл ед о в а н и и р я д а с е л ь с к о х о зя й с т в е н н ы х
ны е - с т р у ж к а и щ еп а с м а к с и м а л ь н ы м р азм е р о м до
50 мм.
В табл. 3 п р и веден ы р езу л ь т а т ы те х н и ч е с к о го анал и з а р яд а а н а л и т и ч е с к и х п р о б с е л ь с к о х о зя й с т в е н н ы х
отходов. В р еал ь н ы х у с л о в и я х с е л ь ск о х о зяй с т в е н н ы х
п р о и зв о д ств в л аж н о сть м ож ет бы ть н еско л ь к о выш е
(н а 2...4 %), а теп л о та сго р а н и я , со о тве тств ен н о , ниж е,
Р а зл и ч и е в зо л ь н о с ти о п р ед е л я ется н а л и ч и е м п остор о н н и х н ео р ган и ч еск и х вкл ю чен и й ,
Р езу л ьтаты а н а л и зо в в расч ете на р абочую м ассу
п р ед став л ен ы в табл. 1 , 2 .
— Зольность, К,_А--------------- 2^--------------4,78_______ 7,95__
1ешюта сгорания,
16 К9
^ ^
15 82
О, МДж/кг
______________
'| '
Таблица 3
Физико-технические характеристики
сельскохозяйственных отходов
---------------------------г ---------------------------------■
Вид отходов
,,
----------------------- ---------------- ---------------
,
П оказатель
Л узга
Ш елуха
Ш елуха
отходов (л у зга сем ян п одсолн еч н ика, ш ел у х а гр еч ки ,
у
^
^ а
ч
^
подсолнечника
овса
гречки
ш е л у х а о в с а ) , а т а к ж е д а н н ы е з а р у б е ж н ы х а в т о р о в ------------------------------------------------------------------------------------ - ---------Влаж ность, \У, %___________ 8/1__________ 9 ^ 7 _________6,5
Таблица 1
Средние значения физико-технических характеристик
В [7] п р и в о д я т с я сл еду ю щ и е д ан н ы е по н изш ей
органической биомассы
т е п л о т е с г о р а н и я р я д а а н а л о г и ч н ы х м ате р и а л о в :
-----------------—---------------------------------- ----------------------------л у зга р и со вая - 13, 3 М Д ж /к г, л у зг а п о дсо л н у х а Наименование
Показатель
„
------------------------------------------------------------------------------------ 15,4 М Д ж /к г, солом а - 15, 7 М Д ж /к г.
Влажность, %
4:1,.>
,
--------------------------------:-------------------------------------:-------------1 ак и м образом , т е п л о т а с го р а н и я сел ь ск о х о зяй ------------------- - "и< |1>' ------------------------------- ----------------с т в е н н ы х отходов м е н я е т с я в у з к и х п р е д е л а х , от
____________ Углерод. %_____________________ ___________
13,3 до 17,0 М Д ж /к г, и я в л я е т с я д о в о л ь н о вы сокой.
___________ Водород, %_______________________ 1^8_________
В л аж н о сть естествен н ы х отходов н ах о д и т с я на уровне
_____________ С-сра, %________________________(Щ>________
10 %, а зо л ьн о сть не п р евы ш ает 8 %.
______________ Азот, %_______________________ ОЛ________
Э лем ентн ы й состав н еко то р ы х видов отходов приКислород, %
10,1
веден в табл. 4. Р езу л ьтаты а н а л и з а п е р есч и тан ы на
Низшая теплота сгорания, МДж/кг
8770
в л а ж н у ю б еззо л ьн у ю массу.
Таблица 4
Таблица 2
Элементный состав сельскохозяйственных отходов
Элементный состав золы топлива
-----------------------------------------------------------------------------------Показатель
Шелуха
________ С и н е н и е ________________ Количество, %_______ _________________________ ,речки
Вид отходов ___________
Лузга
Шелуха
подсолнечника
овса
___________ §122______________________________________
Углерод,
%_______ 483_504__ 42,7
___________ 1*2?_________________________^ ________________
Сера,
%_______ ^21__ОМ_________ 0,23
----------------________________________ _______________
Водород, %________ 6Д7_________ 6 3__________ 5,8
-----------------3 * ° з ______________________________________
Азот, %»______ 0 ^___17__________50,34
------------------9 ^ ________________________ 43Д1_______________
Кислород,
%
42,65 41,4
52,7
----------------- М§ 0 ------------------------------------ 6 ДЗ-----------------» в связи с высоким содержанием щелочных элементов в
____________ ЭОз________________________ 0 . 1-1____________
золе возможно некоторое занижение доли азота.
С о став т о п л и в а и зо л ы по д ан н ы м зар у б еж н ы х иссл ед о в ател ей на су ху ю массу н есу щ ествен н о о тл и ч аетс я о т п р и в ед ен н о го вы ш е. В л аж н о сть м ож ет м е н я т ь с я
о т 45 % д о 60 %.
О тх о д ы дерев о о б р аб аты в аю щ и х ком би н атов, к а к
п р ави л о , п р е д с т а в л я ю т собой сухие о п и л к и , с т р у ж к у
и к усков ы е отходы . И скл ю чен и е п р е д с т ав л я ет м елк о д и сн ер сн ая п ы л ь от ш л и ф о в к и ДСП, с о д ер ж ащ ая
а б р ази в н ы е м ате р и а л ы и смолы . В л аж н о сть о то бр ан н ой п р о б ы отходов с п у н к т а сбора на о тк р ы то м в о зду х е
с о с т а в и л а ок ол о 25 %, а р аб о ч ая теп л о та с го р а н и я окол о 17,35 М Д ж /к г.
У д ел ьн ы й вес о т о б р а н н о й п робы с о с т а в л я е т в сего
150 к г /м 3. О к о л о п о л о в и н ы отходов я в л я ю т с я « м я гк и м и » с р а зм е р а м и ч а с т и ц п о р я д к а 0,2... 1 м м ; о с т а л ь -
:
О тходы имею т б л и зк и й эл е м е н т н ы й со став с содер ж ан и ем углер о д а о к оло 50 % и к и с л о р о д а - 42% .
Н и зк о е со д ер ж ан и е серы и у м е р ен н о е со д ер ж ан и е
а зо т а с в и д етел ьств у ю т о том, что вы бросы оксидов
серы и а зо т а п ри лю бой т е х н о л о ги и с ж и г а н и я в р яд л и
п р евы сят 600 м г /м 3. Т акж е сл еду ет о тм ети ть, что указан н ы е с ел ь ск о х о зяй ств ен н ы е отходы п р ед с т а в л я ю т
собой в ы со к о р еак ц и о н н о е т о п л и в о с бо л ьш и м (порядк а 80 %) вы ходом л ет у ч и х вещ еств,
Э лем ен тар н ы й со став зо л ы п р и в ед ен в табл. 5.
В о т л и ч и е от о р га н и ч ес к о й ч ас ти с о став м и н ер а л ь н о й ч ас ти к о л е б л е т ся в в е с ь м а ш и р о к и х п ределах. О собен но это о т н о с и т с я к о к си д ам к р ем н и я
(40...87 %), ж е л е за (0,2...7,7 %), к а л ь ц и я (0,6...30,6 %)
и к а л и я ( 6 ,2...20% ). В се элем ен ты , кр о м е щ елочны х,
.......................................................................................................................................................................................................
Восточно-Европейский журнал передовых технологий ISSN 1729-3774
сущ еств ен н о го вл и ян и я на за гр язн е н и е п оверхн остей
н агр ев а о к а за т ь не могут.
Таблица 5
Состав золы сельскохозяйственных отходов
С осав
Г ~
Г"
золы, % подсолнечника " ,СЛуХа ° ',са '»слуха .-речки
----------------------------------------------------------------------------------S i0 2
74,5
85,3
— г т т ;----------------------------------------------------------- ------------AI 2U3__________-__________
0,5.3
FC9O3
0,1
------------------------------------------------------------------------ -----------СаО__________ -______________2$____________0,55
MgO__________ -_____________ 8,6
1$
К20 _________ 19,9
~~
9,9
~
6,4
Na2Q_________М 5 ____________2,2
2,1
S03
1,7
Т ем п ер ату р а р а зм я г ч е н и я зо л ы (п осле о зо л ен и я
в м уф ел е) с о с т а в л я е т около 1300 "С (от 1200 “С до
1400 °С).
Т орф п р е д с т а в л я е т собой п р о ду к ты р а зл о ж е н и я
р аст и т ел ь н ы х о статк о в и не успевш их р а зл о ж и т ь с я
элем ен тов р астен и й , степень р азл о ж ен и я растет с увел и ч еи и ем глу б и н ы за л е г а н и я то р ф а. Р а зл и ч а ю т верховой, н и зи н н ы й и см еш ан н ы й вид ы торф а.
В естествен н о м со с т о я н и и то р ф я в л я е т с я си л ь н о
обводн ен ны м , п о это м у тр еб у ется его п р ед в ар и тел ьная, суш к а. В в о зду ш н о -су х о м с о сто я н и и в л а ж н о сть
т о р ф а с о став л я е т 15...25 % [1 1 ].
Т акж е сл еду ет о тм ети ть, что в то р ф е со дер ж и тся
д остаточ н о зн а ч и те л ь н о е ко л и ч ество (до 36 %) м и н е­
р ал ь н ы х вещ еств. Э то о б ъ я с н я е т с я к ак нано сам и, т а к и
о ст ат к ам и м и н ер а л ь н ы х солей растен ий . С остав м и н ер ал ьн о й час ти то р ф а ок а зы в а ет сущ ественн ое в л и я н и е
на п роц есс га зи ф и к а ц и и .
Э л ем ен тн ы й с о ст а в т о р ф а в ср едн ем п р ед став л я е т собой: 3,4...9,4 % водорода, 54...60 % углерода,
0,5...3,0 % азо т а , 28,5...39,5 % кислорода, 0,1...1,5 % серы.
Т еп л о тв о р н ая сп особн ость горю чей м ассы то р ф а кол еб л ется в д о во л ьн о ш и роком ди ап азо н е и с о с тав л я ет
19,7...25,1 М Д ж /к г [И ].
П роц есс п и р о г е н е ти ч е с к о г о р а зл о ж е н и я т о р ф а
ан ал о ги ч ен п р о ц ессу р а зл о ж е н и я древеси ны . М олодой
то р ф по со ст а в у п р о д у к то в п ер его н ки п р и б л и ж а ет с я
к д ревеси н е, а стар ы й - к буры м у глям . П ри н агр еве
то р ф а до тем п ер ату р ы 100 °С п роходи т процесс су ш ки .
Д ал ее п роцесс п ереходи т в стади ю п и р о л и за, где снач ал а п рои сх о д и т вы делен и е СОг и Н 2О. Н аи б о лее интен си вн ое р азл о ж ен и е на газо о бр азн ы е со став л я ю щ и е
н ач и н ается со 150 °С. В табл. 6 представлен ы дан н ы е о
составе п ро д у к то в р а зл о ж е н и я то р ф а при р а зл и ч н ы х
тем п ер ату р ах .
Д ан н ы е по со ставу древ еси н ы п риведен ы в табл. 7.
В качестве п р о б б ы л и п р и н я т ы две породы: х в о й н ая и
т в ер д о л и ст в е н н а я д р е в е с и н а [5].
Н еобходи м о о тм сти ть, что др ев еси н а по своим р азл и ч н ы м п р о с т р ан с т в е н н ы м о сям и м еет р а зл и ч н ы е коэф ф и ц и е н ты р а с ш и р е н и я . Н анри м ер, со сн о вая д р евеси н а р а сш и р я е т с я вдоль волокон в 2 0 р аз больш е, чем
п оперек волокон . П оэто м у при нагреве до тем п ер ату р ы
п и р о л и за в с т р у к т у р е древ еси н ы во зн и к аю т н ап р я ж е н и я, п р и в о д я щ и е к о б р азо ван и ю м ак р о - и м и к р о ско н и ч ески х тр ещ и н . З а счет эти х тр ещ и н и дет бы строе
в ы р ав н и в ан и е тем п ерату р ы и п роцесс су ш к и интен -
2 / 8 ( 6 8 ) 2012
с и ф и ц и р у е т с я б л а го д ар я у в е л и ч е н и ю р е а к ц и о н н о й
п оверхн ости к у ска д р евеси н ы . П ри этом в ы д ел я ю тся
л ету ч и е газы и пары, которы е та к ж е со с то я т и з углев одо р о дн ы х со ед и н ен и й , о к и си у глер о д а, в о д я н о го
пара, см олы и бен зола. О стается тве р д ы й о статочн ы й
УГЛеР °ДТаблица 6
Продукты разложения торф а при различных температурах
___________ ____________________________________________
,
„
Температура, “С
Выход продукта (па сухое вещество) —-— ----------------- -------_______
v ^
.350 400
450 520
____________ Смола, %____________ 6,82 17,45 20,80 21,10
_____________ Н2Р,% _____________ 8,07 14,00 15,86 17,0
_____________ Газ, %_____________________________________
______________ СО 2_______________ 82,0 77,9
72,3 63,4
_____________ CmHn_____________________0,6
1,6
2,62
СО
40,6 15,4 16,54
Полукокс
7 6 з” "54 0- 46 35" 4130”
----------------------- ~
^
— !— *— 1— |— 1—
Таблица 7
Состав древесины
i----------------- 1-------- 1--------------------------------------------------------- .
____________ Содержание, %
_________
,м! '" Рг и 1 ,
Вещества> не Лиг- Гемицел- Целлю°
растворимые ||и|[
люлоза
лоза
--------;----------------------- “ в°де-------- ;----------- ;— ;------------------Хвойная
(VII---------- 2Д---------- 2^6------ 243--------------—
1 вердоли5
------------------------------------------------------- ---------------------------Д о л я о бр азо вав ш и х ся л е т у ч и х ком п онен тов им еет реш аю щ ее зн ачен и е д л я р е ж и м а го р ен и я твердого
то п л и в а. В сп ец и ал ьн о й л и т е р а т у р е по это м у воп росу
м ож но н а й ти очень р азн ы е дан н ы е. В е л и ч и н ы кол ебл ю тся в ш ироком д и ап азо н е от 65 до 87 % [7, 9].
П рич и н о й их р азб р о са м огут бы ть р а зл и ч н ы е методы
и сследован и й: о тл и ч и я тем п ер ату р ы п и р о л и за , врем я
н ах о ж д ен и я частиц, и др.
________________________________________________________
6 . В ыводы
1 . П а о сн о ван и и тео р е т и ч е с к и х и э ксп ер и м ен тал ьн ы х и ссл едо ван и й о босн ован вы бор р ас т и т е л ь н о й би о ­
м ассы (л у зги п одсолн ечн ика, ш ел у х и гр еч к и и овса)
с целью ее д ал ьн ей ш ей тер м о х и м и ческ о й к о н верси и ,
2. В ы явлено, что эл ем ен тар н ы й состав р а с ти тел ьной биомассы , а им енно н и зк о е со д ер ж ан и е серы и
у м ерен н ое содерж ан ие азота, п ри с ж и га н и и обусловл и в а е т вы бросы оксидов серы и азо та, которы е не п ревы ш аю т 600 м г /м 3.
3. Э ксп ер и м ен тал ьн ы м п утем у стан о вл ен ы ф изик о -тех н и ч ески е сво й ства биомассы : т е п л о т а сго р ан и я
13,3...17 М Д ж /к г, в л аж н о сть - 10 %, зо л ь н о с т ь - не
более 8 %.
4. У становлено, что сел ьск о х о зяй с тв е н н ы е отходы
п р е д с т а в л я ю т собой в ы с о к о р еак ц и о н н о е то п л и в о с
бо л ьш и м выходом л ет у ч и х вещ еств (более 80 %).
5. П олучены новы е обобщ енны е зав и си м о с т и ф изико -тех н и ч ески х х ар а к тер и с ти к с ел ь с к о х о зяй с т в ен н ы х
отходов и и х ф р акц и о н н о го со став а, которы е л егл и в
основу р азр а б о тк и п роцессов т ер м о х и м и ч еск о й копвер си и р асти тельн о й биомассы .
...........................................................................................................................................................................
ЗНёрССС&ёрйГЗЮШУй ?5^*€ИВПД1 Ь :3fe0*-fi0E^5HU«5
Л итература
1.
Богданович. В. П_ П гргагхтм вы использования альтернативного топлива в сельском хозяйстве [Текст] / В. II. Богданович,
Н. В. Ш евченко • Т с п в п в сельском хозяйстве. - 2012. - № 5. - С. 3 8 -4 0 .
2.
Каныгин. П. Л л ь п -р а а т а к а з энергетика в ЕС: возм ож ности и пределы [Текст] / Г1. Каны гин / / Э коном ист. - 2010. № 1 - С . 4 9 -5 7
3.
Перспективы мировой энергетики [Текст]: W E O 2009 / / П роблемы окруж аю щ ей среды и при родны х ресурсов. - 2010. № 6 . - С . 7 1 -8 5 .
4.
C olechin, М. Best Practice Brochure: C o-F iring of biom ass [Text] / M. Colechin, A. M alm gren. - R e p o rt No: C oal R 287 D T I /
5.
D ubrovin, V. Agricultural & environmental engineering for Bioenergy P roduction [Text] / V. D ubrovin, M. M elnychuk / /
6.
Dem irhas, A. C om bustion characteristics of different, biom ass fuels (Text] / A. D em irbas / / P rogress in E nergy and C om bustion
Pub, 2005. - 91 p.
P roceedings o f th e 33T H C IO STA & 5T H cig r Conference. - Reggio Colabria. - 2009. - Vol. 2. - P. 1121 -1 1 2 3 .
Science. - 2 0 0 4 .- № 30. - P. 2 1 9-230.
7.
K oppejan, I. R esults from Biom ass com bustion [Text] / I. K oppejan. - S U P E R G E N m eeting. - B irm ingham , 2007. - 35 p.
8.
Ilard in g , S. Biom ass as a rebum infi fuel: a specialized cofring applications |T ext[ / S. H arding, B. A dam s / / Biom ass and
9.
T illm an, D. A. Biom ass co-firing: the technology, th e experience, th e com bustion consequences [Text] / D. A. T illm an / / Biom ass
Bioencrgy. - 2000. - № 19. - P. 429-145.
and Bioenergy. - 2000. - № 19. - P. 36 5 -3 8 4
10.
B a x ter-P o ten tial, L. C o n trib u tio n s o f biom ass tow ards S ustainable Energy [Text]: G C E P C onference / L. B ax ter-P o ten tial. - B ei­
jing, C hina, 2005. - 56 p.
11.
Sami, M „ A nnam alai, K., W ooldridge, M. C o-firing o f coal and Biomass Fuel blends |T ex t] / M. Sami, K. Annam alai,
M. W ooldridge. - Progress in E nergy and C om bustion Science 27, 2001. - 214 p.
I
............................................................ О
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа