ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ПИРОЛИЗА СОЛОМЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ В АВТОТЕРМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

  • Александр Владимирович Астафьев Национальный исследовательский Томский политехнический университет
  • Роман Борисович Табакаев Национальный исследовательский Томский политехнический университет
  • Диас Ерланович Мусафиров Национальный исследовательский Томский политехнический университет
  • Александр Сергеевич Заворин Национальный исследовательский Томский политехнический университет
  • Юрий Владимирович Дубинин Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
  • Николай Алексеевич Языков Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
  • Вадим Анатольевич Яковлев Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Ключевые слова: биомасса, солома, термическая переработка, пиролиз, тепловые эффекты, автотермичность, тепловые затраты, экзотермический эффект

Аннотация

Цель работы – исследование пиролиза соломы в различных режимах, определение тепловых эффектов процесса и оценка возможности термической переработки соломы в автотермическом режиме.

В качестве методов исследования в работе использованы физический эксперимент и дифференциально-термический анализ. Теплотехнические характеристики исходного сырья определены с помощью методик ГОСТ Р 55661-2013 и ГОСТ Р 55660-2013 и бомбового калориметра; теплофизические характеристики – на анализаторе температуропроводности Discovery Laser Flash DLF-1200.

Астафьев Александр Владимирович – аспирант инженерной школы энергетики, e-mail: ava31@tpu.ru

Табакаев Роман Борисович – кандидат технических наук, научный сотрудник НОЦ И.Н. Бутакова инженерной школы энергетики, e-mail: TabakaevRB@tpu.ru

Мусафиров Диас Ерланович – студент инженерной школы энергетики, e-mail: dme11@tpu.ru

Окончание на С. 288.

В результате работы установлено, что тепловые эффекты возникают в соломе после нагрева до 200 °C. Первые проявления экзотермических реакций наблюдаются при нагреве реактора до 303 °C, в этом случае температура соломы достигает 308.8 °C. С помощью дифференциально-термического анализа установлен температурный диапазон тепловыделения – от 235 до 575 °C и сделана оценка значения теплового эффекта, которое составило 1475 кДж/кг. Для этого диапазона рассчитаны тепловые затраты на организацию пиролиза в автотермическом режиме и суммарный тепловой эффект процесса. Результаты расчета показали, что максимальный тепловой эффект (398.9 кДж/кг) можно получить при температуре пиролиза, равной 460 °C. Для этих условий проведена оценка влияния исходной влажности соломы на автотермичность процесса пиролиза и установлено, что при влажности исходного сырья менее 30.5% процесс может быть организован за счет собственных тепловых эффектов.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Александр Владимирович Астафьев, Национальный исследовательский Томский политехнический университет

аспирант инженерной школы энергетики

Роман Борисович Табакаев, Национальный исследовательский Томский политехнический университет

кандидат технических наук, научный сотрудник НОЦ И.Н. Бутакова инженерной школы энергетики

Диас Ерланович Мусафиров, Национальный исследовательский Томский политехнический университет

студент инженерной школы энергетики

Александр Сергеевич Заворин, Национальный исследовательский Томский политехнический университет

доктор технических наук, профессор, руководитель НОЦ И.Н. Бутакова инженерной школы энергетики

Юрий Владимирович Дубинин, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

кандидат химических наук, научный сотрудник

Николай Алексеевич Языков, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

кандидат технических наук, научный сотрудник

Вадим Анатольевич Яковлев, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

доктор химических наук, заместитель директора по науке

Литература

Yermolenko G.V. et al. Spravochnik po vozobnovlyayemoy energetike yevropeyskogo soyuza. Institut energetiki NIU VSHE. [Handbook on renewable energy of the European Union. Institute of Energy HSE.]. Moscow, 2016, 96 p. (in Russ.).

Padalko S.I., Karpenko M.S. Sbornik nauchnykh trudov DonNASA. [Collection of scientific papers DonNASA]. Do-netsk, 2017, issue 1, pp. 23–30. (in Russ.).

Bodnar L.A., Tkachenko S.I., Dakhnovskaya O.V. Nauchnyye trudy vinnitskogo natsional'nogo tekhnicheskogo univer-siteta, 2012, no. 4, pp. 1–7. (in Russ.).

Vititnev YU.I., Uchitel' A.D., Kormer M.V., Lyalyuk V.P., Lyakhova I.A., Shmel'tser Ye.O. Koks i khimiya, 2013, no. 5, pp. 13–19. (in Russ.).

Tikhonov A.V., Sul'man M.G., Kosivtsov YU.YU., Lugovoy YU.V. Vestnik tverskogo gosudarstvennogo universiteta, 2015, no. 2, pp. 45–51. (in Russ.).

Kiselov V.P., Yefremov A.A., Kemenev N.V., Bugayenko M.B. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2012, no. 1, pp. 205–209. (in Russ.).

Boscaglia C., Morgano M.T., Raffelt K., Leibold H., Grunwaldt J. Biomass and Bioenergy, 2018, vol. 116, pp. 236–248. DOI: 10.1016/j.biombioe.2018.06.022.

Olontsev V.F., Borisova I.A., Sazonova Ye.A. Khimiya tverdogo topliva, 2011, no. 1, pp. 47–52. (in Russ.).

Haydary J. Chemical engineering transactions, 2017, vol. 61, pp. 1465–1470. DOI: 10.3303/CET1761242.

Nowakowski D.J., Bridgwater A.V., Elliott D.C., Meier D., Wild P. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2010, vol. 88, issue 1, pp. 53–72. DOI: 10.1016/j.jaap.2010.02.009.

Golubev V.A. Obosnovaniye i sovershenstvovaniye sposobov energeticheskogo ispol'zovaniya rastitel'nykh otkhodov : dissertatsiya kandidat tekhnicheskikh nauk. [Justification and improvement of the methods of energy use of plant waste: dissertation candidate of technical sciences]. Barnaul, 2014, 157 p. (in Russ.).

Golubev V.A., Zhukov Ye.B., Simanov V.I., Fursov I.D. Polzunovskiy vestnik, 2003, no. 1, pp. 130–139. (in Russ.).

Klimenko A.V., Zorin V.M. Teploenergetika i teplotekhnika: Kniga 4 (Spravochnik). [Heat power engineering and heat engineering: Book 4 (Handbook)]. 3 ed. Moscow, 2004, 632 p. (in Russ.).

Silin V.Ye., Ryzhkov A.F., Nadir S.M.SH. Izvestiya akademii nauk. Energetika, 2011, no. 4, pp. 93–103. (in Russ.).

Faleeva J.M., Sinelshchikov V.A., Sytchev G.A., Zaichenko V.M. Journal of Physics: Conference Series, 2018, vol. 946, Article 012033, pp. 1–6. DOI: 10.1088/1742-6596/946/1/012033.

Sokolovskaya YU.G., Falyushin P.L. Prirodopol'zovaniye, 2011, no. 20, pp. 143–146. (in Russ.).

Tabakayev R.B., Kazakov A.V. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov, 2016, vol. 327, no. 7, pp. 110–117. (in Russ.).

Park J., Lee Y., Ryu C., Park Y. Bioresource Technology, 2014, vol. 155, pp. 63–70. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.12.084.

Milhé M., Steene L., Haube M., Commandré J.-M., Fassinou W.-F., Flamant G. Journal of Analytical and Applied Py-rolysis, 2013, vol. 103, pp. 102–111. DOI: 10.1016/j.jaap.2013.03.011.

Amutio M., Lopez G., Aguado R., Bilbao J., Olazar M. Energy Fuels, 2012, vol. 26, no. 2, pp. 1353–1362. DOI: 10.1021/ef201662x.

Vargaftik N.B. Spravochnik po teplofizicheskim svoystvam gazov i zhidkostey. [Handbook of the thermophysical proper-ties of gases and liquids]. 2 ed. Moscow, 1972, 721 p. (in Russ.).

Fedoseyev S.D., Chernyshev A.B. Polukoksovaniye i gazifikatsiya tverdogo topliva. [Pulping and gasification of solid fuels]. Moscow, 1960, 327 p. (in Russ.).

Dupont C., Chiriac R., Gauthier G., Toche F. Fuel, 2014, vol. 115, pp. 644–651. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.07.086.

Ohliger A., Förster M., Kneer R. Fuel, 2013, vol. 104, pp. 607–613. DOI: 10.1016/j.fuel.2012.06.112.

Park W. C., Atreya A., Baum H. R. Combustion and Flame, 2010, vol. 157, issue 3, pp. 481–494. DOI: 10.1016/j.combustflame.2009.10.006.

Mikova N.M., Fetisova O.YU., Ivanov I.P., Pavlenko N.M., Chesnokov N.V. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2017, no. 4, pp. 53–64. DOI: 10.14258/jcprm.2017042018. (in Russ.).

Di Blasi C. Progress in Energy and Combustion Science, 2008, vol. 34, issue 1, pp. 47–90. DOI: 10.1016/j.pecs.2006.12.001.

Bessmertnykh A.V., Zaychenko V.M., Korostina M.A., Maykov I.L. Izvestiya akademii nauk. Energetika, 2013, no. 3, pp. 153–159. (in Russ.).

Zaychenko V.M., Sychov G.A., Shevchenko A.L. Ekologicheskaya, promyshlennaya i energeticheskaya bezopasnost': Sbornik statey po materialam nauchno-prakticheskoy konferentsii. [Ecological, industrial and energy security: Collection of articles on the materials of the scientific-practical conference]. 2017, pp. 494–497. (in Russ.).

Falyushin P.L. Prirodopol'zovaniye, 2011, issue 19, pp. 204–206. (in Russ.).

Chudinov S.V. et al. Spravochnik lesokhimika. [Handbook of wood chemistry]. 2 ed. Moscow, 1987, 271 p. (in Russ.).

Vassilev S.V., Vassileva C.G., Vassilev V.S. Fuel, 2015, vol. 158, pp. 330–350. DOI: 10.1016/j.fuel.2015.05.050.

Baskov V.N., Kolos V.A., Sap'yan YU.N. Sel'skokhozyaystvennyye mashiny i tekhnologii, 2010, no. 6, pp. 13–18. (in Russ.).

Tabakayev R.B., Khaustov S.A., Cherkashina G.A., Kazakov A.V. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov, 2015, vol. 326, no. 9, pp. 106–113. (in Russ.).

Лабораторная установка для исследования тепловой переработки
Опубликован
2019-01-26
Как цитировать
[1]
Астафьев, А.В., Табакаев, Р.Б., Мусафиров, Д.Е., Заворин, А.С., Дубинин, Ю.В., Языков, Н.А. и Яковлев, В.А. 2019. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ПИРОЛИЗА СОЛОМЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ В АВТОТЕРМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ. Химия растительного сырья. 2 (янв. 2019), 271-280. DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.2019024535.
Выпуск
Раздел
Технологии