Исследование показателей зольности микс–пеллет
Автор: Григорьева Е.Н.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Рубрика: Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации
Статья в выпуске: 5 т.19, 2026 года.
Бесплатный доступ
Используя для производства топливных пеллет смесь древесины с другими видами топлива, можно добиться снижения негативных последствий для лесного баланса из-за вырубки древесины, а также уменьшить конкуренцию между производителями, которые используют древесное сырье в энергетике и при производстве целого ряда различной продукции, например древесно-стружечных плит. Описан процесс изготовления микс-пеллет из липы с пылью каменного угля и липы с торфом с добавлением крахмала в качестве связующего вещества. Обоснована актуальность использования микс-пеллет на территории Республики Марий Эл, а также научная и практическая значимость с кратким обзором литературы по данному вопросу. Приводится сравнение параметров зольности микс-пеллет при различном процентном соотношении в них липы и пыли каменного угля, липы и торфа. В ходе сравнения показателей получено, что для соответствия микс-пеллет стандартам ENplus – B количество пыли каменного угля в исходной смеси не должно превышать 10 %, количество торфа – 16 %. Таким образом, можно сделать вывод, что возможно подобрать оптимальный состав сырья для производства топливных пеллет, которые будут соответствовать стандартам в области образования золы при сжигании.
Пыль каменного угля, торф, микс-пеллеты, зольность
Короткий адрес: https://sciup.org/146283379
IDR: 146283379 | УДК: 620.91
Investigation of the ASH Content of Mixed Pellets
By using a mixture of wood and other fuels for the production of fuel pellets, it is possible to reduce the negative effects on the forest balance due to deforestation, as well as reduce competition between producers who use wood raw materials in the energy sector and in the production of a number of different products, such as chipboard. The process of making mixed pellets from linden with coal dust and linden with peat with the addition of starch as a binder is described. The relevance of the use of mix pellets in the territory of the Republic of Mari El is substantiated, as well as scientific and practical significance with a brief review of the literature on this issue. The comparison of the ash content parameters of mixed pellets with different percentages of lime and coal dust, lime and peat is given. During the comparison of the indicators, it was found that in order for the mix pellets to meet the ENplus – B standards, the amount of coal dust in the initial mixture should not exceed 10 %, and the amount of peat should not exceed 16 %. Thus, it can be concluded that it is possible to select the optimal composition of raw materials for the production of fuel pellets that will meet the standards in the field of ash formation during combustion.
Текст научной статьи Исследование показателей зольности микс–пеллет
Цитирование: Григорьева Е. Н. Исследование показателей зольности микс–пеллет / Е. Н. Григорьева // Журн. Сиб. федер. ун-та. Техника и технологии, 2026, 19(5). С. 621–628. EDN: HXLSOZ
Таким образом, разработка технического решения по производству микс-пеллет из смеси древесины с пылью каменного угля и с торфом является актуальной задачей, имеющей научную и практическую значимость.
Вопросом производства микс-пеллет занимаются Копырин В. А., Калашников В. П. [3], Григорьев В. С., Мазалов Ю. А., Милованов Н. С., Морозов В. А., Рафаилов А. Г., Соловьев С. А., Сороковиков А. И. [4], Зимин И. Б., Михайлов А. И., Смирнов Д. А., Ильвис Ю. П., Сооляттэ В. Ю. [5, 6, 7], Рудой В. И., Батухтин А. Г. [8], Брыкин Д. М., Брыкин М. А., Сердюк В. В., Сердюк Д. В., Ашкинази Л. А. [9].
Цель работы – определение оптимального варианта состава сырья для микс-пеллет, при котором полученные гранулы будут соответствовать ENplus – B в области образования золы при сжигании.
Для выполнения поставленной цели необходимо было решить ряд задач:
-
1) описать процесс изготовления микс-пеллет из смеси липы и торфа, а также липы и измельченного каменного угля в различном процентном соотношении;
-
2) определить зольность полученных пеллет;
-
3) произвести оценку оптимального состава сырья, при котором микс-пеллеты будут соответствовать стандартам.
Методика исследования
Характеристика исследуемых образцов
При проведении исследований были использованы топливные микс-пеллеты, полученные из смеси липы и пыли каменного угля, липы и торфа в различном процентном соотношении (табл. 1). В качестве связующего вещества добавлен крахмал (3 %).
Таблица 1. Соотношение липы и пыли каменного угля, липы и торфа в исходном сырье
Table 1. The ratio of lime and coal dust, lime and peat in the feedstock
|
№ образца |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
№ образца |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Липа, % |
87 |
77 |
67 |
57 |
47 |
Липа, % |
87 |
77 |
67 |
57 |
47 |
|
Крахмал, % |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
Крахмал, % |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Пыль каменного угля, % |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
Торф, % |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
Сырье забивалось в матрицу и помещалось в гидравлический пресс ПГЛ-60 (рис. 1).
Температура прессования составляла 95 °C, давление – 30 МПа, время – 0,4 с. В процессе гранулирования были получены микс-пеллеты, представленные на рис. 2.
Методика проведения исследований зольности
Зольность микс-пеллет определялась по ГОСТу для биомассы [10].
Тигли были промаркированы и помещены в муфельную печь типа «РЕМ» 2/87 на 3 часа (рис. 3).
Рис. 1. Гидравлический пресс ПГЛ-60 и матрица гранулятора
-
Fig. 1. PGL-60 hydraulic press and granulator matrix
Липа 87%
Уголь 10%
Крахмал 3%
Уголь 20% Уголь 30% Уголь 40% Уголь 50%
Крахмал 3% Крахмал 3% Крахмал 3% Крахмал 3%
Липа 87%
Торф 10%
Крахмал 3%
Липа 77% Липа 67% Липа 57% Липа 47%
Торф 20% Торф 30% Торф 40% Торф 50%
Крахмал 3% Крахмал 3% Крахмал 3% Крахмал 3%
Рис. 2. Микс-пеллеты
-
Fig. 2. Mix pellets
Рис. 3. Муфельная печь типа «РЕМ» 2/87 и тигль с пеллетами
Fig. 3. Muffle furnace type “REM” 2/87 and crucible with pellets
Муфельная печь нагревалась до 575 ± 25 °C, в нее на 3 часа помещались пустые тигли. После завершения процедуры прокаливания тигли охлаждались в эксикаторе до комнатной температуры, затем взвешивались, а результат записывался. Точность взвешивания составляла 0,1 мг.
Процедура повторного прокаливания с последующим охлаждением продолжалась в течение 1 часа. Повторялись операции до тех пор, пока разница массы между взвешиваниями не стала менее 0,3 мг. Окончательная масса тигля записывалась как m cont.
Далее в прокаленный тигель помещалось 1,0 г пробы микс-пеллет из опилок липы и измельченного каменного угля в первом случае и опилок липы и торфа во втором случае. Образец взвешивался с точностью 0,1 мг. Микс-пеллеты были заранее высушены при температуре 105 °C, а их масса вместе с тиглем записывалась как m od.
Далее тигель с микс-пеллетами помещался в муфельную печь и выдерживался при температуре 575 ± 25 °C не менее 3 часов. При этом, чтобы предотвратить процесс воспламенения пеллет, муфельную печь «РЕМ» 2/87 сначала нагрели со скоростью примерно 10 К/мин до 250 °C и поддерживали эту температуру 30 мин, а затем нагревали ее до 575 ± 25 °C.
После процедуры озоления тигель с навеской помещался в эксикатор, охлаждался и взвешивался с точностью 0,1 мг, после чего производилась запись полученного результата.
Процедура конрольного прокаливания длилась в течение 1 часа и повторялась до тех пор, пока разница массы между взвешиваниями не стала менее 0,3 мг. Окончательная масса тигля с золой записывалась как m ash.
Обработка результатов проводилась следующим образом.
Зольность пробы, высушенной перед испытанием при 105 °C., вычислялась по формуле:
где зольность – масса золы, отнесенная к массе, высушенной при 105 °C навески пробы, выраженная в процентах; m ash – масса тигля с золой, г; m cont – масса пустого тигля, г; m od – начальная масса тигля с навеской пробы, высушенной при 105 °C, г.
Результаты и обсуждения
На рис. 4 представлены диаграммы зависимости показателя зольности микс-пеллет от процентного соотношения липы и торфа в исходной смеси и липы с пылью каменного угля. Зависимости описываются с помощью регрессионных уравнений (2), (3) и представляют собой полином третьей степени.
-
1: v = 0,1667? - 1,5? + б, ЗЗЗЗх - 3. (2)
-
2: v = 0,25? - 2,3929.V + 8,357 lx - 6,2. (3)
Из рис. 4 видно, что процентное содержание в исходном сырье как пыли каменного угля, так и торфа влияет на зольность микс-пеллет. При увеличении содержания пыли каменного угля с 10 до 50 % зольность выросла в 6 раз (от 2 до 12 %). При увеличении содержания торфа с 10 до 50 % зольность выросла в 7 раз (от 0 до 7 %). При сгорании микс-пеллеты с добавлением пыли каменного угля образуют почти в 2 раза больше золы, чем с торфом.
Рис. 4. Зольность микс-пеллет: липа – пыль каменного угля; липа – торф
Fig. 4. Ash content of mix pellets: lime – coal dust; lime – peat
Заключение
-
1. Микс-пеллеты изготавливались из смеси липы и пыли каменного угля, а также липы и торфа в различном процентном соотношении. В качестве связующего брали крахмал. Прессование осуществлялось в прессе ПГЛ-60 при следующих параметрах: температура прессования – 95 °C, давление – 30 МПа, время – 0,4 с.
-
2. Зольность микс-пеллет при добавлении в смесь пыли каменного угля почти в 2 раза выше, чем при добавлении торфа.
-
3. Стандарт ENplus – B предполагает зольность пеллет менее 2 %. Оптимальный состав сырья, при котором микс-пеллеты будут соответствовать этому параметру: содержание пыли каменного угля в исходной смеси – не более 10 %, а торфа – не более 16 %.
Таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемый способ производства топливных микс-пеллет позволит использовать в качестве добавок твердое минеральное топливо, снизив нагрузку на лесной комплекс.
