Оценка влияния теплоемкости органического сырья с различной степенью метаморфизма на величину тепловых затрат пиролиза

Оценка влияния теплоемкости органического сырья с различной степенью метаморфизма на величину тепловых затрат пиролиза

Автор: Хайнак Л.М., Димитрюк И.Д., Ибраева К.Т., Астафьев А.В.

Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu

Рубрика: Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации

Статья в выпуске: 3 т.17, 2024 года.

Бесплатный доступ

Негативное антропогенное воздействие на окружающую среду в значительной мере оказывает энергетика. Одной из альтернативных технологий по энергообеспечению и снижению влияния на экологию является пиролиз, при котором нагрев сырья осуществляется в бескислородной среде. Для проведения данного процесса необходимо затратить тепловую энергию, величина которой в значительной степени зависит от теплоемкости топлив. Значение теплоемкости зависит от типа сырья, происхождения и т.п., а ее определение осуществляется при наличии определенной приборной базы. В связи с этим в статье рассмотрены значения теплоемкости разных видов биомассы и твердых ископаемых топлив, определенные экспериментально (ЭД) и взятые из литературных источников (ЛД). На основе теплоемкостей рассчитаны тепловые затраты для осуществления процесса пиролиза. Отмечена разница между полученными значениями тепловых затрат на основе ЭД и ЛД, за исключением каменного угля.

Еще

Биомасса, твердое ископаемое топливо, пиролиз, теплоемкость, тепловые затраты

Короткий адрес: https://sciup.org/146282874

IDR: 146282874

Список литературы Оценка влияния теплоемкости органического сырья с различной степенью метаморфизма на величину тепловых затрат пиролиза

  • Wang X., Chen H., Luo K., Shao J., Yang H. The influence of microwave drying on biomass pyrolysis, Energy Fuels, 2008, 22(1), 67–74.
  • Dominguez, A., Menéndez, J. A., Fernandez, Y., Pis, J. J., Nabais, J. V., Carrott, P. J. M., Carrott, M. R. Conventional and microwave induced pyrolysis of coffee hulls for the production of a hydrogen rich fuel gas, Journal of analytical and applied pyrolysis, 2007, 79(1–2), 128–135.
  • Карницкий Н. Б., Замара С. М. Проблемы сжигания местных видов топлива в котлах со слоевыми топками, Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ, 2011, (5), 47–55. [Karnitsky N. V., S. M. Zamarа S. M. Problems pertaining local- type fuel burning in boilers with spreader stoker, ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations, 2011, (5), 47–55 (in Rus.)]
  • Сычев Г. А. Экспериментальные исследования особенностей процесса торрефикации биомассы растительного происхождения, дис. … канд. техн. наук. Москва, 2020, 125 с. [Sythev G. A. Experimental studies of the peculiarities of the process of torrefication of biomass of plant origin, Thesis … cand. of tech. Sci. Moscow, 2020, 125. (in Rus.)]
  • Goyal H.B., Seal D., Saxena R. C., Bio- fuels from thermochemical conversion of renewable resources, Renew Sustain Energy, 2008, 12, 504–517.
  • Balat M., Balat M., Kırtay E., Balat H. Main routes for the thermo- conversion of biomass into fuels and chemicals. Part 1, Pyrolysis systems. Energy Convers Manage, 2009, 50, 3147–3157.
  • Мисюкова А.Д., Янковский С. А., Горшков А. С. Отходы переработки цитрусовой биомассы как энергетический ценный продукт, Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2021, (11), 76–80. [Misyukova A. D., Yankovskiy S. A., Gorshkov A. S. Waste of citrus biomass processing as an energy valuable product, International Journal of Applied and fundamental research, 2021, (11), 76–80 (in Rus.)]
  • Чернова Н.И., Киселева С. В., Ларина О. М., Сычев Г. А. Получение газообразных продуктов при пиролизе биомассы микроводорослей, Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», 2019, (31–36), 23–24. [Chernova N. I., Kiseleva S. V., Larina O. M., Sytchev G. A. Manufacturing gaseous products by pyrolysis microalgae biomass, International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology, 2019, (31–36), 23–24 (in Rus.)]
  • Куликова М.П., Лебедев В. И., Каминский Ю. Д., Котельников В. И., Энергохимическая переработка каменных углей Тывы – основа устойчивого развития республики, Химия в интересах устойчивого развития, 2004, (5), 541–554. [Kulikova M. P., Lebedev V. I., Kaminskiy YU.D., Kotelnikov V. I. Power chemical processing of mineral coals for sustainable development of Tyva republic, Chemistry for sustainable development, 2004, (5), 541–554 (in Rus.)]
  • Батенин В.М., Зайченко В. М., Качалов В. В. Перспективные технологии использования местных топливно-энергетических ресурсов для энергетических целей, Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы. Актуальные проблемы освоения возобновляемых энергоресурсов // Материалы III Международной конференции «Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы» и VII Школы молодых ученых «Актуальные проблемы освоения возобновляемых энергоресурсов» имени Э. Э. Шпильрайна. Махачкала: ИПГ, 2014, 4, 4–10. [Batenin V. M., Zaichenko V. M., Kachalov V. V. Promising technologies for using local fuel and energy resources for energy purposes, Renewable energy: problems and prospects. Actual problems of the development of renewable energy resources // Proceedings of the III International Conference “Renewable Energy: problems and prospects” and the VII School of Young Scientists “Actual problems of the development of renewable energy resources” named after E. E. Shpilrain. Makhachkala: IPG, 2014, 4, 4–10. (in Rus.)]
  • Nayyeri M.A., Kianmehr M. H., Arabhosseini A., Hassan- Beygi R. Thermal properties of dairy cattle manure, International Agrophysics, 2009, 23(4), 359–366.
  • Ramazanova A.E., Abdulagatov I. M., Ranjith P. G. Temperature effect on the thermal conductivity of black coal, Journal of Chemical & Engineering, 2018, 63(5), 1534–1545.
  • Fono- Tamo R.S., Koya O. A. Characterisation of pulverised palm kernel shell for sustainable waste diversification, International Journal of Scientific & Engineering Research, 2013, 4(4), 6–10.
  • Glushkov D.O., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Experimental and numerical study of coal dust ignition by a hot particle, Applied Thermal Engineering, 2018, 133, 774–784.
  • Kosowska- Golachowska M., Gajewski W., Musial T. Determination of the effective thermal conductivity of solid fuels by the laser flash method, Archives of thermodynamics, 2014, 35, 3–16.
  • Tabakaev R.B., Ibraeva K. T., Astafev A. V., Dubinin Yu.V., Yazykov N. A., Zavorin A. S., Yakovlev V. A. Thermal enrichment of different types of biomass by low temperature pyrolysis, Fuel, 2019, 245, 29–38.
  • Park W. C., Atreya A., Baum H. R. Experimental and theoretical investigation of heat and mass transfer processes during wood pyrolysis, Combustion and flame, 2010, 157(3), 481–494.
  • Burhenne L., Messmer J., Aicher T., Laborie M. The effect of the biomass components lignin, cellulose and hemicellulose on TGA and fixed bed pyrolysis, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2013, 101, 177–184.
  • Encinar J. M., Beltran F. J., Gonzalez J. F. Pyrolysis of maize, sunflower, grape and tobacco residues, Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 1997, 70(4), 400–410.
  • Demiral İ., Şensöz S. Fixed- bed pyrolysis of hazelnut (Corylus avellana L.) bagasse: influence of pyrolysis parameters on product yields, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2006, 28(12), 1149–1158.
  • Lee Y., Park J., Ryu C., Gang K., Yang W., Park Y., Jung J., Hyun S. Comparison of biochar properties from biomass residues produced by slow pyrolysis at 500 C, Bioresource technology, 2013, 148, 196–201.
  • Di Blasi C. Signorelli G., Di Russo C., Rea G. Product distribution from pyrolysis of wood and agricultural residues, Industrial & Engineering Chemistry Research, 1999, 38(6), 2216–2224.
  • Demirbaş A. Biomass to charcoal, liquid, and gaseous products via carbonization process, Energy Sources, 2001, 23(6), 579–587.
  • Yorgun S., Yıldız D. Slow pyrolysis of paulownia wood: Effects of pyrolysis parameters on product yields and bio-oil characterization, Journal of analytical and applied pyrolysis, 2015, 114, 68–78.
  • Лиштван И.И., Дударчик В. М., Крайко В. М., Ануфриева Е. В., Смолячкова Е. А. Энерготехнологическое использование биомассы, Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук, 2016, 4, 91–101. [Lishtvan I. I., Dudarchik U. M., Kraiko V. M., Anufrieva E. V., Smoljachkova E. A. Energy and technology use of biomass, Proceedings of the national academy of sciences of Belarus. Chemical series. 2016, 4, 91–101. (in Rus.)]
  • Федосеев С. Д., Чернышов А. Б. Полукоксование и газификация твердого топлива. М.: Гостоптехиздат. 1960. 327 [Fedoseev S. D., Chernyshov A. B. Semi-coking and gasification of solid fuels, Moscow, Gostoptehizdat, 1960, 327 (in Rus.)]
  • Pretorius G. N. Bunt J. R., Grabner M., Neomagnus H. Evaluation and prediction of slow pyrolysis products derived from coals of different rank, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2017, 128, 156–167.
  • Atienza- Martínez M., Abrego J., Gea G., Marias F. Pyrolysis of dairy cattle manure: evolution of char characteristics, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2020, 145, 104724.
  • ГОСТ Р 8.736–2011. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения, М.: Стандартинформ, 2013. 15 [GOST R 8.736–2011. The measurements are direct and multiple. Methods of processing measurement results. Basic provisions, Moscow Standartinform, 2013, 15 (in Rus.)]
  • Dupont C., Chiriac R., Gauthier G., Toche F. Heat capacity measurements of various biomass types and pyrolysis residues, Fuel, 2014, 115, 644–651.
  • Стенин В. А., Ершова И. В., Светлов А. С. Метод эквивалентных материалов в исследовании деформаций футеровки котла, Наука и инновации-современные концепции, 2020, 2, 105–111. [Stenin V. A., Ershova I. V., Svetlov I. S. Metod ekvivalentnykh materialov v issledovanii deformatsii futerovki kotla, Nauka i innovatsii – sovremennye kontseptsii, 2020, 2, 105–111. (in Rus.)]
  • Мелехов В. И., Деснев А. Н., Данилов В. Е., Тюрикова Т. В. Динамика изменения теплофизических характеристик измельченных древесных материалов в дисперсной системе массива при кучевом хранении, Лесотехнический журнал, 2019, 4(36), 109–116. [Melekhov V. I., Desnev A. N., Danilov V. E., Tiurikova T. V. Dynamics of change of thermal physical characteristics of milled wood materials in a solid wood dispersion system under pile storage, Forestry Journal, 2019, 4(36), 109–116. (in Rus.)]
  • Петрунина В.А., Испирян С. Р. Результаты исследований теплоемкости торфа и смесей торфоминеральных удобрений, Системы использования органических удобрений и возобновляемых ресурсов в ландшафтном земледелии, всероссийская научно-практическая конференция с международным участием. Владимир: ВНИИОУ, 2013, 1, 208–213. [Petrunina V. A., Ispiryan S.R Rezultaty issledovanij teploemkosti torfa i smesej torfomineral’nyh udobrenij, Sistemy ispol’zovaniya organicheskih udobrenij i vozobnovlyaemyh resursov v landshaftnom zemledelii, vserossijskaya nauchno-prakticheskaya konferenciya s mezhdunarodnym uchastiem. Vladimir: VNIIOU, 2013, 1, 208–213. (in Rus.)]
  • Кулеш Р. Н. Тепломассоперенос при зажигании и горении массива торфа, дис. … канд. техн. наук. Томск, 2010, 134 [Kulesh R. N. Heat and mass transfer during ignition and combustion of peat massif, Thesis … cand. of tech. Sci. Tomsk, 2010, 134 (in Rus.)]
  • Simmons C. W., Higgins B., Staley S., Joh L. D., Simmons B. A., Singer S. W., Stapleton J. J., VanderGheynst J. S. The role of organic matter amendment level on soil heating, organic acid accumulation, and development of bacterial communities in solarized soil, Applied Soil Ecology, 2016, 106, 37–46.
  • Mustač N.Č., Voučko B., Novotni D., Drakula S., Gudelj A., Dujmić F., Ćurić D. Optimization of high intensity ultrasound treatment of proso millet bran to improve physical and nutritional quality, Food Technology and Biotechnology, 2019, 57(2), 183–190.
  • Troy S. M. Nolan T., Leahy J. J., Lawlor P. G., Healy M. G., Kwapinski W. Effect of sawdust addition and composting of feedstock on renewable energy and biochar production from pyrolysis of anaerobically digested pig manure, Biomass and Bioenergy, 2013, 49, 1–9.
  • Salomatov V. V., Kuznetsov G. V., Syrodoy S. V. Influence of the degree of coal metamorphism on characteristics and conditions of ignition of coal-water fuel drops, Thermophysics and Aeromechanics, 2018, 25, 773–788.
  • Ponomareva A.A., Korostyleva E. E., Sitnikova V. E., Tcoi K. A., Lesnykh A. V. Changes in a Chemical Structure of Brown and Bituminous Coals during Low- Temperature Processing under Various Atmospheric Conditions, Solid Fuel Chemistry, 2022, 56(5), 315–322.
  • Ohliger A., Förster M., Kneer R. Torrefaction of beechwood: A parametric study including heat of reaction and grindability, Fuel, 2013, 104, 607–613.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp