Мытищи, г. Москва и Московская область, Россия
Мытищи, г. Москва и Московская область, Россия
Торрефикация – это процесс низкотемпературного пиролиза древесины, используемый для улучшения свойств древесного топлива. Торрефицированное топливо имеет ряд преимуществ по сравнению с исходным. Термическая деструкция вызывает изменение массы и состава древесины с увеличением процентного содержания углерода, что приводит к увеличению теплоты сгорания Q. Термодеструкцию можно рассматривать как многостадийный процесс. Степень разложения материала зависит от температуры, времени теплового воздействия и кинетических параметров каждой стадии процесса. В cтатье приведены результаты экспериментальных исследований теплоты сгорания торрефицированной древесной биомассы и ее зависимости от степени термического разложения. Для проведения экспериментальных исследований была разработана и изготовлена экспериментальная установка. Была проведена экспериментальная проверка работоспособности установки. Проверка показала, что погрешность определения теплоты сгорания составляет не более 2 %. Для проведения экспериментальных исследований зависимости теплоты сгорания от степени термической деструкции были подготовлены образцы древесины при ее непредельном разложении. Термическая обработка образцов осуществлялась в среде инертного газа гелия. Получены значения теплоты сгорания образцов древесного топлива с различной степенью термодеструкции. Предложена модель зависимости теплоты сгорания от относительной массы древесного топлива ω. Приведены кинетические параметры многостадийного процесса термодеструкции в гелиевой среде для древесины сосны и березы. Представлена математическая модель, позволяющая определять относительную массу древесины как функцию температуры и времени. Получена в явном виде зависимость теплоты сгорания от степени термического разложения древесины.
торрефикация, теплота сгорания, термическая деструкция, кинетические параметры.
Рост промышленности и экономики неразрывно связан с доступностью энергоресурсов и развитием энергетики. В настоящее время наблюдается стабильный рост добычи углеводородных ресурсов – газа и нефти. Однако их запасы ограничены. Это приводит к постановке задачи более широкого использования возобновляемых и нетрадиционных источников энергии. Одним из решений является развитие биоэнергетики, предполагающее внедрение новых технологий, разработки и внедрения новых видов топлив, получаемых из биомассы. Свойства топлив, вырабатываемых из биомассы, зависят от свойств исходного сырья и технологии обработки.
В настоящее время в мире доля биоэнергетики составляет до 14 % от общего энергопотребления и продолжает увеличиваться. Существуют прогнозы, показывающие увеличение вклада биомассы до 23,8 % к 2040 г. Один из видов биомассы получают из древесины.
1. Ермоченков, М.Г. Кинетика термической деструкции древесины в среде инертных газов / М.Г. Ермоченков // Лесотехнический журнал. - Воронеж: ВГЛТУ, 2016. № 4 (24). - С. 168-172
2. Сафин, Р.Р. Термомодифицирование древесины в среде топочных газов/ Р.Р. Сафин, Р.Р. Хасаншин, Е.Ю. Разумов, Н.А. Оладышкина // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2010. - № 4 (73). - С.115-119.
3. Передерий, С. Какие пеллеты лучше: черные или белые? / С. Передерий. - СПб.: ЛесПромИнформ, 2012. № 3 (85). - С. 158-164.
4. Жигунов, С.В. Тепломассообмен и кинетика термодеструкции при высокотемпературном нагреве композиционных материалов: дис... канд. техн. наук 05.14.05. /С.В. Жигунов. - М.: МГУЛ, 1990. - 184 c. (6)
5. Кислицын, А.Н. Пиролиз древесины: химизм, кинетика, продукты, новые процессы. - М.: Лесная промсть, 1990. - 312 с. (8)
6. Ермоченков, М.Г. Прогнозирование свойств термически модифицированной древесины / М.Г. Ермоченков // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - М.: МГУЛ, 2010. - № 4 (73). - С. 111-115.
7. Шведов, Б.А. Энерго- и массообмен в материалах тепловой защиты многоразовых ракетнокосмических систем: дисс. … докт. техн. наук / Б.А. Шведов. - М.: МЛТИ, 1990. - 542 с. (2)
8. Peters, B; Bruch, C Drying and pyrolysis of wood particles: experiments and simulation JOURNAL OF ANALYTICAL AND APPLIED PYROLYSIS, 2003. - Vol. 70. - Is. 2. - Pp. 233-250. Номер статьи: PII S0165-2370(02)00134-1
9. Slopiecka, Katarzyna; Bartocci, Pietro; Fantozzi, Francesco. Thermogravimetric analysis and kinetic study of poplar wood pyrolysis / 3rd International Conference on Applied Energy (ICAE) Perugia, ITALY, 2011. - APPLIED ENERGY, 2012. - Vol. 97. - Is. - Pp. 491-497.
10. Grieco, Enrico; Baldi, Giancarlo. Analysis and modelling of wood pyrolysis / CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE, 2011. - Vol. 66. - Is. 4. - Pp. 650-660.
11. Ranzi, Eliseo; Corbetta, Michele; Manenti, Flavio. Kinetic modeling of the thermal degradation and combustion of biomass / CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE, 2014. - Vol. 110. - Pp. 2-12.
12. Sarvaramini, A.; Assima, Gnouyaro P.; Larachi, F. and etc. Dry torrefaction of biomass - Torrefied products and torrefaction kinetics using the distributed activation energy model / CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, 2013. - Vol. 229. - Pp. 498-507. - Vol. 229. - Pp. 498-507. 2012, pp. 158-164.
