Ссылка для цитирования Технологические решения по утилизации жидких продуктов медленного пиролиза древесной биомассы / К.В. Слюсарский, К.Б. Ларионов, Е.Н. Ивашкина, А.С. Заворин, В.Е. Губин // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332. – № 12. – С. 173-188. Актуальность работы обусловлена возрастающим интересом к технологиям пиролиза биомассы для снижения углеродного следа процессов её переработки. Для повышения экономической и энергетической эффективности данных технологических решений необходимо максимально полное использование всех материальных и энергетических потоков, одним из которых является формирование жидких продуктов пиролиза (т. н. пиролизной жидкости, или бионефти). Цель: классификация и выделение технологических решений для утилизации жидких продуктов пиролиза древесной биомассы с определением уровня технической готовности. Методы: аналитический обзор тематических публикаций с использованием материалов баз данных РИНЦ, Scopus и Web of Science, уровень технической готовности оценивался согласно шкале TRL. Результаты. Идентифицированы, классифицированы и описаны основные методы утилизации пиролизной жидкости, получаемой в результате медленного пиролиза древесной биомассы. Представлен обзор технологических решений и научно-исследовательских работ в области утилизации жидких продуктов медленного пиролиза. Наиболее распространенными технологиями преобразования пиролизной жидкости с получением тепловой и/или электрической энергии являются прямое сжигание в горелках котлов и теплогенераторов, в камере сгорания газотурбинных двигателей, газификация с получением синтез-газа, а также использование в качестве топлива поршневых двигателей. Технологии получения химических продуктов и веществ разделяются на простые (получение компонент дорожного строительства, консерванта для древесины, фенолформальдегидных и омыленных смол и др.) и сложные, требующие комплексной многостадийной переработки. Установлено, что наибольшим уровнем технической готовности обладают технологии энергетического применения данного продукта, в то время как наибольшей экономической эффективностью обладают технологии химического применения, несмотря на относительно низкий уровень готовности. Коммерческие решения по утилизации пиролизной жидкости доступны в области её сжигания в горелках и дизель-генераторах.
Актуальность работы определяется широким интересом к технологиям пиролиза отходов различного происхождения и необходимостью повышения их эффективности. Поскольку пиролизная жидкость является обязательным продуктом пиролиза с выходом до 70 % от массы исходного материала, её сжигание является одним из обязательных условий поддержания энергодостаточности практически любой технологии. Проблемы с прямым сжиганием подобной жидкости связаны, в первую очередь, с нестабильностью её свойств и низкой теплотой сгорания. Её сжигание в составе смеси с традиционным твердым топливом позволяет нивелировать данные недостатки, что обуславливает интерес к исследованию соответствующих процессов. Цель: определение параметров зажигания смесей низкореакционного угля с двумя различными образцами пиролизной жидкости, полученными на промышленных предприятиях пиролиза нефтешлама и древесных опилок, а также выявление взаимосвязи между параметрами зажигания и характеристиками смесей топлива. Методы. Исследование свойств компонент топлив проводилось с использованием стандартных методик. Параметры окисления определялись с помощью термогравиметрического анализа, а полученные данные обрабатывались методом Коатс–Рэдферна. Характеристики зажигания смесей топлива определялись с помощью экспериментальной установи зажигания топлива в условиях, соответствующих промышленному оборудованию. Результаты. Были определены свойства исследованного низкореакционного угля и двух образцов пиролизной жидкости, в частности, были определены значения низшей теплоты сгорания, зольность, а также их элементный состав. В условиях термического анализа были исследованы характеристики окисления смесей низкореакционного угля с пиролизными жидкостями с концентрацией последней 5, 10 и 25 масс. %. Установлено, что добавка пиролизного масла не приводит к значительному изменению температурных диапазонов отдельных стадий процесса окисления низкореакционного угля, при этом был обнаружен промотирующий эффект добавки, заключающийся в непропорциональном снижении скорости реакции относительно состава смеси топлива. Данный вывод подтверждался снижением значений энергии активации окисления низкореакционного угля в составе смеси с пиролизным маслом. Добавка пиролизной жидкости также приводила к снижению времени задержки зажигания до 65 %, при этом максимальный эффект достигался для 10 масс. % добавки при 500 и 600 °С и для 25 масс. % при 700 °С. Была обнаружена линейная зависимость времени задержки зажигания при 700 °С от низшей теплоты сгорания для смесей низкореакционного угля с пиролизной жидкостью нефтешлама и резинотехнических отходов. Аналогичная взаимосвязь была обнаружена между энергией активации окисления смеси и временем задержки зажигания при 600 и 700 °С для всех рассмотренных пиролизных жидкостей.
Ссылка для цитирования: Оценка эффективности использования парогазовых продуктов пиролиза древесных отходов в качестве рабочего тела в газотурбинных установках и двигателях внутреннего сгорания / С.А. Цибульский, К.Б. Ларионов, К.В. Слюсарский, Н.Н. Галашов, Г.Д. Гаспарян, А.А. Улько // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 1. – С.178-189. Актуальность темы обусловлена возможностью использования такого вида топлива, как парогазовые продукты пиролиза древесных отходов, в качестве основного или вспомогательного топлива для выработки электрической энергии. Направления, связанные со снижением углеродных выбросов, позволят расширить области применения пиролиза как средства переработки промышленных отходов, сводя к минимуму их воздействие на окружающую среду. Цель: исследование вопросов повышения эффективности выработки электрической энергии на двигателях внутреннего сгорания и газотурбинных установках при работе на продуктах пиролиза древесных отходов с целью сокращения потребления не возобновляемых энергоресурсов, таких как уголь, нефть и природный газ. Объекты: установка пиролиза древесных отходов, двигатели внутреннего сгорания и газотурбинные установки, работающие на парогазовых продуктах пиролиза древесных отходов. Методы: численные методы исследования на основе математического моделирования систем и элементов двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок на основе материальных и энергетических балансов. Результаты. Разработана математическая модель и программа для теплового расчета двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок, сжигающих парогазовые продукты пиролиза. Проведен параметрический анализ влияния температуры выхода парогазовых продуктов из пиролизной установки на эффективность работы, электрическую мощность и температуру уходящих газов рассмотренных силовых агрегатов. Установлено, что для утилизации парогазовых продуктов пиролиза с целью получения электрической энергии наиболее эффективно применение двигателя внутреннего сгорания, работающего по термодинамическому циклу Тринклера, и газотурбинной установки, работающей по термодинамическому циклу Брайтона, при этом абсолютный электрический коэффициент полезного действия в номинальном режиме работы пиролизной установки составляет 23,34 и 22,28 % соответственно. Выявлено, что при использовании парогазовых продуктов пиролиза в качестве вспомогательного топлива к метану в объемной составляющей 25 %, снижение мощности силового агрегата ожидается не более 10 %.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.