Введение к работе

Работа посвящена экспериментальному исследованию способов тепловой переработки разных видов биомассы с целью получения композитных углеродных материалов и газообразного горючего. Представлены экспериментальные данные по объему и составу газообразных консистенций, которые можно получить из перечисленного выше сырья методом тепловой переработки, также по структуре и свойствам композитного углеродного материала, получаемого в итоге совместной переработки биомассы и газообразных углеводородов.

Актуальность работы. Биомасса — наикрупнейший по использованию в мировом хозяйстве возобновляемый ресурс (более 500 млн. т у.т./год). Общий годичный объем сухой биомассы на Земле оценивается 150-200 миллиардов. т у.т. В нашей стране сосредоточено около 47% глобальных припасов торфа и 24% древесной породы. Припасы торфа в Рф в пересчете на условное горючее составляют 68,3 миллиардов. тонн и превосходят суммарные припасы нефти (31 миллиардов. т у.т.) и газа (22 миллиардов. т у .т.), уступая только припасам угля (97 миллиардов. т у .т.). Важным обстоятельством, содействующим более широкому использованию обозначенных видов сырья в энергетических целях, является их довольно равномерное рассредотачивание по местности страны. На сегодня превалирующим методом использования биомассы в энергетических целях как и раньше остается ее сжигание. При всем этом в Рф только велика потребность в автономных установках для производства электроэнергии и тепла. Автономное энергоснабжение на базе местных энергетических ресурсов, в случаях удаленных от централизованного энергоснабжения потребителей оказывается экономически более оправданным, чем строительство полосы электропередачи. Более действенным способом получения электроэнергии из биомассы является ее конверсия в горючий газ, который можно использовать в газовых электрогенераторных установках. Имеющиеся технологии конверсии твердого углеводородного сырья в газообразное горючее имеют ряд недочетов, посреди которых необходимо подчеркнуть невысокую калорийность получаемых газовых консистенций (газификация) и низкую степень переработки начального сырья (пиролиз). Разработка современных технологий конверсии биомассы в высококалорийные газовые консистенции, позволяющих отлично использовать большенные сырьевые ресурсы, к примеру торфяные месторождения, отходы деревоперерабатывающей индустрии, неиспользуемые (неделовые) сорта древесной породы, является очень животрепещущей задачей.

С развитием технологий металлургического производства, увеличением требований к качеству чугуна и стали и сокращением припасов коксующихся углей повсевременно вырастает потребность металлургии в незапятнанных углеродных материалах. Возникновение новых технологий выработки стали, принципно

отличающихся от традиционного доменного производства и требующих незапятнанных мелкодисперсных углеродных материалов, возродило энтузиазм к материалам на базе био-угля. Разработка технологии получения композитных углеродных материалов, использующей в качестве сырья дешевенькие биоресурсы и фактически неиспользуемый попутный газ нефтяных месторождений, даст дополнительный импульс развития этим новым технологиям металлургии.

Целью работы являются экспериментальное обоснование технологии тепловой переработки разных видов биомассы, позволяющей получать горючий газ с довольно высочайшей теплотой сгорания (на уровне 11 МДж/м ) и обеспечивающей высшую эффективность переработки начального сырья в конечные продукты (газообразное горючее и незапятнанные углеродные материалы).

Научная новизна.

1. Предложена универсальная схема двухстадийной тепловой переработки биомассы, заключающаяся в пиролизе органического сырья на первой стадии и гетерогенном пиролизе летучих на 2-ой стадии, конечными продуктами которой являются био-уголь и газообразное горючее.

2. Проведены экспериментальные исследования и получены новые данные по воздействию режимных характеристик процесса тепловой переработки разных видов биомассы (древесная порода, торф) на состав и энергетическую эффективность конверсии разных видов биомассы в газообразное горючее.

3. Разработан способ увеличения эффективности совместной переработки био-угля и газообразных углеводородов с целью получения композитных углеродных материалов, созданных для использования в металлургии. Экспериментально изучено воздействие разных причин на скорость осаждения пироуглерода.

4. Получены экспериментальные данные по обскурантистской возможности композитных углеродных материалов.

Практическая ценность.

Предложенная схема тепловой переработки биомассы и приобретенные экспериментальные данные могут быть применены при проведении ОКР, направленных на создание автономных когенерационных энергокомплексов работающих на местных видах возобновляемых жестких топлив, также на создание автономных установок по переработке разных видов биомассы в гранулированное жесткое горючее с завышенными теплотехническими

чертами. Экспериментальные исследования по гетерогенному пиролизу газообразных углеводородов при их фильтрации через угольный остаток, являющийся результатом карбонизации древесных отходов и торфа, дают возможность рассматривать получаемый композитный углеродный материал как многообещающий восстановитель и раскислитель при производстве качественных сталей. Необходимо подчеркнуть, что начальным сырьем для рассмотренных в работе технологий, могут служить отходы деревообрабатывающей индустрии, торф, также попутные газообразные углеводороды нефтяных месторождений, в текущее время сжигаемые в факелах. Внедрение технологий конверсии и совместной переработки биомассы и газообразных углеводородов будет содействовать не только лишь более оптимальному использованию природных энергоресурсов, да и уменьшению вредного воздействия промышленного производства на окружающую среду.

На защиту выносятся последующие положения:

5. Двухстадийная схема тепловой переработки биомассы позволяющая получить синтез-газ и био-уголь;

6. Способ увеличения скорости гетерогенного пиролиза углеводородов на поверхности био-угля за счет парогазовой активации;

7. Результаты исследования обскурантистской возможности композитных углеродных материалов.

Апробация работы

Главные положения работы докладывались и дискуссировались на последующих русских и интернациональных научных конференциях: XXIII Интернациональная конференция «Уравнения состояния вещества», Эльбрус-2008; 1-ая Всероссийская научно-техническая конференция «Альтернативные источники хим сырья и топлива», Уфа, 2008; XXIV International Conference on Interaction of Intense Energy Fluxes with Matter., 2009, Elbrus, Russia; 17th European Biomass Conference and Exhibition, 2009, Hamburg, Germany; Wydanie konferencyjne «Efektywnosc Energetyczna 2009», Krakow; V Русская государственная конференция по термообмену. 2010, Москва; 7th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics. 2010. Antalya, Turkey; 19th European Biomass Conference and Exhibition, 2011, Berlin, Germany.