Вплив температурної та фізико-механічної активації біомаси на енерговитрати процесу пресування біопалив деревинного та рослинного походження

Ключові слова: робота пресування; енергоефективні режими; мікрофракція; тиск; густина

Анотація

Досліджено компресійні характеристики пресування подрібненої поліфракційної біомаси рослинного та деревинного походження на прикладі деревини сосни, соломи та лузги соняшника. Встановлено залежності коефіцієнтів основного рівняння пресування від температури пресування та вмісту мікрофракції вторинного подрібнення. Визначено густину гранул, розраховано питому роботу гранулоутворення та досліджено закономірності їх зміни після підвищення тиску, температури та вмісту мікрофракції. Встановлено, що в межах досліджуваного діапазону збільшення тиску температури та вмісту мікрофракції вторинного подрібнення веде до збільшення об'ємної густини гранул біопалива. Водночас підвищення тиску пресування веде до збільшення питомої роботи пресування у 2,2–2,4 раза, а температури та вмісту мікрофракції – до зменшення на 22–46 % та 18–28 %. Встановлено ефект збільшення питомої роботи пресування після переходу від деревинної до рослинної біомаси. Рекомендовано в технологіях виробництва твердого біопалива включати ділянки температурної активації матеріалу перед пресуванням з метою забезпечення температурного режиму пресування не нижче 100 °С для деревинної біомаси та не нижче 150 °С для рослинної біомаси, а також ділянки фізико-механічної активації матеріалу шляхом тонкого подрібнення після стадії сушіння не менше 20 % загальної маси матеріалу до мікрофракції зі середнім розміром не більше 200 мкм з наступним змішуванням з основною масою та пресуванням або введенням у біомасу мікрофракцію іншого виду біомаси в тих же пропорціях.

Біографія автора

D. M. Korinchuk, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ

канд. техн. наук, пров. наук. співробітник, відділ тепломасопереносу в теплотехнологіях

Посилання

Bayandin, M. A., Ermolin, V. N., & Eliseev, S. G. (2013). Vliyaniye mekhanoaktivatsii na autogezionnyye svoystva drevesiny. [Effect of mechanoactivation on the autohesive properties of wood]. Khvoynyye boreal'noy zony. [Coniferous boreal zone], 30(1–2), 159–163. [In Russian].
Bayandin, M. A., Yermolin, V. N., Kazitsin, S. N., & Yeliseyev, S. G. (2015). Vliyaniye melkodispersnykh fraktsiy na formirovaniye svoystv drevesnykh plit bez svyazuyushchego. Khvoynyye boreal'noy zony, 33(3–4), 182–185. [In Russian].
Ermolenko, N. I., Khmyzov, I. A., Dubodelova, E. V., Solovieva, T. V., & Maximuk, Yu. V. (2009). Issledovaniye vliyaniya tekhnologicheskikh faktorov i porodnogo sostava syr'ya na svoystva toplivnykh granul. [Investigation of the influence of technological factors and composition of raw materials on the properties of fuel pellets]. Proceedings of BSTU. Series: Chemistry, technology of organic substances and biotechnology, 1(4), 270–273. [In Russian].
Ermolin, V. N., Bayandin, M. A., & Kazitsin, S. N. (2016). Mechanical Activation of Wood for Adhesive-free board Production. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 155(1), 1–4. https://doi.org/10.1088/1757-899X/155/1/012038.
Fedorenko, I. Ya. (2013). Alternativnaya teoriya pressovaniya kormov. Altai State Agricultural University Bulletin, 3(101), 95–98. [In Russian].
Fedorenko, I. Ya., & Sadov, V. V. (2014). Optimization of feed pelleting and briquetting process in terms of energy costs. Altai State Agricultural University Bulletin, 2(112), 114–119. [In Russian].
Kasatkin, A. G. (1973). Basic processes and apparatus of chemical technology. Moscow: Chimia. 752 p. [In Russian].
Kindzera, D. P., Pelekh, M. P., Hosovskyy, R. R., & Kindzera, A. R. (2016). Reducing energy costs during production of solid biofuel and improving quality of products. SCHMT, 841, 302–307. [In Ukrainian].
Korinchuk, D. M. (2018). Justification of energy consumption during the comminution stage in the technologies of biofuel production. Scientific Herald of NULES of Ukraine, 1(268), 90–100. [In Ukrainian].
Matus, M., Krizan, P., Soos, L., Beniak, J., & Lisy, M. (2014). The influence of size fraction and moisture content on the compressibility of wood sawdust in effective process of production a solid biofuel. 14th SGEM Geo Conference on Energy and Clean Technologies, 1, 553–560.
Shtefan, Ye. V., & Ryndyuk, D. V. (2010). Issledovaniye vliyaniya temperatury na protsess pressovaniya dispersnykh materialov. Bulletin of NTU "KhPI", 65, 114–118. [In Russian].
Snezhkin, Y. F., Korinchuk, D. M., & Bezhin, M. M. (2017). Doslidzhennya rezhymiv termoobrobky biomasy ta torfu u vyrobnytstvi kompozytsiynoho biopalyva. [Investigation of regimes of heat treatment of biomass and peat in production and composite biofuels]. Industrial Heat Engineering, 39(1), 53–57.
Snyezhkin, Yu. F., Korinchuk, D. M., Bezhin, M. M., & Stepchuk, I. V. (2014). Enerhetychnyy analiz tekhnolohiy vyrobnytstva tverdoho biopalyva. Naukovi pratsi ONAKHT [Scientific Works], 45(3), 187–190. [In Ukrainian].
Sycheva, N. A., Khmyzov, I. A., & Solovyeva, T. V. (2013). Vliyaniye kompozitsionnogo sostava toplivnykh pellet na ikh pokazateli kachestva. Trudy BGTU. Series: Chemistry, technology of organic substances and biotechnology, 4(4), 182–184. [In Russian].
Zavinskiy, S. I., Telnov, I. A., Troshin, A. G., & Moiseyev, V. F. (2012). Vliyaniye davleniya pressovaniya i temperatury na svoystva briketov iz drevesnoy struzhki. Bulletin of NTU "KhPI", 10, 144–149. [In Russian].
Опубліковано
2018-05-31
Як цитувати
Korinchuk, D. M. (2018). Вплив температурної та фізико-механічної активації біомаси на енерговитрати процесу пресування біопалив деревинного та рослинного походження. Науковий вісник НЛТУ України, 28(5), 111-118. https://doi.org/10.15421/40280524
Розділ
Технологія та устаткування