Обоснование и совершенствование способов энергетического использования растительных отходов

• Автор: Голубев, Вадим Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.14, 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ КАК ТОПЛИВА И

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ

1Л Роль растительных отходов на примере Алтайского края

1.2 Автогенное горение

1.3Экология и проблемы сжигания растительных отходов

1.4Влажные древесные отходы

1 ^Характеристика гидролизного лигнина

1 ^Экспериментальное исследование характеристик лигнина

1.7Анализ влияния влажности
1.8Парусность и скорость витания частиц
1.9Усадочные явления
1.10 Опытное определение и применение кривых сушки
1.11 Исследование процессов на дериватографе
1.12 Исследования термического разложения древесины
1.13 Исследование кинетики реакций разложения КДО
1.14 Предложения по энергетическому использованию КДО
Выводы к главе
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КДО В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛАХ
2.1 Использование КДО в СЦКК
2.20ценка эффекта и способов использования КДО
2.3 Совместное сжигание угля и биомассы (обзор)
2.4Технологическая схема ТЭЦ СЦКК
2.5 Формулировка задачи и методы моделирования
2.6Математическое моделирование и анализ
Выводы к главе
3. РАЗВИТИЕ СХЕМЫ РЕКОНСТРУКЦИИ КОТЛОВ
3.1 Сжигание местных низкосортных топлив
3.2Энергетическое использование КДО на типовой ТЭЦ
З.ЗВыбор источника тепла
3.4Расчет процессов сушки КДО
3.5Работа технологической схемы и условия сушки
3.6Условия пневмотранспорта
3.7Дожигатели шлака
3.8Результаты применения совместного сжигания КДО и угля
3.90пределение доли КДО при совместном сжигании
Выводы к главе
4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО ИЗ БИОМАССЫ
4.1 Использование энергетического биотоплива
4.2Сушильная камера, схема работы
4.3Методика расчета аэродинамики и сопротивления
4.4Теплообмен между газом и взвешенными частицами
4.5Исходные данные и условия тепло- и масообмена

4.6Проведение и анализ расчетов
4.7Балансовый расчет установки
4.8 Сушильная установка
4.9Конструкция и характеристика вихревых топок «Торнадо»
4.10 Разработка теплогенератора
4.11 Технологическая схема сушки лигнина
4.12 Работа и регулирование установки
4.13 Работа комплекса брикетирвания
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
Приложение №
Приложение №
Приложение №
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Развитие общества сегодня характеризуется глобализацией и острыми кризисными ситуациями, вызываемыми во многом проблемами энергетики и экологии. Повсеместно в России проблемы энергообеспечения жизненно важны, возрастает спрос на энергоносители, причем запасы традиционных топлив весьма ограничены, неуклонно дорожают, и одновременно жизнедеятельность сопровождается производством отходов: древесных, сельскохозяйственных, лигнина, твердых бытовых, осадков сточных вод и др., горы которых быстро растут и представляют серьёзную угрозу нашего времени.
Энергетика - это основа экономики, поэтому концепции [1, 2] вовлечения в топливный баланс многочисленных крупнотоннажных потоков горючих отходов становятся все более актуальными. Например, в лесопильном производстве почти 50% древесины превращается в отходы, а при её глубокой переработке еще около 50% пиломатериала переходит в отходы. В сельском хозяйстве также выделяется значительное количество растительных отходов. Суммарное годовое количество отходов сельского хозяйства достигает 200-250 млн.куб.м. [3]. Доля отходов по отношению к массе урожая составляют: пшеница - 175%, кукуруза - 120%, рис -180%, соевые бобы - 260%, хлопок - 300% [4, 5]. Среди промышленных отходов можно указать продукт переработки древесины - гидролизный лигнин (в отвалах его содержится около 100 млн. м ).
Зачастую эти отходы достаточно качественны и пригодны для прямого сжигания и местного использования в энергетике. При низком качестве они могут быть сырьём для приготовления пеллет, брикетов и других видов качественного, транспортабельного и экологически безопасного биотоплива для энергетики.
Биомасса является возобновляемым источником энергии, ССЬ нейтральным - при сгорании выделяет то же количество углекислого газа, которое поглотилось из атмосферы во время её роста. Выбросы при огневой утилизации биомассы малы, дают минимум ЫОх и не учитываются в формировании общей величины парникового эффекта, а при естественном разложении биомассы выделяется метан СН4, имеющий в 21 раз больший парниковый эффект, чем ССЬ.

pax, па конечной стадии наблюдалось термическое разложение и горение топлива. В опытах контролировались температуры образца, сушильного агента в рабочем объёме и окружающего воздуха. По данным экспериментов строились графики изменения влажности в образце по времени. Методом графического дифференцирования по нему определяются периоды постоянной и падающей скорости сушки, находится критическое влагосодержаиие (0=0)ч,, определяется скорость сушки s.
Достоинством подхода с использованием опытных кривых сушки в принципе является возможность решения уравнений и расчета балансов тепла и массы в ходе процессов сушки. Примером является сравнительно простая модель [35], позволяющая рассчитать изменения профилей температуры и влажности в слое.
С другой стороны, в [35] была получена резкая зависимость характеристик от размера частиц, поэтому метод малопригоден для типично широкого полиф-ракционного состава КДО. Кроме того, при энергетическом использовании КДО топочные процессы развиваются и протекают в очень широком диапазоне температур, поэтому рассматриваемый упрощенный типовой подход [35] не позволит решить поставленную задачу, и был признан не достаточно обоснованным.
1.11 Исследование процессов на дериватографе Дополнительные исследования выполнялись в специальной установке с де-риватографом в условиях контролируемого высокотемпературного воздействия на образцы древесины. В опытах были получены графические зависимости изменения массы проб от времени пребывания её в рабочей зоне, рисунок 1.13.
В отличие от других установок здесь температура замеряется не внутри печи, как в опытах на термических весах, и не в инертном материале, как в случае большинства классических установок дифференциально-термического анализа (ДТА), а в самом испытуемом веществе косвенным путем - измерением изменения температуры пробы термопарой через стенки у впадины тигля, рис. 1.14. Многочисленными опытами [36] доказано, что этот вид измерения температуры является правильным, воздушное пространство, закрытое стенками впадины тигля и фарфоровым стержнем держателя термопары, именно вследствие его незначительной теплоемкости, воспринимает температуру платиновых стенок.