Повышение эффективности энергетического использования древесных отходов

• Автор: Тимербаев, Наиль Фарилович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОМАССЫ.

1.1 Классификация и энергетические характеристики биотоплива.

1.2 Теоретические основы процесса сжигания биомассы.

1.3 Современное состояние техники и технологии сжигания биотоплива

1.4 Свойства и применение продуктов сгорания как сушильного агента

1.5 Свойства древесины как объекта сушки

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ СУШКОЙ ТОПЛИВА ОТХОДЯЩИМИ ТОПОЧНЫМИ ГАЗАМИ.
2.1. Физическая картина процесса термической переработки древесных отходов с предварительной сушкой топочными газами.

2.2. Формализация процесса

2.3. Математическое описание процесса.
2.4. Алгоритм расчета технологического процесса сушки топочными газами Выводы
ГлаваЗ. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ.
3.1. Описание экспериментального стенда для исследования процесса сжигания и сушки древесных частиц
3.2. Методика проведения экспериментов
3.3. Анализ результатов математического моделирования и экспериментальных данных
Выводы.
Глава 4. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ С ПОДСУШКОЙ ТОПЛИВА
ОТРАБОТАННЫМИ ТОПОЧНЫМИ ГАЗАМИ
4.1. Исследование структурномеханических свойств древесных отходов
4.2 Инженерная методика расчета энергоагрегата
4.2.1 Расчет состава рабочего топлива и параметров газа.
4.2.2 Аэродинамический расчет газовоздушного тракта котла.
4.2.3 Расчет водогрейного котла.
4.2.4 Конструкция конденсационного сушильного бункера.
4.2.5 Система автоматизации энергоагрегата
4.3 Опытнопромышленная установка для сжигания древесных отходов
4.4 Анализ экономической эффективности внедрения промышленной
установки.
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА


Древесина лиственных пород содержит больше тяжелых металлов и иных элементов, губительных как для самой установки, так и для окружающей среды [, ]. Поэтому при сжигании отходов деревообработки в черте города необходимо предусмотреть систему очистки топочных газов. Биотопливо должно перерабатываться тем или иным способом для достижения приемлемой экономической отдачи посредством автоматизации тепловых установок. Автоматика может быть выполнена только в том случае, если топливо достаточно однородно, и позволяет обеспечить его подачу с приемлемым расходом и надежностью. Важной задачей в этом отношении является снижение человеческого фактора насколько это возможно. Экономическими конкурентами биотоплива по этим показателям являются, в основном, жидкое топливо и природный газ. Жидкое топливо и газ можно легко адаптировать к автоматике, поскольку транспортировка в трубах происходит легко. Для достижения такой же простоты в транспортировке, биотопливо должно перерабатываться в гранулы. Другая важная причина переработки биомассы - это, повышение ее теплоты сгорания и легкости управления процессом горения. Частные потребители гранул предпочитают самое лучшее качество, и цена таких гранул самая высокая и наиболее привлекательная для производителей. Этот тип гранул также называется '‘гранулами первого класса". Гранулы более низкого качества часто называются "промышленными гранулами". Они могут содержать небольшое количество коры (иногда до % коры, хотя кора в гранулах вообще нежелательна). Стоимость "промышленных гранул" намного ниже, и производители гранул предпочитают стремиться к "гранулам первого класса". Характеристики и качество древесины, используемой в качестве топлива, варьируются в широких пределах в зависимости от вида древесины и типа предварительной обработки. Например, влажность топлива, подаваемого в топку, может составлять от до % (кора, отходы лесопильного производства) или менее % (гранулированное топливо, брикеты, отходы обработки сухой древесины). Топливные свойства древесины определяются рядом характеристик, таких как теплота сгорания, химический состав, влажность, твердость, количество летучих веществ, количество твердого углерода, содержание и состав золы, характеристики плавления золы, характеристики ошлакования золы, количество загрязняющих веществ, пыли, спор грибов. Топливную древесную щепу часто производят из различных пород деревьев с различным соотношением стволовой древесины, коры, листвы, ветвей, почек и даже шишек, содержание которых изменяет свойства топлива. Основными компонентами клеток древесины являются целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин, которые составляют % массы древесного материала []. Целлюлозу и гемицеллюлозу образуют длинные цепи углеводородов (таких как глюкоза), лигнин же является осложненным компонентом полимерных фенольных смол. Лигнин тесно связан с гемицеллюлозой, так как он действует как склеивающий агент, склеивая пучки цепей целлюлозы и растительные ткани. Таким образом, лигнин придает растению механическую прочность. Он богат углеродом и водородом, которые являются основными элементами производства теплоты. Поэтому лигнин обладает более высокой теплотворной способностью по сравнению с углеводородами. Он растворим в органических растворителях (гексане, ацетоне, этаноле) и горячей воде. Древесина содержит относительно малое количество экстрактивных веществ по сравнению с количеством экстрактивных веществ, содержащихся в коре и листве. Приблизительно половина массы свежесрубленного дерева состоит из воды. Вторая половина представляет собой сухое древесное вещество, содержащее % летучих веществ, ,5% твердого углерода и 0,5% золы. В безводной древесине общее содержание углерода составляет приблизительно %. При сжигании древесины, составляющие се компоненты, превращаются в водяной пар, двуокись углерода, окислы азота, окись серы и золу. Древесина практически не содержит серу; максимальное содержание серы в древесине составляет 0,%. Различные породы деревьев имеют различное содержание азота, которое составляет в среднем 0,% [].