Переработка древесины в жидкое топливо и его энергетическое использование

• Автор: Забелкин, Сергей Андреевич
• Шифр специальности: 05.21.05, 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 232 с. : ил.

Введение
Глава I. Аналитический обзор и современное состояние техники и 14 технологии в области энергетического использования древесины с применением технологии быстрого пиролиза
1.1. Роль биомассы дерева в мировой энергетике
1.2. Классификация вторичных древесных ресурсов
1.2.1. Отходы леса при заготовке и транспортировке
1.2.2. Отходы при производстве лесоматериалов
1.2.3. Отходы при производстве целлюлозы
1.3. Технологии энергетического использования биомассы дерева
1.3.1. Быстрый пиролиз биомассы
1.4. Энергетическое использование жидких продуктов 28 термического разложения древесины
1.4.1 Использование жидких продуктов термического разложения 28 древесины в котлах
1.4.2 Газификация пиролизной жидкости
1.4.3 Использование пиролизной жидкости в дизельных двигателях
1.4.4 Использование пиролизной жидкости в газовых турбинах
1.4.5. Совместное сжигание пиролизной жидкости и ископаемых 51 топлив
1.4.6. Другие направления энергетического использования 53 пиролизной жидкости
Частные выводы
Постановка задачи
Глава II. Математическая модель совокупности процессов
термического разложения древесины с образованием пиролизной
жидкости и её энергетического использования
2.1 Физико-химическая картина совокупности процессов
термического разложения древесины с образованием пиролизной
жидкости и её энергетического использования

2.2 Формализация процессов совокупности процессов термического разложения древесины с образованием пиролизной жидкости и её энергетического использования
2.3 Математическая модель совокупности процессов термического разложения древесины с образованием пиролизной жидкости и её энергетического использования
2.4 Алгоритм расчёта математической модели совокупности процессов термического разложения древесины с образованием пиролизной жидкости и её энергетического использования
Частные выводы
Глава III. Экспериментальное исследование процесса переработки древесины в жидкое топливо и его энергетического использования
3.1. Экспериментальные стенды для исследования процесса
переработки древесины в жидкое топливо и его энергетического использования
3.1.1. Экспериментальный стенд для исследования процесса
термического разложения древесины
3.1.2. Экспериментальный стенд для исследования процесса
сжигания пиролизной жидкости
3.2. Методика проведения исследований процесса переработки древесины в жидкое топливо и его энергетического использования
3.2.1. Методика проведения исследования процесса термической переработки древесины
3.2.2. Методика проведения исследований процесса сжигания
пиролизной жидкости
3.3. Исследование свойств пиролизной жидкости
3.3.1. Определение фракционного состава пиролизной жидкости
3.3.2. Исследование химического состава пиролизной жидкости
3.3.3. Исследование физических и топливных свойств пиролизной жидкости

3.3.4. Исследование кинетики и выхода продуктов при термическом 101 разложении пиролизной жидкости
3.3.5. Исследование продуктов термического разложения 104 пиролизной жидкости
3.4. Анализ результатов экспериментального исследования и
математического моделирования процесса переработки древесины в жидкое топливо и его энергетического использования
3.4.1. Анализ результатов математического моделирования и 106 экспериментальных исследований процесса термического разложения древесины
3.4.2. Анализ результатов исследования кинетики и выхода 111 продуктов при термическом разложении пиролизной жидкости
3.4.3. Анализ результатов экспериментальных исследований и 119 математического моделирования процесса сжигания пиролизной жидкости
Частные выводы
Глава IV. Промышленная реализация результатов исследований
процессов переработки древесины в жидкое топливо и его энергетического использования
4.1. Промышленная реализация технологической стадии 132 переработки древесины в жидкое топливо
4.1.1. Разработка способа переработки древесины в пиролизную 132 жидкость
4.1.2. Опытно-промышленная установка для переработки 137 древесных отходов методом термического разложения
4.2. Промышленная реализация технологической стадии 142 энергетического использования пиролизной жидкости
4.2.1. Использование пиролизной жидкости в промышленной 142 горелке испарительного типа
4.2.2. Опытно-промышленная установка энергетического

Наиболее стойкими материалами металлических частей в условиях тестовой установки были мартенситная и аустенитная нержавеющие стали, а также медные шайбы.
Компания Vartsila провела оценку энергопроизводящей цепи «древесные отходы —> пиролизная установка —> дизельная электростанция (двигатель мощностью 1,5 МВтэ) —> энергия для оборудования» и сделала вывод, что она будет коммерчески привлекательной, например, для лесопильных заводов [97]. Пиролизная установка или завод должны находиться вблизи от места скопления древесных отходов. На основе опыта, полученного при исследованиях на более ранних стадиях, 1,5 МВтэ-ная среднескоростная дизельная электростанция была модернизирована для работы на пиролизной жидкости. Были сконструированы ёмкость для пиролизной жидкости (суточный запас) и система подачи (бустер). Изучались управление, контроль качества, подача и характер горения большого количества (100 т) пиролизной жидкости [97]. Основные результаты:
• Все стандартные прокладки в системе подачи и уплотнения в насосах не выдерживают низкого pH пиролизной жидкости.
• Ёмкость для хранения дневного запаса пиролизной жидкости должна быть оборудована эффективными системами перемешивания и контроля температуры для исключения расслоения пиролизной жидкости.
• Не допускается прямого нагрева пиролизной жидкости, предварительный подогрев при температуре менее 90°С необходим для уменьшения вязкости, минимальная рециркуляция пиролизной жидкости.
• Для исключения образования смолистных отложений в поршнях или соплах необходимо улучшать смазывающие свойства пиролизной жидкости и/или удалять смолистые соединения из жидкости.