ТЕПЛОФИЗИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПИРОЛИТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ БИОМАССЫ ЗА СЧЕТ ТЕПЛОТЫ РАЗЛОЖЕНИЯ

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью увеличения доли использования возобновляемых источников энергии в топливно-энергетическом балансе для снижения вредного воздействия на окружающую среду. Цель: оценка возможности пиролиза древесной биомассы и торфа за счет тепловыделения от разложения органической части сырья. Объекты: образцы торфа с двух месторождений Томской области, являющихся перспективными для разработки в энергетических целях, – Суховского и Аркадьевского, а также древесные отходы двух видов – щепа и опилки. Методы: физический эксперимент и дифференциально-термический анализ. Теплотехнические характеристики древесной биомассы определены с помощью методик ГОСТ Р 56881-2016, ГОСТ 33503-2015 и ГОСТ Р 55660-2013; теплотехнические характеристики торфа – с помощью ГОСТ 11306-2013, ГОСТ 11305-2013 и ГОСТ Р 55660-2013. Теплота сгорания сырья определена на бомбовом калориметре АБК-1 (РЭТ, Россия), элементный состав определен на анализаторе Vario Micro Cube (Elementar, Германия) с учетом содержания диоксида углерода карбонатов, устанавливаемого объёмным методом согласно ГОСТ 13455-91. Результаты. Установлены оптимальные параметры пиролитической переработки различных видов биомассы – температура пиролиза и влажность исходного сырья. Оптимальной температурой для пиролиза древесных отходов, доведенных до воздушно-сухого состояния, является 400 °C, при которой суммарный тепловой эффект максимален и составляет 36,3 кДж/кг для опилок и 78,8 кДж/кг для щепы, для суховского торфа при 500 °C суммарный тепловой эффект равен 149,7 кДж/кг. Максимальные значения влажности, обеспечивающие покрытие тепловых затрат за счет теплоты экзотермических реакций, при данных температурах пиролиза составили 10 % для древесных отходов и 14 % для суховского торфа. Величина суммарного теплового эффекта пиролиза аркадьевского торфа даже в сухом состоянии имеет отрицательное значение.