Анализ компонентного состава газовых продуктов термохимической конверсии биомассы

22 Apr 2021, 14:35
20m
oral Energy Saving and Energy Efficiency Energy Saving and Energy Efficiency

Speaker

Galina Nyashina (National Research Tomsk Polytechnic University)

Description

Среди возобновляемых источников энергии одним из наиболее доступных и перспективных принято считать биомассу. Использование биомассы в теплоэнергетике положительно влияет на экологическую обстановку, экономическое развитие сельских районов, внутреннюю энергетическую безопасность ряда регионов мира.
Пиролиз и сжигание являются наиболее распространенными термохимическими способами использования энергии биомассы. В рамках данной работы выполнены экспериментальные исследования процессов сжигания биомассы и пиролиза. В качестве объекта исследования рассматривалась три вида биомассы и смесь на их основе: опилки деревьев сосновых пород; листья (береза, тополь); солома (сено).
Исследования по сжиганию биомассы проводились с использованием экспериментального стенда, главными элементами которого являлись горизонтальная трубчатая муфельная печь (максимальная возможная температура 1300 °С), газоанализирующий комплекс (на базе газоанализатора Testo 340), координатный механизм, персональный компьютер и вспомогательное оборудование (весы, дозаторы, держатели и сетки). Пиролиз биомассы и смесей на ее основе осуществлялся с помощью второго стенда, который включал герметичную электрическую печь (диапазон температур 20–700 °С), блок управления (регулятор), газоанализатор Тест 1, компрессор для продувки газовых каналов, персональный компьютер и вспомогательное оборудование.
Установлено, что при прямом сжигании биомассы в муфельной печи (температура 700 °С) основными газообразными продуктами сжигания биомассы являются CO2, CO и NOx, концентрации которых изменяются в диапазонах 5.5–6.1%, 1618–2200 ppm, 119–254 ppm, соответственно. Минимальными выбросами при этом характеризовалась смесь разных видов биомассы, сжигание которых позволило снизить концентрации CO2 до 9%, СО до 26%. Выбросы оксидов азота для смеси уменьшились в диапазоне 22–53%. Концентраций SO2 в дымовых газах не зарегистрировано. Это связано с низкой концентрацией серы в биомассе.
При термическом разложении (пиролизе) биомассы регистрировались следующие компоненты газовой смеси: CO2, CO, H2, CH4, NO и H2S. Диапазоны изменения концентраций газов составили 11.23–15.03% (CO2), 1.6–2.28% (CO), 2.99–3.94% (H2), 0.07–0.2% (CH4), 10.33–46.74 ppm (NO) и 5.09–10.81 ppm (H2S).
Как и в случае сжигания, пиролиз смеси оказался эффективнее. Установлено, что за счет комбинации разных типов биомассы можно увеличить выход СО до 30%, H2 до 23%, при этом снизить эмиссию СО2 до 25%, NO до 77% за счет проявления синергетических эффектов при взаимодействии компонентов биомассы и их продуктов пиролиза.

Исследование проводилось при поддержке гранта РФФИ № 19-53-80019.

Affiliation of speaker National Research Tomsk Polytechnic University
Position of speaker assistant
Publication Impact Factor journals

Primary author

Galina Nyashina (National Research Tomsk Polytechnic University)

Co-authors

Prof. Pavel Strizhak (National Research Tomsk Polytechnic University) Dr Dmitriy Glushkov (National Research Tomsk Polytechnic University)

Presentation Materials