Материалы

Определение кинетических характеристик горения коксозольных остатков твердого биотоплива

• 
• 

Рейтинг:   / 0

ПлохоОтлично 

Подробности

Категория: Содержание №6 2020

Обновлено 01 Январь 2021

Опубликовано 30 Ноябрь -0001

Просмотров: 147

Authors:

И. В. Бесценный, orcid.org/0000-0001-6536-5121, Институт угольных энерготехнологий НАН Украины, г. Киев, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Д. Л. Бондзик, orcid.org/0000-0003-3123-1971, Институт угольных энерготехнологий НАН Украины, г. Киев, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Т. С. Щудло, orcid.org/0000-0002-2754-2032, Інститут вугільних енерготехнологій НАН України, м. Київ, Україна, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Н. И. Дунаевская, orcid.org/0000-0003-3271-8204, Інститут вугільних енерготехнологій НАН України, м. Київ, Україна, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2020, (6): 015 - 020

https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-6/015

Abstract:

Цель. Получение кинетических констант взаимодействия коксозольных остатков различных видов твердой биомассы с кислородом воздуха для расчета времени выгорания частиц биотоплива разного размера в широком диапазоне температур.

Методика. Первичные данные убыли углерода по времени в зависимости от температуры были получены экспериментальным путем. Коксозольный остаток получен в два этапа путем выдерживания исходной биомассы в инертной среде при температуре 750 и 900 °С. Значения энергии активации и химической константы скорости реакции рассчитывались методом наименьших квадратов. Кинетические константы рассчитаны по модели реакции первого порядка в приближении Аррениуса.

Результаты. Установлено, что зависимость удельной на начальную массу скорости горения коксозольных остатков при постоянной температуре имеет участок постоянной скорости в диапазоне степени конверсии от 0,15 до 0,8 при температуре частиц 600 °С и уменьшается с увеличением температуры частицы. На основе полученных кинетических констант была построена зависимость удельной скорости горения коксозольных остатков пеллет сосны, соломы пшеницы и шелухи подсолнечника от температуры в диапазоне 600–1600 °С. Установлено, что скорость горения коксозольного остатка пеллет соломы пшеницы является наибольшей, а пеллет сосны наименьшей в одинаковых условиях сжигания.

Научная новизна. Впервые получены кинетические константы взаимодействия коксозольных остатков пеллет сосны, соломы пшеницы и шелухи подсолнечника украинского происхождения с кислородом воздуха в условиях скоростного нагрева.

Практическая значимость. Приведенная в работе методика расчёта удельной скорости горения коксозольных остатков с использованием полученных кинетических констант может применяться для расчета времени выгорания частиц биотоплива разного размера в топках теплотехнического оборудования в широком диапазоне температур, а также для выбора оптимального размера биомассы при совместном и отдельном ее сжигании.

Ключевые слова: кинетические константы, коксозольный остаток, биомасса

References.

1. Heletukha, H. H., Zheliezna, T. A., & Haidai, O. I. (2017). Prospects for the development of bioenergy as an instrument for natural gas replacement in Ukraine. Industrial heat engineering, 6, 56-65. https://doi.org/10.31472/ihe.6.2015.07.

2. Yin, C. (2019). Coal and biomass cofiring. New Trends in Coal Conversion, 89-116. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-102201-6.00004-2.

3. Alvarez, A., Pizarro, C., Garcia, R., Bueno, J. L., & Lavin, A. G. (2016). Determination of kinetic parameters for biomass combustion. Bioresource Technology, 216, 36-43. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.05.039.

4. Morin, M., Pecate, S., & Hemati, M. (2018). Kinetic study of biomass char combustion in a low temperature fluidized bed reactor. Chemical Engineering Journal, 331, 265-277. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.08.063.

5. Mishra, R. K., & Mohanty, K. (2018). Pyrolysis kinetics and thermal behavior of sawdust biomass waste using thermogravimetric analysis. Bioresource Technology, 251, 63-74. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.12.029.

6. Afzal, I., Ahmad, M. S., Malik, S., & Ibrahim, M. (2018). Thermodynamics and Kinetics Parameters of Eichhornia crassipes Biomass for Bioenergy. Protein Pept Lett, 25(2), 187-194. https://doi.org/10.2174/0929866525666180122104237.

7. Barzegar, R., Yozgatligil, A., Olgun, H., & Atimtay, A. T. (2019). TGA and kinetic study of different torrefaction conditions of wood biomass under air and oxy-fuel combustion atmospheres. Journal of the Energy Institute. https://doi.org/10.1016/j.joei.2019.08.001.

8. Garcia-Maraver, A., Perez-Jimenez, J. A., Serrano-Bernardo, F., & Zamorano, M. (2015). Determination and comparison of combustion kinetics parameters of agricultural biomass from olive trees. Renewable Energy, 83, 897-904. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.05.049.

9. Arenas, C. N., Navarro, M. V., & Martinez, J. D. (2019). Pyrolysis kinetics of biomass wastes using isoconversional methods and thedistributed activation energy model. Bioresource Technology, 288, 11. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121485.

10. Cao, W., Li, J., & Lue, L. (2017). Study on the ignition behavior and kinetics of combustion of biomass. Energy Procedia, 142, 136-141. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.12.022.

11. Dunayevska, N., Zasiadko, Y., & Shchudlo, T. (2018). Thermal destruction kinetics of coal and solid biomass mixtures. Ukrainian Food Journal, 7, 738-753. https://doi.org/ 10.24263/2304-974X-2018-7-4-17.

• < Назад
• Вперёд >