Науковий вісник НГУ

Визначення кінетичних характеристик горіння коксозольних залишків твердого біопалива

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2020

Останнє оновлення: 01 січня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1427

Authors:

І. В. Безценний, orcid.org/0000-0001-6536-5121, Інститут вугільних енерготехнологій НАН України, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д. Л. Бондзик, orcid.org/0000-0003-3123-1971, Інститут вугільних енерготехнологій НАН України, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Т. С. Щудло, orcid.org/0000-0002-2754-2032, Інститут вугільних енерготехнологій НАН України, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Н. І. Дунаєвська, orcid.org/0000-0003-3271-8204, Інститут вугільних енерготехнологій НАН України, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

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

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

Abstract:

Мета. Отримання кінетичних констант взаємодії коксозольних залишків різних видів твердої біомаси з киснем повітря для розрахунку часу вигоряння частинок біопалива різного розміру в широкому діапазоні температур.

Методика. Первинні данні убутку вуглецю за часом у залежності від температури були отримані експериментальним шляхом. Коксозольний залишок отриманий у два етапи шляхом витримки вихідної біомаси в інертному середовищі за температури 750 і 900 °С. Значення енергії активації й хімічної константи швидкості реакції розраховувалися методом найменших квадратів. Кінетичні константи розраховані за моделлю реакції першого порядку у наближенні Арреніуса.

Результати. Встановлено, що залежність питомої на початкову масу швидкості горіння коксозольних залишків при постійній температурі мають ділянку постійної швидкості в діапазоні ступеню конверсії від 0,15 до 0,8 при температурі частинок 600 °С і зменшується зі збільшенням температури частинки. На основі отриманих кінетичних констант була побудована залежність питомої швидкості горіння коксозольних залишків пелет сосни, соломи пшениці й лушпиння соняшника від температури в діапазоні 600–1600 °С. Встановлено, що швидкість горіння коксозольного залишку пелет соломи пшениці є найбільшою, а пелет сосни найменшою в однакових умовах спалювання.

Наукова новизна. Уперше отримані кінетичні константи взаємодії коксозольних залишків пелет сосни, соломи пшениці й лушпиння соняшника українського походження з киснем повітря в умовах швидкісного нагрівання.

Практична значимість. Наведена у роботі методика розрахунку питомої швидкості горіння коксозольних залишків з використанням отриманих кінетичних констант може застосовуватися для розрахунку часу вигоряння частинок біопалива різного розміру в топках теплотехнічного обладнання в широкому діапазоні температур, а також для вибору оптимального розміру біомаси при спільному та окремому її спалюванні.

Ключові слова: кінетичні константи, коксозольний залишок, біомаса

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.

• < Попередня
• Наступна >