Обоснована физическая модель древесной частицы. Построена математическая модель процесса сгорания неподвижной частицы в кислородсодержащем потоке. Проведено детальное численное исследование стадий разогрева, удаления влаги, выделения и сгорания летучих компонентов, горения углеродного остатка частицы. Определены температурные уровни и длительность указанных стадий.

Приведены результаты расчетных и экспериментальных исследований по определению продолжительности выхода летучих веществ при термолизе частиц топливной щепы в условиях окислительной атмосферы. Обоснован целесообразный уровень температуры и продолжительность пребывания частиц щепы в зоне термолиза топочного устройства.

Запропоновано гіпотезу трикомпонентного енергетичного потенціалу деревини, який обумовлений дискретним характером її завантаження в теплогенератор піролізного типу, коли усі стадії термічної деструкції цього виду палива йдуть одночасно.

На основі комплексних наукових досліджень з урахуванням біологічних, агротехнічних, технологічних та економічних особливостей розроблено елементи технології вирощування енергетичної верби в умовах різних агрокліматичних зон України. Уперше запропоновано технологію вирощування енергетичної верби, яка забезпечує урожайність біосировини 30 - 50 т/га та її використання. Розглянуто агротехнічні вимоги до виконання технологічних операцій. Обгрунтовано економічну ефективність технології вирощування енергетичної верби та використання біосировини на тверде біопаливо.

Виконано аналіз методів термічної утилізації радіоактивно забрудненої деревини Чорнобильської зони. Встановлено, що найменша емісія радіонуклідів в атмосферу відбувається у разі газифікації та вібраційного спалювання деревини. Рекомендовано використовувати газифікацію для утилізації деревини та виробництва електроенергії на ТЕС.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е0*801.4 в641.0 + З352.704

Рубрики:

Загальна біологія

Шифр НБУВ: Ж100193 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Теплотворна здатність синтез-газу, одержуваного в результаті газифікації палива, може змінюватися залежно від різних факторів. Основними факторами, які впливають на газифікацію є фракційний склад деревини; кількість повітря, поданого в камеру газифікації; висота активного шару і низки інших факторів, залежних від палива, яке газифікується, і параметрів газифікатора. Будь-яку деревину для подальшого термічного перероблення потрібно подрібнити. Залежно від виробничої необхідності деревину подрібнюють до технологічної тріски різних фракцій рубильними машинами (їх ще називають деревними дробарками, шредерами). Вибір рубильної машини залежить від виробничої необхідності. Сучасні рубильні машини надають змогу робити тонке налаштування вихідного матеріалу за розміром деревини. Зважаючи на дефіцит і ціну енергоносіїв, першочерговим стає використання подрібнених деревних відходів як палива для газогенераторних установок і котлів на твердому паливі.

Проаналізовано сучасний стан та перспективи розвитку ринку біопалив в Україні. Розглянуто існуючі проблеми доступу до деревної біомаси та біомаси аграрного походження. Запропоновано законодавчі зміни, що забезпечують зацікавленим компаніям можливість заготівлі деревного палива в державних лісах. Наведено пропозиції щодо вдосконалення правил аукціонних торгів лісоматеріалами.

Технологія газифікації деревної біомаси є актуальною задачею, вирішення якої надасть змогу створити екологічно чисте джерело енергії, яке є альтернативою спалюванню викопних палив та газифікації вугілля. Вона надає змогу розв'язати проблеми екологічної утилізації промислових і побутових відходів деревини, одержання дешевої енергії та покращання екологічного стану довкілля. На основі аналізу теоретичних положень та експериментальних досліджень доведено можливість перероблення деревини під час газифікації у газогенераторі з суцільним шаром на газоподібне паливо з нижчою теплотворною здатністю у 1,5 разу більшою, ніж у газоподібного палива, одержаного іншими газогенераторами такого типу. За результатами експериментальних досліджень одержано регресійні залежності теплоти згоряння синтез-газу під час газифікації низькосортних палив від фракційного складу палива, кількості повітря, висоти шару палива. Одержані рівняння регресії можуть бути основою для проведення досліджуваного процесу та раціонального керування ним. Маючи рівняння залежності вхідних факторів від вихідного параметра, можна прогнозувати всі можливі значення параметра оцінки досліджуваного процесу за будь-яких значень факторів, що знаходяться між верхнім та нижнім рівнями.

Розглянуто бар'єри, що перешкоджають створенню ринку біопалива в Україні, пов'язані із заготівлею деревного палива. Запропоновано шляхи для подолання цих бар'єрів. Проаналізовано поточні характеристики лісів України, що впливають на можливість заготівлі деревного палива, та динаміку їх зміни. Запропоновано сценарій збільшення обсягів заготівлі деревного палива, що відповідає ключовим показникам розвитку біоенергетики, зазначеним у Енергетичній стратегії України на період до 2035 р.

Запропоновано методику та комплекс обладнання для експериментального визначення характеристик процесу пресування у виробництві паливних брикетів. Розглянуто конструкцію спеціального стенда з гідравлічним приводом, до складу якого входять: оснащення типу пари "пуансон - матриця" для пресування в брикети відходів деревообробної галузі; реєстраційно-вимірювальна система на основі аналого-цифрового адаптера та комп'ютера, а також вимірювальні засоби для високоточного контролю маси та об'єму вихідної дози деревинної сировини та готового зразка брикету після процесу пресування. Під час проведення експериментальних досліджень реєструвались, в динамічному режимі: тиск в робочій порожнині мультипликаторного гідроциліндра, який визначав рівень тиску пресування, переміщення штока гідроциліндра та швидкість процесу пресування. В результаті цих досліджень одержані залежності густини, як основного показника якості, аналога паливного брикету, від тиску пресування, величини фракції та породи деревинних відходів як сировини, а також від направленості процесу пресування. Встановлено, що найвагомішим фактором у забезпеченні ефективності процесу виготовлення паливних брикетів є тиск пресування, з підвищенням якого суттєво поліпшуються показники якості ущільненого брикету. Позитивно на густину брикету впливає послідовне застосування різних напрямків пресування. Збільшення розміру фракції вихідної сировини негативно впливає на показник ущільнення брикету. Підвищення швидкості пресування також має негативний вплив на процес ущільнення. Незначною мірою на процес ущільнення впливає порода деревини, хоча встановлено, що відходи деревообробки хвойних порід дещо краще піддаються пресуванню, ніж аналогічна сировина листяних порід. Одержані експериментальні залежності пропонується використовувати під час проектування обладнання для виробництва паливних брикетів. З урахуванням одержаних результатів на кафедрі технологій та автоматизації машинобудування Вінницького національного технічного університету розроблений та виготовлений дослідний зразок автоматизованого гідравлічного преса для виробництва паливних брикетів з деревинної сировини.

Визначено ефективний коефіцієнт теплопровідності математичної моделі високотемпературного сушіння біомаси. Розроблено методику експериментальних досліджень кінетики сушіння та теоретичної обробки результатів. Наведено результати дослідження. Розраховано середнє значення ефективного коефіцієнта теплопровідності й обгрунтовано можливість застосування його в розрахунках високотемпературного сушіння біомаси.

Наведено результати оцінки життєвого циклу виробництва теплової енергії з тріски Salix Viminalis L. Оцінено енергетичну ефективність і скорочення викидів парникових газів. Проаналізовано вплив найбільш вагомих параметрів і визначено оптимальні співвідношення для забезпечення максимальної енергетичної ефективності й екологічної сталості.

Висвітлено актуальне питання шляхів підвищення енергетичної ефективності спалювання в киплячому шарі одного з перспективних для теплового господарства України виду палива – деревних відходів. Основною стратегічною задачею енергетичної промисловості України є забезпечення енергонезалежності держави шляхом скорочення споживання основного ресурсу країни – природного газу. Дуже перспективним є використання біомаси у якості енергоресурсу. Україна володіє значним потенціалом даного виду палива. Використання біомаси, зокрема – деревних відходів, для теплопостачання допоможе розвантажити існуючі ТЕЦ і котельні. Очевидна неможливість повного переходу на подібний вид палива, тому що повністю покрити потреби держави в енергоресурсах не вдасться одними деревними відходами. Фактом є те що, біомаса не зайняла свою нішу в енергобалансі України. Так, наприклад, лісопереробне виробництво може використовувати власні відходи деревини для опалювального котла. В порівнянні з викопним паливом, деревні відходи мають низку недоліків, які ускладнюють їх застосування в енергетиці України. Деревне паливо досить різноманітне в своєму фракційному складі та інших характеристиках. Котли з топками киплячого шару найбільш пристосовані до спалювання низькосортних видів палива. Існують багато конструкцій топок киплячого шару. Розроблена експериментальна установка та методика проведення експерименту з визначення гідравлічних режимів псевдозрідження деревного палива в шарі інертного матеріалу. В якості заповнювача використовувався пісок. Визначені критичні швидкості зрідження для різних видів деревного палива та оптимальний вміст деревного палива в шарі інертного матеріалу. Так вміст деревних відходів не повинен перевищувати 20 - 30%. Більші показники ускладнюють зрідження та призводять до збільшення виносу матеріалу з топки. Також досліджувались гідравлічні режими гранульованого палива. Завдяки більшій густині гранул можливе їх застосування без наповнювача, однак режим зрідження є нестабільним, тому рекомендується застосовувати інертний матеріал для стабілізації процесу зрідження. Отримані залежності від впливових параметрів. Збільшення вмісту деревних відходів в киплячому шарі призводить до погіршення якості киплячого шару, значно збільшується швидкість початку псевдозрідження. При малих швидкостях може спостерігатися поступове переміщення вниз крупних часток, однак збільшення швидкості зріджуваного агенту дозволяє усунути дану проблему. Підтримання вмісту деревного палива в киплячому шарі в границях від 20 до 30 % дозволяє забезпечити стабільний стан роботи топкового пристрою. Розроблена експериментальна установка і методика проведення експерименту з визначення теплообмінних параметрів і параметрів спалювання деревного палива в киплячому шарі. Проведені експерименти з визначення коефіцієнта тепловіддачі від киплячого шару до зануреної в нього поверхні. Визначені максимальні коефіцієнти тепловіддачі для кожного виду деревних відходів (тирса, щепа, гранули). Експериментальні дані порівнювались з розрахунками. Визначені оптимальні швидкості зрідження, що забезпечують максимальний теплообмін в киплячому шарі. Максимальний коефіцієнт тепловіддачі для матеріалів великого розміру дещо нижче розрахункового. Це пояснюється тим, що зі збільшенням розміру часток однорідність псевдозрідження знижується, що в свою чергу погіршує якість теплообміну. За результатами обробки експериментальних даних було отримано рівняння регресії, яке описує залежність коефіцієнта тепловіддачі від швидкості зріджуваного повітря і діаметра частинок, а також рівняння, що описують залежність числа псевдозрідження від числа Архімеда.

Присвячено розв'язанню актуального завдання – розвитку наукових основ процесу спалювання здрібненої деревної біомаси та вдосконалення паливневих пристроїв для підвищення ефективності її спалювання. Уточнено умови застосування математичної моделі процесу теплового самозаймання деревної біомаси, що дало можливість дослідити особливості перебігу цього процесу з урахуванням та без урахування тепловідведення і сформувати вимоги до ефективного спалювання деревної біомаси в паливневих пристроях. Шляхом застосування у сукупності рівняння кінетики реакції горіння та методу найменших квадратів розроблено систему рівнянь для обчислення значень кінетичних констант реакції горіння деревини на основі результатів неізотермічного методу дослідження процесу горіння. Виконано експериментальні дослідження та визначено елементний склад різних порід деревини, зокрема і швидкоростучих сортів. За результатами термогравіметричного аналізу визначено кінетичні константи реакції горіння для верби енергетичної Salix, а також отримано аналітичні залежності відносної втрати маси зразка верби Salix від оберненої температури зразка, що дає можливість проаналізувати перебіг стадій процесу горіння зразка та сформувати вимоги до умов спалювання цієї породи деревини в паливневих пристроях. Визначено вплив коефіцієнта надлишку повітря на паливневий режим при спалюванні генетично модифікованої деревини, що дає можливість обрати оптимальні значення режимних параметрів процесу спалювання такої деревини та знизити рівень викиду шкідливих речовин. За результатами виконаних досліджень удосконалено конструкцію паливневих пристроїв для спалювання здрібненої деревної біомаси, що забезпечує зменшення втрат з механічним та хімічним недопалом і підвищення ефективності котлоагрегату на 1,0 – 2,0%.