УДК 674.8 Исследование состава и топливных характеристик соломы и древесных гранул.

Айтбаев Д.Н., магистрант МТДО-13(2), МОК КазГАСА, г. Алматы

Еспаева А.С., к.т.н., доцент.ФСТИМ, МОК КазГАСА, г. Алматы

В ностоящее времия древесному топливу в Казахстане уделяются значительное внимание. Это связано с его высоким технически реализуемым потенциалом от 3.5 до 7.5 млн т год. Особый интерес среди большого рознабразия видов древесного топлива несоменно вызывают гранулы обладаюшие рядом следуюших достоинств:

1. высокая энергоемкость

2 .большая носыпьная плотность

3 .высокая конкурентспособность

4 .экологичность

5 удобства применения

Видимо позтому этот вит топлива рассматривают в Европе как « топлива будещего» или « топливо с увереннстью в будущем» В Казахстане топливные гранулы получают из древесины сосна в виде отходов лесопиления. Одако в ностоящее времия увелечиваются использование в деревообрабатывающей промышленности и производсте мебели древесины лситвенных пород поэтому количество таких отходов возрастает, а вместе с тем интерес к топливу из ных альтернативной древесины отходам для прессования топливных гранул могут быть и сельскохозяиственные отходы, таие как солома и шелуха зерновых культур, риса, кукурузы, подсолнечника риса и т.д. Селскохозяиственные отходы имеются в значительном количесте в большинстве сельских регионов, особенно в регионах с небольшими лесными массивами. Удельный вес отходов, образующихся при переработке сельскохозяйственной продукции, приведен таб 1

Доля отходов, приходящихсяна таб1 произведенной сельскохозяиятвенной продукцы

Вид сельскохозяиственных культур	Вид отходов	Количество отходов на 1 т готового продукта,т
Пщеница	Солома, шелуха	2,0
Кукуруза	Стебель,листья	2,4
Ячмень	Солома, отруби	1,5

Из данных, представленных в таб 1 видно что для всех производимых в Казахстане сельскохозяиственных культур характерен значительный уделный вес, образуюхшися после их переработки отходов. Наибольшее количество отходов наблюдается для таких культур,как пщеница и кукуруза(от 2,0 до 2,4 ). Нельзя не заметить, что независмо отсельскохозяйственных культур в составе отходов преобладает слома.Доля отходов, роходяшихся на 1 т произведенной сельсхозяиственной продукцы Исходя из высшесказонного можно сделать вывод о том, что перепективным сырьем для производства топливных гранул являются отходы переработки древесины лиственных пород и солома.Поэтому цель работы заключалась в исследовании состоит и топливных характеристик соломы и отходов древесины лиственных пород для оценки возможности их использования при получении топливных грнул. Основная часть д ля оценки топливных характеристик соломы и древесных гранул проводили их ипытания на влажность рабочего топлива, его зольность высшую и низкуб теплоты сгорония. Влажность определяи по ГОСТ 27314 путем высушивания навекси топлива при температуре (от 105 до 110С) в открытых альюминовых бюксак обьемов 100 мл до постоянной массы. Перед извлечением из сушильного шкафа горячие бюкси закрывали крышками, помещали в эксикатор с хлористым кальцием и через10 мин взвешивали. В качестве испытательного оборудования использовали сушильной шкаф «SNOL 24\200» с цыфровом терморегулятором и точностью поддержания температуры в рабочей камере 2С.Зольность определяли как отншения массы предворительно обугленного без воспламенения остаток топлива, образовавшегося при температуре 815С в течение 60 мин, к массе взятой навески (-1г). В качестве испытательного оборудования для прокаливания применяли муфельню печь МИМП-3П с программируемым изменением температуры и точностью ее поддержания в рабочей камере 2С. Горячие тнгли после прокладывания выдерживали 5 мин на воздухе. Затем помщали в эксикатор без осушителя и взвешивали через 15 мин ГОСТ 11012. Теплогу сгорания измеряли в бомбовом изопериболическом калориметре «В-08МА» с изотермической водяной оболочкой. Энергтический эквивалент прибора со статической бомбой типа 11 определяли на основании калибровочных опытов сертифицированным образцом бензойной марки К-3. По грешность как среднее отклонение для доверительного интервала 95%. Не превышала 0.1%. образцы сжигали в жаропрочных стальных тиглях в виде спрессованных на воздухе таблеток массой равной (1.0-1.2)г. подготовленные образцы помещали в калориметрическую бомбу из нержавеющей стали, которую без вытеснения атмосферного воздуха заполняли честным кислородом до давления 3,04 МПА заполом служица медная проводка диаметром 0,5 мм. Для насыщения внуртеннего пространсва бомбы водными парами в ободную канавку на дне бомбы добовляли 1 мл дистиллированной воды. Снаряженный калориметрический сосуд взвешивали на весах «ОHAUS AV101» с точостью (-\+1) в гнездо калориметра. Поджигание образца осушествлялось путем подачи импульса электирческого тока. Расчет высшей и низшей теплоты сгорания по дпнным калориметрического опыта проводился по формулам, приведенным в ГОСТ 147. Результаты испытаний различных видов сырья на топливные характеристики представлены в таб 2.

Топливные характерситики древесных гранул и соломы

Показатель	Вид сырья получения топливных гранул
	солома	сосна	дуб	Ольха черная
Рабочее топливо
Влажность,%	6,8	6,6	7,3	3,9
Зольность,%	8,1	0,3	0,8	1,2
Высшая теплота сторания,МДж\кг	16,41	19,79	18,90	19,80
Низшая теплота сторания,МДж\кг	15,00	18,39	17,49	18,43
Сухое топливо
Зольность,%	8,7	0,3	0,9	1,2
Высшая теплота сторания,МДж\кг	17,60	21,20	20,40	20,60

Из таб 2 видно, что наилучшими топливными характерстиками обладают гранулы, полученные из древесины хвойных пород. Что касается лиственной древесины, то гранулы из них имеют более высокую зольность от 0,8 до 1,2% по сравнению с хвойными породами. В тот же время древесина ольха при горении выделяет столько же тепла, как и сосна. Солома, несмненно, уступает древесине по топливным показателям: для нее характерны более высокая зольность и более низкая теплота сгорания , а также повышенное содержания серы и хлора. Тем не менее величины показателей достаточны для получения из соломы топливных гранул с показателями качества, соответстующими ТУРБ 800017886-2006. Для обьяснения полученных топливных характеристик роводили анализ состава исходного сырья, используемого для получения топливных гранул, по следующим основным компонентам:целлюлоза ,лигнии и экстрактивные вещества. Указанные компоненты сырья определяли, руководствуясь общепринятыми методиками, изложенными в литературе. Полученные результаты представлены таб 3.

Компонентный состав сырья(%), используемого для получения топливных гранул

Компонент	Сосна	Ольха черная	Солома
Целлюлоза	39,6	42,7	37,5
Лигнин	24,7	21,8	23,4
Экстрактивные вещества	1,8	7,4	13,6

Из таб 3 видно, что образующиеся из соломы и древесины топливные гранулы содержат в своем составе достаточно большое количество лигнина и целлюлозы, что обьясняет высокие значения высшей и низшей теплоты сгорания. При этом в лиственной древесине содержание лигнина меньше, чем в хвойной (21,8 и 24,7% соответственно). Именно этим обьясняется, по нашему мнению, пониженная теплотворная способность гранул, полученных из древесины лиственных пород. Наличие большого количества экстрактивных веществ в соломе обуславливает ее высокую зольность и низкую теплотворную способность. С присустсвием этих веществ связывается способность растения поглощать большое количество минеральных компонентов. Из представленных данных ыидов, что отходы древесины лиственных пород и слома могут быть использованы для производства топливных гранул. Опытно-промышленные испытания в условиях работы цеха топливных гранул показали, что вовлечеие в производство отходов лиственных пород может быть осуществлено за счет повышения температуры на 5-7С в матрице прессового оборудования. Это обусловлено тем, что в процессе образования гранул происходит размягчение лигинина древесины, находящегося в межкленточном пространстве, и мягкий пиролиз гемипеллюлоз. Благодаря присутвию в такой древесине большего количества гемицеллюлоз по сравнению с хвойными породами при повышенных температуре от 123 до 130С образуется естественное связующее, которое растекается по поверхности древесных частиц и обеспечивает их адгезионное взаимодействие с приданием получаемой массенеобходимой формы и транспортной прочности. В остальном технологический процесс пройзводства топливных гранул не требует изменений. По мнению специалистов, процесс прессования топливных гранул из соломы в матрице прессового оборудования аналогичен процессу с применением древесных опилок и стружки. Имеются отличия в части подготовки чырья для прессования, что связано с особенностями данного продукта, прежде всего с длинной ее стеблей. Существенным преимуществом соломы являтся то, что ее влажность, как правило, значительно ниже влажностьдревесиных опилок после распиловки. Особое место при подготовке соломы занимает ее сушка. Зтот прцесс рекомендуется проводить непсредственно в тюках. При зтом можно использовать прстые камерные сушилки, аналогичные сушилкам для древесины. Учитывая возможность применения жесткого режима сушки, можно использовать сушилки более простой конструкции без специального оборудования и автоматики. После сушки солома должна пройти стадия резки и дробления. Измельчение соломы на оптимаьную фракцию требует устоновки специального оборудования соломорезок. В связи с тем, что уборка соломы осуществляется механизированным способом, в тюкованной соломе присутствуют частиц почвы. В процессе оборудования гранул этот абразив может отказать негативное влияние на рабочий инструмент пресса. Устравнить недостаток можно путем центрифугирования сырья. В целом организаии зависит от конкретных условий и возможностей производителя.

Следует отметить, что условия сжигания гранул необходимо адаптировать к конкеретному виду сырья, поскольку для древесных и соломенных гранул оин будут различаться.

Список использованной литературы:

1.Авдашкевич С.В., Бит Ю.А., Засухин А.В. Древесина как энергосырье // Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: межвуз. сб. науч. тр. - СПб.: СПбЛТА, 2002.

2.Автономные источники энергоснабжения малых форм хозяйствования: каталог / сост.: Мишуров Н.П., Кузьмина Т.Н. - М.: Росинформагротех, 2010

3.Амадзиев А.М., Бессмертных А.В., Зайченко В.М. Технологические аспекты конверсии биомассы в газообразное топливо // Юбилейная научная конференция, посвященная 50-летию ОИВТ РАН, Москва, 21 окт.

4.Анализ энергетического потенциала древесных отходов в лесопромышленном комплексе Архангельской области / Мюллер О.Д., Малыгин В.И., Харитоненко В.Т., Кремлева Л.В. // Изв. вузов. Лесной журн. - 2010.

5.Анискин В.И., Голубкович А.В. Перспективы использования растительных отходов в качестве биотоплив // Теплоэнергетика. - 2004.

6.Арефьев С.Н. Котлы "ГЕЙЗЕР-Termowood": энергия ... из опилок // Лесопромышленник. - 2003.

7.Аристархов Д.В. Исследование процесса термолиза древесных отходов // Энергосбережение и водоподготовка. - 2001

8.Ахтямов Ф. Автономная котельная на древесных отходах // Энергетик. - 2008..