Теплотворность пеллет: Характеристики пеллет (древесных топливных гранул). Что такое пеллеты?

Сравнительная таблица теплотворности некоторых видов топлива

Вид топлива	Ед. изм.	Удельная теплота сгорания			Эквивалент
		кКал	кВт	МДж	Природный газ, м3	Диз. топливо, л	Мазут, л
Электроэнергия	1 кВт/ч	864	1,0	3,62	0,108	0,084	0,089
Дизельное топливо (солярка)	1 л	10300	11,9	43,12	1,288	-	1,062
Мазут	1 л	9700	11,2	40,61	1,213	0,942	-
Керосин	1 л	10400	12,0	43,50	1,300	1,010	1,072
Нефть	1 л	10500	12,2	44,00	1,313	1,019	1,082
Бензин	1 л	10500	12,2	44,00	1,313	1,019	1,082
Газ природный	1 м 3	8000	9,3	33,50	-	0,777	0,825
Газ сжиженный	1 кг	10800	12,5	45,20	1,350	1,049	1,113
Метан	1 м 3	11950	13,8	50,03	1,494	1,160	1,232
Пропан	1 м 3	10885	12,6	45,57	1,361	1,057	1,122
Этилен	1 м 3	11470	13,3	48,02	1,434	1,114	1,182
Водород	1 м 3	28700	33,2	120,00	3,588	2,786	2,959
Уголь каменный (W=10%)	1 кг	6450	7,5	27,00	0,806	0,626	0,665
Уголь бурый (W=30…40%)	1 кг	3100	3,6	12,98	0,388	0,301	0,320
Уголь-антрацит	1 кг	6700	7,8	28,05	0,838	0,650	0,691
Уголь древесный	1 кг	6510	7,5	27,26	0,814	0,632	0,671
Торф (W=40%)	1 кг	2900	3,6	12,10	0,363	0,282	0,299
Торф брикеты (W=15%)	1 кг	4200	4,9	17,58	0,525	0,408	0,433
Торф крошка	1 кг	2590	3,0	10,84	0,324	0,251	0,267
Пеллета древесная	1 кг	4100	4,7	17,17	0,513	0,398	0,423
Пеллета из соломы	1 кг	3465	4,0	14,51	0,433	0,336	0,357
Пеллета из лузги подсолнуха	1 кг	4320	5,0	18,09	0,540	0,419	0,445
Свежесрубленная древесина (W=50. ..60%)	1 кг	1940	2,2	8,12	0,243	0,188	0,200
Высушенная древесина (W=20%)	1 кг	3400	3,9	14,24	0,425	0,330	0,351
Щепа	1 кг	2610	3,0	10,93	0,326	0,253	0,269
Опилки	1 кг	2000	2,3	8,37	0,250	0,194	0,206
Бумага	1 кг	3970	4,6	16,62	0,496	0,385	0,409
Лузга подсолнуха, сои	1 кг	4060	4,7	17,00	0,508	0,394	0,419
Лузга рисовая	1 кг	3180	3,7	13,31	0,398	0,309	0,328
Костра льняная	1 кг	3805	4,4	15,93	0,477	0,369	0,392
Кукуруза-початок (W>10%)	1 кг	3500	4,0	14,65	0,438	0,340	0,361
Солома	1 кг	3750	4,3	15,70	0,469	0,364	0,387
Хлопчатник-стебли	1 кг	3470	4,0	14,53	0,434	0,337	0,358
Виноградная лоза (W=20%)	1 кг	3345	3,9	14,00	0,418	0,325	0,345

О пеллетах: топите сразу ассигнациями – дешевле будет.

Производство пеллет – очередная замануха империализма, ещё менее эффективно, чем производство этанола. Цель: попытка создания неэффективного потребителя  биомассы, с целью осложнения выхода на рынок биомассы действительно эффективных производств, что учитывая  объёмы рынка очень маловероятно, продажи неэффективного, дорого оборудования в основном европейских фирм и как следствие расширение кредитной эмиссии.

Например, промышленное оборудование по производству   пеллет (1000 — 10000 кг /час)  производства Planitec Италия, стоит более 50 000 Евро.

В процессе изготовления пеллет из соломы, (ранее изготовленые пеллеты затрачиваются на высушивание!), теряется около 70 кг углеводородов. (15-20%, как пишет сайт), ещё около 5% (20 кг) необходимо отбросить как затраты на электроэнергию. Но это враньё, при нагревание любой органики проходит не только высушивание, но и процесс декарбонизации, т.е содержащиеся в биомассе органические кислоты разлагаются с выделением  СО₂

Далее извращенцы начинают сравнивать:

«Теплотворная способность 1 тонны пеллет (4200 Мкал) равна теплотворности примерно 2 плотных кубометров древесины (куб из древесины без промежутков воздуха) и 3,6 навальных куб. м дров с 20%-ной влажностью. При этом тратится только около 5% электроэнергии от энергоемкости пеллет, и около 15-20%, если используется сырое сырье». Как можно сравнивать кг с куб.м?

Ведь у разных пород дерева плотность имеет существенную разницу, например, у берёзы 0.622 т/куб. м, а у осины 0,430. Если говорить о теплотворности, удельная теплотворная способность, Ккал, например дуба почти в два раза выше, чем у тополя.Не менее честна и реклама Planitec, обещающая нам теплотворность 1 кг. – 4,7 кВт/час. Некоторые источники чтоб не мучится с десятыми, сразу пишут 5 кВт/час и точка!

        Казалось бы всё логично, аферисты обещают нам, почти половину от удельной теплоты сгорания ДТ, которое практически на 100% состоит из углеводородов, ведь если забыть о декарбонизации мы имеем 51% СН в пеллетах.  Это, логично ведь существует ещё теория фазовых переходов, согласно которой удельная теплота сгорания твёрдого вещества всегда заканчивается, там, где начинается теплота сгорания вещества в жидкой фазе. А 50% уходит на  балласт, на остальные вещества, находящимися в связанном состояние с СН  в пеллетах, ведь они также поглощают кинетическую энергию окисления СН… ну вот только начал петь асану производству пеллет, как запутался. А если не  рассматривать, процессы по отдельности, сушку и сжигание, составив баланс производства?

·  Подача: 17000 кг/час

·  Начальная влажность: 50%

·  Конечная влажность: 9-11%

·  Испаряемая влага: Около. 7,300 кг/час

·  Требуемая тепловая энергия: Около 7,000 ккал/час

·  Сухой продукт для использования, всего: 9,600 кг/час

·  Энергия для горелки: Около 2,000 кг/час сухой древесины

Энергия для горелки: Около 2,000 кг/час сухой древесины снова множим на заявленные Planitec 4,7 кВт/час = 9,400 кВт/час

Итого на выходе

45 120-(34000 + 9,400) =  1720. Не слишком ли много возни, для получения дополнительно 1,7 мегаватта?

Теплотворная способность топлива в таблицах: дрова, уголь, пеллеты

К веществам органического происхождения относится топливо, которое при горении выделяет определенное количество тепловой энергии. Выработка тепла должна характеризоваться высоким КПД и отсутствием побочных явлений, в частности, веществ, вредных для здоровья человека и окружающей среды.

Если рассматривать топливо с позиции его агрегатного состояния, то структуру вещества по степени горючести можно разделить на две составляющие. К горючей части относятся такие химические элементы, как водород и углерод, представляющие в целом углеводородную смесь, а также сера. В составе негорючей составляющей присутствуют вода, минеральные соли и следующие элементы: кислород, азот и ряд металлов.

Полное сгорание 1 кг топлива, состоящего из вышеуказанных компонентов, способствует выделению различного количества тепловой энергии. Любое вещество оценивается по такому показателю, как теплота сгорания.

Под теплотой сгорания топлива (ТСТ), измеряемой в кДж/кг, подразумевается количество энергии, которое выделяется в результате полного сгорания 1 кг вещества. Этот показатель формируется по двум уровням. Высшая ТСТ образуется за счет процесса конденсации воды, имеющейся в продуктах горения. При определении низшей ТСТ предыдущую ее степень не учитывают.

Так, расчет теплоты в двигателях внутреннего сгорания обычно исходит от значения низшей. Это объясняется довольно просто: в цилиндрах невозможен процесс конденсации жидкости. Для установления ТСТ используется калориметрическая бомба, в которой сжатый кислород насыщен водяным паром. Навеска определенного вида топлива помещается в эту среду, затем анализируются результаты.

Для нефтяных веществ ТСТ высчитывается по следующим формулам:

Q_В = 33913ω(С) + 102995 ω(Н) – 10885 ω(O – S),

Q_Н = Q_В – 2512 ω(Н₂О),

где ω(C, H, O, S) – массовые доли элементов в топливе, %;

ω(Н₂О) – количество водяных паров в продуктах сгорания одного кг материала, %.

Для каждого типа вещества, отличающегося химическим составом, характерна своя ТСТ. К самым ходовым разновидностям твердого топлива относят:

• дрова и уголь;
• пеллеты и брикеты.

Рассмотрим каждый тип по отдельности.

Дрова

Это пиленные либо колотые куски дерева, которые во время сжигания в печах, котлах и прочих устройствах вырабатывают тепловую энергию.

Для удобства загрузки в топку древесный материал разрезают на отдельные элементы длиной до 30 см. Чтобы повысить эффективность от их использования, дрова должны быть максимально сухими, а процесс горения – относительно медленным. По многим параметрам для отопления помещений подходят дрова из таких лиственных пород, как дуб и береза, лещина и ясень, боярышник. Из-за высокого содержания смолы, повышенной скорости горения и низкой теплотворности хвойные деревья в этом плане значительно уступают.

Следует понимать, что на величину показателя теплотворности влияет плотность древесины.

Уголь

Это природный материал растительного происхождения, добываемый из осадочной породы.

В таком виде твердого топлива содержатся углерод и прочие химические элементы. Существует деление материала на типы в зависимости от его возраста. Самым молодым считается бурый уголь, за ним идет каменный, а старше всех остальных типов – антрацит. Возрастом горючего вещества определяется и его влажность, которая в большей степени присутствует в молодом материале.

В процессе горения угля происходит загрязнение окружающей среды, а на колосниках котла образуется шлак, создающий в определенной мере препятствие для нормального горения. Наличие серы в материале также является неблагоприятным для атмосферы фактором, поскольку в воздушном пространстве этот элемент преобразуется в серную кислоту.

Однако потребители не должны опасаться за свое здоровье. Производители этого материала, заботясь о частных клиентах, стремятся уменьшить содержание в нем серы. Теплота сгорания угля может отличаться даже в пределах одного типа. Разница зависит от характеристик подвида и содержания в нем минеральных веществ, а также географии добычи. В качестве твердого топлива встречается не только чистый уголь, но и низкообогащенный угольный шлак, прессованный в брикеты.

Пеллеты

Пеллетами (топливными гранулами) называется твердое топливо, созданное промышленным путем из древесных и растительных отходов: стружки, коры, картона, соломы.

Измельченное до состояния трухи сырье высушивается и засыпается в гранулятор, откуда уже выходит в виде гранул определенной формы. Для добавления массе вязкости применяют растительный полимер – лигнин. Сложность производственного процесса и высокий спрос формируют стоимость пеллетов. Материал используется в специально обустроенных котлах.

Разновидности топлива определяются в зависимости от того, из какого материала они переработаны:

• кругляка деревьев любых пород;
• соломы;
• торфа;
• подсолнечной шелухи.

Среди преимуществ, которыми обладают топливные гранулы, стоит отметить следующие качества:

• экологичность;
• неспособность к деформации и устойчивость к грибку;
• удобство хранения даже под открытым небом;
• равномерность и длительность горения;
• относительно невысокая стоимость;
• возможность использования для различных отопительных устройств;
• подходящий размер гранул для автоматической загрузки в специально обустроенный котел.

Брикеты

Брикетами называется твердое топливо, во многом сходное с пеллетами. Для их изготовления используются идентичные материалы: щепа, стружка, торф, шелуха и солома. Во время производственного процесса сырье измельчается и за счет сжатия формируется в брикеты. Этот материал также относится к экологически чистому топливу. Его удобно хранить даже на открытом воздухе. Плавное, равномерное и медленное горение этого топлива можно наблюдать как в каминах и печах, так и в отопительных котлах.

Рассмотренные выше разновидности экологичного твердого топлива являются хорошей альтернативой получения тепла. В сравнении с ископаемыми источниками тепловой энергии, неблаготворно воздействующими при горении на окружающую среду и являющимися, кроме того, не возобновляемыми, альтернативное топливо имеет явные преимущества и относительно невысокую стоимость, что немаловажно для потребителей некоторых категорий.

В то же время пожароопасность таких видов топлива значительно выше. Поэтому требуется предпринять некоторые меры безопасности относительно их хранения и использования огнестойких материалов для стен.

Жидкое и газообразное топливо

Что касается жидких и газообразных горючих веществ, то ситуация здесь следующая:

Похожие статьи:

Древесные пеллеты украинского производства | AW-Therm.com.ua

Топливные гранулы из древесины в Украине в настоящее выпускают десятки крупных и сотни мелких производителей, обеспечивая при этом потребности внутреннего рынка, а также экспортируя продукцию в развитые страны

Применение пеллет из древесины получило широкое распространение в мире ввиду чрезвычайного удобства их использования. В развитых странах они относятся к возобновляемым, экологически чистым природным ресурсам. Однако это во многом справедливо лишь в том случае, если для их производства используются специально высаженные быстрорастущие деревья. К таким породам относятся, например, тополь, ива. Отдельно можно отметить перспективность производства пеллет из отходов деревообработки.

По данным Украинского пеллетного союза, на сегодня в нашей стране зарегистрировано 347 предприятий по производству или продаже твердого биотоплива. За 2014 г. ними было произведено 380 тыс. т древесных пеллет и 178 тыс. т брикетов из древесины. Средняя мощность предприятий составляет 380 т в месяц. Хотя есть и заводы мощностью 5 или даже 10 тыс. т в год.

Предприятие ООО «Биоэнергосбыт» является производителем бытовых и промышленных древесно-топливных гранул из граба, дуба и хвойных пород древесины, диаметром 8 мм. Согласно результатам лабораторных испытаний, влагосодержание пеллет составляет 6,8%, зольность – 1,31%, содержание серы – 0,02%. Общий выход летучих веществ зафиксирован на уровне 84,6%. Низшая/высшая теплотворная способность – 18,12/21,20 МДж/кг. Теплота сгорания – 4500 ккал/кг. Плотность – 1,21 г/см

ООО «Киев Пеллетс» предлагает древесные гранулы диаметром 6 и 8 мм, соответствующие европейским стандартам.

В частности, пеллеты стандарта ENplus-A1 диаметром 6 мм производятся из древесины хвойных пород, выросших в Черниговской области. Они характеризуются минимальной теплоотдачей 18,4 МДж/кг. Остаточная зола составляет 0,31%. Пеллеты древесные размера 6 и 8 мм DIN plus – также из древесины хвойных пород. Происхождение товара – Киевская область. Теплоотдача топлива – свыше 18,5 МДж/кг, остаточная зола – 0,35% от веса.

Древесные топливные гранулы DIN производятся диаметром 6 и 8 мм из древесины хвойных и твердых пород в Житомирской области. Минимальная теплоотдача равна 18,0 МДж/кг. Остаточная зола – 0,55%.

Пеллеты ENplus-A1 и DIN plus поставляются в полиэтиленовых пакетах весом нетто по 15 кг, DIN – в мешках по 40 кг. Кроме того, для пеллет DIN plus предусмотрен вариант поставки в четырехстропных «биг-бэгах» весом нетто 900–1200 кг, а также насыпом в специализированном автотранспорте. При этом выгрузка древесных пеллет производится автоматически через гнущийся рукав длиной до 30 м. Отгруженный тоннаж фиксируется на дисплее пульта управления в автомобиле.

Компания также предлагает древесные брикеты типа Pini Kay, RUF и круглые брикеты различного качества из древесины хвойных и твердолиственных пород.

Компания предлагает светлые пеллеты из твердых пород дерева: граб (более 50% состава), дуб, береза, клен, ясень. Диаметр – 8 мм, длина – 10 мм. Зольность топливных гранул – 1,21 %. Влажность: 3,1 %. Теплота сгорания – 20,33 МДж/кг. Поставки производятся в мешках по 25 кг или «биг-бэгах» по 1 т.

СПД «Пеллет 2014» – отечественный производитель пеллет из древесных отходов. В качестве сырья применяются опилки, кора и т. д. Готовые гранулы пакуют в упаковку – от небольших пакетов 15 кг до «биг-бэгов» весом 1 т. Диаметр пеллет – 4 – 10 мм, длина – 10 мм. Зольность – 1,5 %, влажность – 8 %. Теплота сгорания: 5,079 МДж/кг. Продукция сертифицирована согласно DIN 51 731.

«Пеллет-Энерго Украина», входящая в группу компаний KM Core, выпускает древесные пеллеты, состоящие на 80% из сосны и на 20% из смеси таких лиственных пород древесины как дуб, береза и осина. Продукция компании отвечает европейским стандартам качества по ключевым характеристикам: зольность ниже 1,5%, влажность – 10%, теплотворность – 17,7 МДж/т или 4,8 кВт/кг. Насыпная плотность – 600 кг/м³. Диаметр пеллет – 6 (±1) мм, длина – до 40 мм. Компания имеет собственную лабораторию на заводе. Поставки продукции осуществляются в мешках по 15 кг или «биг-бэгах» по 1 т, автомобильным и железнодорожным транспортом. Возможна отправка в 40-футовых контейнерах.

Компания предлагает пеллеты древесные светлые диаметром 6 мм, изготовленные из хвойных пород деревьев (ель, сосна). Влажность гранул – 8,1%; зольность – 0,26%. Нижняя теплота сгорания: 17,93 МДж/кг. Высшая теплота сгорания: 21,13 МДж/кг. Плотность: 1,21 г/см³. Отгрузка производится в упаковках по 15 или 1000 кг.

Производственно-коммерческое объединение «Центрум» специализируется на производстве и реализации древесных топливных гранул диаметром 8 мм и длиной 10 мм. Их основные характеристики: зольность – 1%; влажность – 7%; теплота сгорания – 19 МДж/кг. Поставки осуществляются партиями по 2–66 т. Кроме того, предприятие выпускает пеллеты из соломы.

Производимые предприятием древесные пеллеты имеют диаметр 8 мм и насыпную плотность около 700 кг/м³. Зольность, в соответствие с лабораторными исследованиями, составляет 0,48%, содержание влаги 7,8%, серы – 0,012%. Теплота сгорания – 19,28 МДж/кг. Базовым сырьем для производства древесной гранулы является сосна, которая, после рубки и размельчения, подвергается процессу сушки при температуре от 200 до 350 ˚С (в зависимости от исходной влажности сырья). Пеллета имеет светло-коричневой цвет. Готовая продукция транспортируется автомобильным транспортом в джутовых мешках типа «биг-бэг» или в полиэтиленовых мешках на 15 кг.

ООО «Экогран» производит индустриальные древесные гранулы, которые используются в качестве топлива для промышленных котельных и тепловых электростанций. Пеллеты выпускаются диаметром 6 или 8 мм. Согласно результатам лабораторных исследований, гранулы содержат 5,9% влаги, 0,8% золы, 0,01% серы. Выход летучих веществ в рабочем состоянии составляет 79%. Теплота сгорания – 4315 – 4935 кал/кг. Компания сотрудничает как с внутренними потребителями, так и осуществляет поставки своей продукции на экспорт. Основной вид используемого транспорта – железнодорожный.

Компания «Экопеллет» занимается производством и продажей пеллет, изготовленных из древесины, в Черниговской области (завод находится в зоне действия 4-х лесхозов). Гранулы спрессованы под высокой температурой и давлением из сухих чистых древесных опилок. Состав пеллет – 100 % опилок из бревна сосны. Основные характеристики выпускаемой продукции: зола – 0,41%, влажность – 6,73%, сера – 0,01%, хлор <0,02%, азот <0,30%. Теплота сгорания – 5039 – 5061 ккал/кг. Размеры пеллет: диаметр – 6 и 8 мм, длина <30 мм. Теплотворная способность 21 МДж/кг (5,0 кВт·ч/кг). Плотность – 1,12 кг/дм³.

Пеллеты для промышленных потребителей фасуются в мягкие полипропиленовые контейнеры типа «биг-бэг» по 1–1,2 т, либо отгружаются насыпом в самосвалы – от 27 т. Для частных потребителей и небольших котельных используются полипропиленовые мешки по 20–40 кг.

Предприятие также производит топливную древесную щепу.

Предприятие производит древесные гранулы диаметром 6 мм из химически необработанной стволовой древесины хвойных пород (сосна, ель). Перед дроблением с каждого бревна специальным станком снимается кора. По своим физическим характеристикам пеллеты соответствуют европейским стандартам, в том числе DIN EN 14961-2 (А1). Длина пеллет – от 7 до 30 мм; влажность – 4,5%; зольность – 0,64; содержание серы – 0,01%. Насыпная плотность – 720 кг/м³. Теплота сгорания – 17,87–20,19 МДж/кг. Выход летучих веществ в рабочем состоянии – свыше 80,5%. Продукция, по желанию заказчика, может быть упакована в «биг-бэги» по 1,1 т или полиэтиленовые мешки по 15–25 кг.

Предприятие, входящее в состав международной группы Barlinek, специализирующейся на изготовлении паркетной доски. Остатки древесины основного производства используются для выпуска топливных гранул и брикетов. При этом сырьевой материал подвергают тщательному отбору и обработке. Пеллеты Barlinek – первые топливные гранулы в Украине, которые имеют два сертификата качества DIN Plus и EN Plus A1.
Стандартный состав для пеллет диаметром 8 мм: 70% опилок хвойных пород древесины и 30% – лиственных. Длина пеллет до 40 мм. Теплотворная способность топлива – не менее 18000 кДж/кг (около 5,3 кВт·ч/кг). Содержание золы – до 0,7%, влаги – до 10%. Насыпная плотность ≥600 кг/м³. Гранулы упакованы в мешки по 25 кг и сложены по 1000 кг на поддоне.

В группе компаний BKM Wood, производят топливные пеллеты ТМ BioPellets. Используется сырье из древесины, произрастающей на территории Буковины (Черновицкая обл.): бук, ель, сосна. При этом соотношение сырья в готовой продукции – 70% бука и 30% хвойных пород. Плотность – 650 кг/м³, высшая теплота сгорания – 4814 ккал/кг. Удельная теплота сгорания ≥ 18 MДж/кг. Диаметр пеллет – 6 мм.
Процесс формирования пеллет происходит под давлением около 300 атм. при температуре 120–170°С. Связующий материал – лигнин. Пеллеты выпускаются двух типов: для применения в домашних и промышленных котлах.

Топливная пеллета диаметром 6 мм для бытового применения отличается более светлым цветом, что обусловлено минимальным содержанием древесной коры. Соответственно, данный тип пеллет имеет малую зольность – до 0,7% и влажность – до 7%. Длина пеллеты – 25–35 мм.

Промышленная пеллета – более темная, с примесями коры. Ее характеристики: зольность – 0,9%; влажность – 7,05%; длина – 15–30 мм.

Поставки осуществляются в полиэтиленовых мешках по 15 кг, либо в упаковке «биг-бэг» – 1 т. Мешки укладываются на деревянный поддон и обтягиваются пленкой.

Параметры механической прочности пеллет ТМ BioPellets позволяет перевозить их на дальние расстояния без потери качества и в рамках стандарта образования пыли – не более 2%.

Компания является производителем и экспортером древесных топливных гранул в страны Евросоюза, а также занимается мелкооптовой и розничной реализацией пеллет на территории Украины. Производимая продукция соответствует маркам ENPlus A2 и DIN Plus, производимым по международным стандартам. Продукция фасуется в «биг-бэги» или мешки по 15 кг. В частности, компания предлагает пеллеты древесные из сосны диаметром от 4 до 10 мм, длиной 10 мм. Зольность – 0,8–1,2%, влажность – 7%. Теплота сгорания: 18,06 МДж/кг.

Компания работает в направлениях поставок биотоплива (пеллеты, дрова, брикеты), а также продаж систем отопления и котельного оборудования для их сжигания. Зольность пеллет – до 0,6%. Влажность – до 4,3 % Теплота сгорания – выше 18 МДж/кг. Упаковка – мешки по 15 и 40 кг, Big bag по 1000 кг.

Пеллеты стандарта DINplus из массива сосны без примесей коры для бытовых котлов характеризуются зольностью 0,32% и влажностью 5,37%. Диаметр – 6 мм. Теплотворная способность: 19 МДж/кг.
Древесные пеллеты DINplus диаметром 6 мм из твердых лиственных пород имеют зольность 0,37 %, влажность 4,37 % и теплотворную способность 18 МДж/кг.

Пеллеты древесные для бытовых и промышленных котлов стандарта ENplus-A1 диаметром 6 мм характеризуются зольностью 0,65 %, влажностью 4,37 %. Теплотворная способность: 19 МДж/кг.

Компания также предлагает светлые пеллеты из сосны диаметром 8 мм с зольностью 0,34 % и содержанием влаги 4,96 %. Теплотворная способность – 19 МДж/кг.

VNT-Group занимается производством и продажей древесных топливных пеллет из мягких хвойных пород дерева: сосна. Исходный материал (деревянная колода) доставляется в дробилку, где дробится до состояния щепы. Она поступает в «мельницу», сушку и пресс-гранулятор, где измельчается в древесную муку, просушивается, а затем прессуется в гранулу. После этого гранула поступает в охладитель, предназначенный для отвода лишней температуры и влажности от вновь сформированной гранулы. В конце, уже готовая гранула проходит процесс отсеивания негранулированной биомассы и мелкой крошки, и упаковывается.

Базовый вариант производства – топливная гранула для бытового и промышленного использования диаметром 8 мм, длиной 25–35 мм, упакованная в полиэтиленовый мешок весом 15 или 25 кг, или мешок типа Big-bag.

По результатам теста, согласно EN/TS 14774-2, пеллеты имеют следующий состав: зольность – 0,34%, влага – 4,96%, сера – 0,01 %, летучие вещества – 80,63%. Низшая/высшая теплота сгорания – 4650/4972 ккал/кг.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь на YouTube-канал.

Вам также может понравиться

Заказ был отправлен, с Вами свяжется наш менеджер.

Пеллеты

   Пеллеты – это топливные гранулы, изготавливаемые из отходов древесины. Чаще всего для производства пеллет используют опилки. В настоящее время, начинает прослеживается тенденция к увеличению использования вторсырья. Изготовление пеллет является наиболее перспективным направлением применения отходов древесины.

Характеристики пеллет напрямую зависят от состава продукции. В их производстве можно использовать как чистую древесину, так и древесину в смеси с корой. Иногда в гранулы добавляются солома, шелуха подсолнечника, и зерновые отходы. 

Классификация пеллет по исходному сырью:

·         Белые пеллеты – считаются сортом Премиум, светлого цвета, производится из древесины без использования коры. Теплотворная способность белых пеллет составляет 17,2 Мдж/кг. Золы при чистке котла очень мало. Пеллеты Премиум составляют более чем 95% от всего производства топливных гранул, они сжигаются в любых печах, подходящих для топлива стандартного или повышенного качества.

• Индустриальные пеллеты – сорт более низкого качества. В состав продукта входят: кора и несгораемые остатки. Зольность таких пеллет немного выше, чем у Премиум сорта, а вот теплотворность почти такая же. Котел придется чистить чаще.
• Агропеллеты – топливо стандартного качества из отходов гречки, семян подсолнечника. Пеллеты с виду темного цвета. Теплотворная способность – 15 МДж/кг, а зольность более 4%. Главное преимущество данного вида топлива  — их низкая цена. Чаще всего они используются для сжигания на больших тепловых станциях. Использование такого вида топлива требует ежедневной чистки котла

Чем вызван такой большой интерес к данному виду топлива?

Древесные пеллеты — это топливо будущего. Их теплота сгорания составляет 4,3 – 4,5 кВт/кг, а это в полтора раза больше, чем у древесины, но при этом теплоотдача сравнима с углем. При сгорании выбросы в атмосферу минимальны. Сжигание 2 тонн топливных гранул дает такое же количество тепловой энергии, как при сжигании 957 м3 газа, 1000 л дизельного топлива, или 3,2 тонны древесины.

При сгорании пеллет выделяется большой объём тепла, а горение протекает ровным слоем, как при горении традиционных видов топлива. Топливные гранулы не требуют большого объема места для хранения.

Пеллеты обладают высокой энергетической концентрацией при несущественном объеме. Их высокая насыпная плотность дает возможность перемещать топливо на большие расстояния с высокой экономической оправданностью. Пеллеты снижают риск возникновения пожаров, взрывов и утечки при транспортировке.

Расход пеллет на отопление дома площадью 150 кв.м за отопительный сезон в 7 месяцев потребует не более 5 тонн гранул, причем после сгорания продукт можно будщет  использовать в качестве удобрения на полях. Масса золы составляет приблизительно 1% от общей массы топливных гранул.

Эффективность пеллет как вида топлива

Характеристики пеллет из древесины имеют показатели:

• Выделяемая энергия при сгорании — 5 кВт/кг;
• Зольность – не более 5%;
• Длина – от 5 до 40 мм;
• Плотность пеллет 1200-1400 кг/м3;
• Насыпная плотность продукта для транспортировки и хранения составляет 650 кг/м3; 

Фасовка и упаковка:

Фасовка и упаковка топливных гранул зависит от того, какую систему хранения обеспечит им потребитель:

• в свободном виде – насыпью;
• в мешках биг – бэг, от 500 до 1200 кг;
• в мелкой расфасовке – от 10 до 15 кг.

Пеллеты – современный экологически чистый вид биотоплива

ПЕЛЛЕТЫ – СОВРЕМЕННЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ ВИД БИОТОПЛИВА

Полищук А. И., Рубинская А. В. (Лф СибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)

In work questions of processing of the wood waste formed at timber cutting are considered. A perspective direction of processing of wood waste is manufacture of fuel granules which on thermal feedback do not concede to such fuel as coal and black oil. This property allows to use fuel granules in boiler-houses for heating premises.

Древесные гранулы (пеллеты) — современный экологически чистый вид топлива, который изготавливают из древесного сырья методом прессования. Котлы и камины на пеллетах используют для отопления дачных домов и коттеджей в любое время года. Их отличает простота установки, несложное подключение к системе отопления и наличие автоматических систем управления режимами работы.

Пеллеты как вид топлива появились сравнительно недавно. Но благодаря натуральности и высоким теплотворным способностям они получили большое распространение в Европе, странах Северной Америки, Японии. Рост их потребления обусловлен возможностью использования гранул на промышленных теплоэлектростанциях и в установках, предназначенных для частного применения. Производят данное топливо из отходов деревообрабатывающей и лесозаготовительной промышленности на специальных линиях без применения каких либо проклеивающих веществ. Таким образом, удается решить сразу две проблемы: переработать потенциально пожароопасные отходы и произвести высококалорийное топливо. В готовом виде пеллеты представляют собой цилиндры диаметром 6–10 мм длиной до 50 мм. По причине высокой собственной плотности они прекрасно сохраняют форму во время перевозки и хранения, а поверхностная пленка, образующаяся в процессе производства, препятствует проникновению атмосферной влаги. Хранение даже больших запасов такого теплоносителя не требует особых мер предосторожности и контроля. В отличие от древесной щепы и опилок, зачастую являющихся причиной пожаров, пеллеты не подвержены самовозгоранию, их можно держать в непосредственной близости от жилого помещения. По теплотворной способности древесные гранулы аналогичны углю или 2 кг пеллет заменяют 1 кг дизельного топлива. Учитывая дороговизну традиционных теплоносителей в Европе, можно представить ту выгоду, которую получают частные потребители от использования пеллет.

Сырьем для производства пеллет в нашей стране служат хвойные породы, однако лучшие пеллеты получаются из сырья лиственных пород (однако это требует оборудования более высокого класса).

Влажность пеллет составляет 7-10%, что позволяет их с успехом использовать в пиролизных котлах (правда, после небольшой доработки последних). Плотность пеллет 1,5, поэтому, пеллеты тонут в воде. Процесс формирования пелет происходит под давлением около 300 атм., без каких-либо добавок и клею, что делает их экологически безопасными, и безвредными, даже для здоровья детей. Теплотворная способность 1 кг пеллет = 5 кВт час ( правда, тут не стоит забывать о КПД того устройства где Вы их сжигаете, и в действительности эта цифра меньше), что примерно в 1,5 раза больше чем у дров. Достаточно приблизительно, но весьма образно можно сказать, что содержание энергии в одном килограмме пеллет равняется энергии, содержащейся в половине литра жидкого топлива. И этот килограмм не разольется по Вашему дому, загрязняя и оставляя после себя неприятный запах, и не взорвется от случайной искры.

Пеллеты производятся без применения каких-либо химических добавок, что и обеспечивает экологическую чистоту топлива. Иными словами, это те же самые дрова, сформированные в удобную для транспортировки, хранения и применения форму. В качестве склеивающей составляющей используется природный компонент древесины – лигнин, который при достижения определенной температуры склеивает частицы.

Сырьём для производства пеллет могут быть как деловая древесина, так и древесные отходы: кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки и лесопереработки. В зависимости от используемого сырья, пеллеты отличаются по цвету. Например, отходы от лесозаготовки  (пиловка и т.д.) содержат кору, которая в свою очередь содержит песок, который в конечном итоге снижает качество продукта. Цвет таких пеллет можно определить как «капучино». Однако, цвет пеллет также зависит от температуры гранулирования, и в этом случае цвет говорит о слишком высокой температуре гранулирования, пеллеты просто подгорают. Таким образом, судить о качестве пеллет по их цвету можно только предварительно.

Сырье от вторичной переработке древесины (изготовление мебели, окон и т.д.) чище, и пеллеты имеют бело-желтый цвет, однако тут возникает вопрос наличия примесей от ДСП или других искусственных материалов, применяемых в производстве мебели, и в этом случае, об экологической составляющей говорить уже не приходится. Косвенным признаком хим. примесей может являться наличие красной окалины на колосниках котла после сгорания таких пеллет.

Сырьё (опилки, кора и т. д.) поступает в дробилку, где измельчается до состояния муки. Полученная масса поступает в сушилку, из нее — в пресс-гранулятор, где древесную муку сжимают в пеллеты. На производство одной тонны пеллет уходит около 5 кубометров древесных отходов. Поэтому, если Вам придет в голову заняться этим «прибыльным» бизнесом, прежде всего, прикиньте, где Вы будете брать такой обьем сырья, т.е. для производства 10 тонн пеллет в смену Вам необходимо 50 кубов опилок, причем, желательно собранных не с земли, т.е. без примесей. Кроме того, учитывая что затраты на сушку сырья достаточно высоки, в целях снижения себестоимости лучше искать сухую стружку, т.е. что бы Ваша цена была конкурентоспособной. В конечном итоге, Вам для производства 1 тонны  необходимо 50 кубов сухих опилок. Некоторые специалисты утверждают, что пеллетное производство экономически эффективно при обьемах не менее 300-500 тонн в месяц, однако на наш взгляд данная оценка завышена. Готовые пеллеты охлаждают, пакуют в пластиковые мешки или доставляют потребителю россыпью.

Пеллеты являются частью натурального круговорота СО2 в окружающей среде. Пеллеты являются экологически чистым топливом, так как при их сгорании выделяют ровно столько СО2, сколько было впитано деревом при его росте (закрытый углеродный обмен), в отличие от угля и т.д. Т.е. при сжигании пеллет количество выделяемого углекислого газа в атмосферу не превышает объем выбросов, который образовался бы путем естественного разложения древесины. Используя пеллеты, Вы сберегаете от рубки живой лес и от загрязнения отходами деревообрабатывающего производства окружающую среду. Кроме того, пеллеты относятся к возобновляемым источникам топлива, в отличие от угля, нефти и газа.

Известно, что от котельной, работающей на дизельном топливе или на угле, зачастую исходит  неприятный запах. Пеллеты при горении не выделяют запах, и, как правило, за счет высокого КПД котельного оборудования дым от пеллет практически бесцветен. За счет низкого содержания серы в пеллетах уменьшаются выбросы в атмосферу двуокиси серы, а это, в свою очередь, ведет к уменьшению количества кислотных дождей. Пеллеты также выигрывают по всем позициям у каменного угля и жидкого топлива в области выброса других вредных веществ. И если в промышленности это пока мало кого беспокоит, то иметь вокруг своего частного дома таблицу Менделеева — малое удовольствие. И даже эстетически — котельная, работающая на пеллетах, выглядит более привлекательно, чем работающая на угле или солярке.

По сравнению с другими видами топлива пеллеты не оставляют следов на поверхностях и легко убираются с помощью веника и совка. В отличии, например от жидкого топлива, утечка которого пожароопасна, рассыпанные пеллеты могут применять в качестве абсорбента пеллеты впитывают в несколько раз больше собственного веса. За счет высокой температуры при изготовлении пеллет пеллеты биологически не активны и за это их очень любят использовать в качестве наполнителя для туалетов домашних животных.

Таким образом, пеллеты как вид альтернативного топлива применяют в современных системах отопления и водоснабжения наравне с традиционными теплоносителями. А если учесть его экологические особенности и развитие производства древесных гранул в России, то в скором будущем такие аппараты будут на равных конкурировать с газовыми, мазутными, дизельными и твердотопливными котлами.

При сжигании пелет достигается КПД до 94%. По своим тепловым свойствами пелеты превосходят даже каменный уголь. Гранулы производят без использования химических укрепителей. Экологические показатели вне конкуренции: в выбросах практически отсутствует сера, эмиссия углекислого газа ниже в 10 — 50 раз, чем у любого другого вида топлива. Не содержат пыль и споры, которые вызывают аллергию у людей. Не имеют запаха, в отличие от стандартных видов топлива. При хранении топливные гранулы не самовоспламеняются от повышения температуры. Не взрывоопасны, в отличие от газа. Могут сохраняться в непосредственной близости от жилищных помещений. Не набирают влаги из воздуха, потому их высокая теплотворность не снижается со временем. Гранулы удобно транспортировать и хранить — необходимая площадь в 2 раза меньше, чем при транспортировке и хранении дров, торфобрикетов. Легко поддаются автоматизации за счет хорошей сыпучести, которая делает их удобными в использовании. Пепел, который остается при сгорании деревянных и торфяных гранул с успехом применяется как удобрение на приусадебных газонах или грядках. Является самым дешевым видом топлива на данном этапе.

Таблица 1 – Сравнительная характеристика пеллет

При сжигании 1000 кг пеллет выделяется столько же тепловой энергии как при сжигании: 1600 кг древесины; 479 м³ газа; 500 л дизтоплива; 685 л мазута.

сравнительный обзор топлива по теплоте сгорания

Когда определенное количество топлива сгорает, выделяется измеримое количество теплоты. Согласно Международной системе единиц величина выражается в Джоулях на кг или м³. Но параметры могут быть рассчитаны и в кКал или кВт. Если значение соотносится с единицей измерения топлива, оно называется удельным.

На что влияет теплотворность различного топлива? Каково значение показателя для жидких, твердых и газообразных веществ? Ответы на обозначенные вопросы подробно изложены в статье. Кроме того, мы подготовили таблицу с отображением удельной теплоты сгорания материалов – эта информация пригодится при выборе высокоэнергетического типа топлива.

Содержание статьи:

Общая информация о теплотворности

Выделение энергии при горении должно характеризоваться двумя параметрами: высоким КПД и отсутствием выработки вредных веществ.

Искусственное топливо получается в процессе переработки естественного – . Вне зависимости от агрегатного состояния вещества в своем химическом составе имеют горючую и негорючую часть. Первая — это углерод и водород. Вторая состоит из воды, минеральных солей, азота, кислорода, металлов.

По агрегатному состоянию топливо делится на жидкое, твердое и газ. Каждая группа дополнительно разветвляется на естественную и искусственную подгруппу (+)

При сгорании 1 кг такой «смеси» выделяется разное количество энергии. Сколько именно этой энергии выделится, зависит от пропорций указанных элементов — горючей части, влажности, зольности и других компонентов.

Теплота сгорания топлива (ТСТ) формируется из двух уровней — высшего и низшего. Первый показатель получается из-за конденсации воды, во втором этот фактор не учитывается.

Низшая ТСТ нужна для расчетов потребности в горючем и его стоимости, с помощью таких показателей составляются тепловые балансы и определяется КПД работающих на топливе установок.

Вычислить ТСТ можно аналитически или экспериментально. Если химический состав горючего известен, применяется формула Менделеева. Экспериментальные методики основаны на фактическом измерении теплоты при сгорании топлива.

В этих случаях применяют специальную бомбу для сжигания – калориметрическую вместе с калориметром и термостатом.

Особенности расчетов индивидуальны для каждого вида топлива. Пример: ТСТ в двигателях внутреннего сгорания рассчитывается от низшего значения, потому что в цилиндрах жидкость не конденсируется.

ТСТ устанавливается с помощью калориметрической бомбы. Сжатый кислород насыщают водяным паром. В такую среду помещают навеску топлива и определяют результаты

Каждый тип веществ имеет свою ТСТ из-за особенностей химического состава. Значения существенно разнятся, диапазон колебаний — 1 000–10 000 кКал/кг.

Сравнивая разные виды материалов, используется понятие условного топлива, оно характеризуется низшей ТСТ в 29 МДж/кг.

Теплотворность твердых материалов

К этой категории относится древесина, торф, кокс, горючие сланцы, брикетное и пылевидное топливо. Основная составная часть твердого топлива — углерод.

Особенности разных пород дерева

Максимальная эффективность от использования дров достигается при условии соблюдения двух условий — сухости древесины и медленном процессе горения.

Куски дерева распиливают или рубят на отрезки длиной до 25-30 см, чтобы дрова удобно загружались в топку

Идеальными для  считаются дубовые, березовые, ясеневые бруски. Хорошими показателями характеризуется боярышник, лещина. А вот у хвойных пород теплотворность низкая, но высокая скорость горения.

Как горят разные породы:

1. Бук, березу, ясень, лещину сложно растопить, но они способны гореть сырыми из-за низкого содержания влажности.
2. Ольха с осиной не образуют сажи и «умеют» удалять ее из дымохода.
3. Береза требует достаточного количества воздуха в топке, иначе будет дымить и оседать смолой на стенках трубы.
4. Сосна содержит больше смолы, чем ель, поэтому искрит и горит жарче.
5. Груша и яблоня легче других раскалывается и отлично горит.
6. Кедр постепенно превращается в тлеющий уголь.
7. Вишня и вяз дымит, а платан сложно расколоть.
8. Липа с тополем быстро прогорают.

Показатели ТСТ разных пород сильно зависят от плотности конкретных пород. 1 кубометр дров эквивалентен примерно 200 литрам жидкого топлива и 200 м³ природного газа. Древесина и дрова относятся к категории с низкой энергоэффективностью.

Влияние возраста на свойства угля

Уголь является природным материалом растительного происхождения. Добывается он из осадочных пород. В этом топливе содержится углерод и другие химические элементы.

Кроме типа на теплоту сгорания угля оказывает влияние и возраст материала. Бурый относится к молодой категории, за ним следует каменный, а самым старшим считается антрацит.

По возрасту горючего определяется и влажность: чем моложе уголь, тем больше в нем содержание влаги. Которая также влияет на свойства этого типа топлива

Процесс горения угля сопровождается выделением веществ, загрязняющих окружающую среду, колосники котла при этом покрываются шлаком. Еще один неблагоприятный фактор для атмосферы — наличие серы в составе топлива. Этот элемент при соприкосновении с воздухом трансформируется в серную кислоту.

Производителям удается максимально снизить содержание серы в угле. В результате ТСТ отличается даже в пределах одного вида. Влияет на показатели и география добычи. Как твердое топливо может использоваться не только чистый уголь, но и брикетированный шлак.

Наибольшая топливная способность наблюдается у коксующегося угля. Хорошими характеристиками обладает и каменный, древесный, бурый уголь, антрацит.

Характеристики пеллет и брикетов

Это твердое топливо изготавливается промышленным способом из различного древесного и растительного мусора.

Измельченная стружка, кора, картон, солома пересушивается и с помощью превращается в гранулы. Чтобы масса приобрела определенную степень вязкости, в нее добавляют полимер — лигнин.

Пеллеты отличаются приемлемой стоимостью, на которую влияют высокий спрос и особенности процесса изготовления. Использоваться этот материал может только в предназначенных для такого вида топлива котлах

Брикеты отличаются только формой, их можно загружать в печи, котлы. Оба типа горючего делятся на виды по сырью: из кругляка, торфа, подсолнечника, соломы.

У  есть существенные преимущества перед прочими разновидностями топлива:

• полная экологичность;
• возможность хранения практически в любых условиях;
• устойчивость к механическим воздействиям и грибку;
• равномерное и длительное горение;
• оптимальный размер гранул для загрузки в отопительное устройство.

Экологичное топливо — хорошая альтернатива традиционным источникам тепла, которые не возобновляются и неблагоприятно действуют на окружающую среду. Но пеллеты и брикеты отличаются повышенной пожароопасностью, что стоит учитывать при организации места хранения.

При желании, можно наладить изготовление топливных брикетов собственноручно, подробнее – в .

Параметры жидких веществ

Жидкие материалы, как и твердые, раскладываются на следующие составляющие: углерод, водород, серу, кислород, азот. Процентное соотношение выражается по массе.

Из кислорода и азота образуется внутренний органический балласт топлива, эти компоненты не горят и включены в состав условно. Внешний балласт формируется из влаги и золы.

Высокая удельная теплота сгорания наблюдается у бензина. В зависимости от марки она составляет 43-44 МДж.

Похожие показатели удельной теплоты сгорания определяются и у авиационного керосина – 42,9 МДж. В категорию лидеров по значению теплотворной способности попадает и дизельное топливо – 43,4-43,6 МДж.

Т. к. у бензина больше ТСТ, чем у дизтоплива, то у него должен быть выше и расход, и КПД. Но ДТ экономичнее бензина на 30-40%

Относительно низкими значениями ТСТ характеризуются жидкое ракетное горючее, этиленгликоль. Минимальной удельной теплотой сгорания отличаются спирт и ацетон. Их показатели существенно ниже, чем у традиционного моторного топлива.

Свойства газообразного топлива

Газообразное топливо складывается из оксида углерода, водорода, метана, этана, пропана, бутана, этилена, бензола, сероводорода и других компонентов. Эти показатели выражаются в процентах по объему.

Наибольшей теплотой сгорания отличается водород. Сгорая, килограмм вещества выделяет 119,83 МДж тепла. Но оно отличается повышенной степенью взрывоопасности

Высокие показатели теплотворной способности наблюдаются и у природного газа.

Они равны 41-49 МДж на кг. Но, например, у чистого метана теплота сгорания больше — 50 МДж на кг.

Сравнительная таблица показателей

В таблице представлены значения массовой удельной теплоты сгорания жидких, твердых, газообразных разновидностей топлива.

Из таблицы видно, что наибольшие показатели ТСТ из всех веществ, а не только из газообразных, имеет водород. Он относится к высокоэнергетическим видам топлива.

Продукт сгорания водорода — обычная вода. В процессе не выделяется топочные шлаки, зола, угарный и углекислый газ, что делает вещество экологически чистым горючим. Но оно взрывоопасно и отличается низкой плотностью, поэтому такое топливо сложно сжижается и транспортируется.

Выводы и полезное видео по теме

О теплотворности разных пород дерева. Сравнение показателей в расчете на м³ и кг.

ТСТ — важнейшая тепловая и эксплуатационная характеристика горючего. Этот показатель используется в различных сферах человеческой деятельности: тепловых двигателях, электростанциях, промышленности, при обогреве жилья и приготовлении пищи.

Значения теплотворности помогают сравнить различные виды топлива по степени выделяемой энергии, рассчитать необходимую массу горючего, сэкономить на расходах.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме теплотворности разных видов топлива? Можете оставлять комментарии к публикации и участвовать в обсуждениях – форма для связи находится в нижнем блоке.

Теплотворная способность гранул — это не имеет большого значения, не так ли?

Короткий ответ — да, но без объяснений и доказательств это не поможет. Итак, какова теплотворная способность, почему она важна и что может на нее повлиять?

Теплотворная способность (CV) — это количество энергии, выделяемое в виде тепла, когда соединение полностью сгорает с кислородом. Обычно указывается в ГДж на тонну, каждый производитель гранул показывает разную теплотворную способность.

Таким образом, чем выше значение, тем больше энергии на единицу топлива вы получите, следовательно, чем больше вырабатываемой энергии на тонну, тем меньше топлива вам нужно сжигать для того же выхода энергии и тем больше RHI на тонну вы потенциально можете заработать.

Однако, как и все в жизни, это не так просто, как искать высшую ценность; вы должны быть уверены, что сравниваете подобное с подобным. Всякий раз, когда вы сравниваете теплотворную способность гранул, необходимо убедиться, что вы сравниваете одно и то же измерение, это важно, потому что теплотворная способность может быть измерена как высшая или низшая теплотворная способность.Разница в том, что в высшей теплотворной способности содержание энергии измеряется так, как если бы энергия водяного пара была восстановлена, тогда как в низшей теплотворной способности предполагается, что энергия водяного пара теряется. Промышленность решила использовать низшую теплотворную способность в качестве подходящей единицы, поскольку она представляет собой реальный выход, а не теоретический выход.

Что влияет на CV гранул?

Содержание влаги может иметь наибольшее влияние на CV древесных гранул и на КПД вашего котла.Правило здесь — чем суше, тем лучше, но в диапазоне содержания влаги, скажем, 6-8% — любое меньшее или большее значение повлияет на качество гранул.

Различные породы древесины имеют разную выработку энергии в зависимости от объема, но должны быть схожими по тоннажу. Мы в основном используем смеси ели и лиственницы — доминирующих видов в наших местных лесах, оба из которых обладают высоким содержанием энергии.

Качество пеллет — важный фактор в энергоемкости. Мы рассматриваем плотность и мелочь как две наиболее важные переменные.Благодаря долговечности период горения оптимизируется, если гранулы не слишком плотные и не слишком мягкие. Высокое содержание мелких частиц снова влияет на горение и сокращает время горения, что означает, что энергия, получаемая от мелких частиц, эффективно теряется.

Быстрый поиск в Интернете показывает, что значения теплотворной способности доступны, но опять же, чтобы затруднить сравнение, некоторые из них указаны в МДж / кг, а другие — в кВтч / тонну, как вы проведете сравнение? Одним словом, Cheat — существует множество сайтов, которые помогают с конверсиями.

Разве это не так уж важно? Вот пример сравнения производительности, проведенного одним из наших клиентов.

Сравнение было проведено клиентом, который владеет птицефабрикой в ​​Северной Ирландии. Он принял решение попробовать недорогие гранулы, потому что небольшие изменения затрат на вводимые ресурсы существенно влияют на прибыльность в сельскохозяйственном секторе, включая производство тепла. Он провел испытание, чтобы проверить относительную стоимость тонны в энергетическом эквиваленте.Доказательства были очевидны, измеренные на счетчике тепла после учета эффективности котла, выработка энергии от «более дешевых» окатышей составила 3500 ГДж / тонну по сравнению с 4500 ГДж для окатышей Land Energy.

Эта простая проверка продемонстрировала снижение выработки энергии при использовании «недорогих» гранул на 23%. При измерении в фунтах стерлингов / ГДж «недорогие» окатыши на самом деле стоят на 13% дороже из-за более низкой производительности на тонну. Это просто сосредоточение внимания на содержании энергии — потери еще больше, если посмотреть на повышенную скорость износа котла и повышенное удаление золы, необходимое для «недорогих» пеллет.

Итак, как только вы проверите, что топливо находится в списке BSL, что оно имеет знак качества, например EN Plus, проверьте чистое значение CV. Если это неочевидно, спросите, любой уважающий себя поставщик древесных гранул будет рад ответить на ваши вопросы — подкрепленные новейшим лабораторным отчетом — и вы сможете принять решение о том, что вам больше всего подходит. экономичный источник топлива.

Энергии | Бесплатный полнотекстовый | Использование гранул растительной биомассы для производства энергии путем сжигания в специальных печах

1.Введение

Целью данного исследования было определение возможности использования гранул, изготовленных из различных видов биомассы для производства энергии, условий приготовления гранул биомассы, условий хранения биомассы, предназначенной для производства энергии, и оптимальных условий сжигания биомассы, а также возможности сведение к минимуму образования ангидридов кислот во время горения и разработка технологии подготовки золы от сжигания биомассы для естественного использования.

2. Материалы и методы

Для определения полезности гранул биомассы в качестве топлива и проверки возможности безопасного использования отходов, таких как зола, образующаяся в процессе сжигания гранул, были проведены следующие испытания : (1) подобраны оптимальные условия для хранения и сжигания пеллет из растительной биомассы; (2) была исследована теплотворная способность гранул, полученных из биомассы растений и отходов; (3) гранулы / пеллеты были произведены из золы сгорания с параметрами, позволяющими использовать их в качестве удобрений.

Материал, предназначенный для сжигания, хранился в двух типах условий. Одно хранилище представляло собой открытую площадку (АК 48), для которой регистрировались параметры микроклимата. Другим складом была закрытая территория, Лаборатория тепловых технологий (ЛТТ), с системой подогрева полов. Микроклиматические условия измерялись с помощью измерителя параметров микроклимата Fluke 975, предназначенного для измерения эффективности систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также проверки на утечки угарного газа во всех типах зданий.

Свойства плавления золы (точки размягчения, плавления и текучести) были определены с использованием стандартных процедур CEN / TS 15370-1: 2006 (Твердое биотопливо: Метод определения поведения золы при плавлении; Часть 1: Метод характеристических температур).

Чтобы определить, можно ли гранулировать золу биомассы, было проведено исследование чистого материала и следующих смесей этого материала с бентонитом в качестве связующего:

• 955 г золы + 45 г бентонит,

• 910 г золы + 90 г бентонита,

• 775 г золы + 225 г бентонита.

Y = a + b ₁ × X ₁ + b ₂ × X ₂ +… + b _p × X _p .

(1)

В уравнении (1) коэффициенты регрессии (b ₁ , b ₂ ,…, b _p ) представляют независимые вклады каждой из независимых переменных в предсказание зависимой переменной. Наилучший прогноз выражается линией регрессии, а отклонение данной точки от этой линии определяется остаточным значением.Качество прогнозирования зависимой переменной зависит от дисперсии остаточных значений вокруг линии регрессии относительно общей вариации. Меньшая дисперсия означает лучшее качество прогноза. В практических приложениях мы используем коэффициент детерминации для оценки качества прогноза, который мы определяем как дополнение к единству дисперсии остаточных значений. Следовательно, значение коэффициента детерминации является показателем соответствия модели имеющимся данным.Все расчеты были выполнены с использованием базовой статистики и множественного регрессионного анализа, доступного в программе Statistica 13.3 TIBCO (3307 Hillview Avenue, Пало-Альто, Калифорния, США).

Влияние добавок на физические и термические характеристики древесных гранул: обзор

Добавки играют важную роль в характеристиках древесных гранул и представляют большой интерес, поскольку они действуют как связующие вещества для сырья биомассы. В прошлых исследованиях сообщалось об использовании лигносульфоната, доломита, крахмалов, картофельной муки и кожуры, а также некоторых моторных и растительных масел в качестве добавок для производства древесных гранул.В данной статье представлен обзор имеющихся исследований по влиянию различных добавок на физические и термические характеристики древесных гранул. Было обнаружено, что добавки лигносульфоната и крахмала улучшают механическую прочность, но имеют тенденцию к снижению теплотворной способности древесных гранул. Присадки к моторным и растительным маслам минимально повышают теплотворную способность, но значительно увеличивают выбросы окиси углерода. Добавки кукурузного крахмала и доломита также значительно увеличивают выбросы окиси углерода. Чтобы производить древесные гранулы с желаемыми физическими и термическими характеристиками, следует использовать подходящую добавку с правильным материалом биомассы.

1. Введение

Правительство Канады продвигает использование чистой энергии; соответственно, правительства провинций наметили планы полностью отказаться от угля в ближайшем будущем [1]. Однако, по данным Международного энергетического агентства, в 2009 году энергия на базе древесины, которая считается чистой, составляла лишь 4% от общих поставок первичной энергии в Канаде [2]. Древесные пеллеты стали очень успешным возобновляемым источником топлива для производства энергии, главным образом благодаря их многочисленным полезным характеристикам, включая высокую плотность и теплотворную способность, низкое содержание влаги и относительное удобство транспортировки и хранения.Древесные пеллеты — это древесное топливо, производимое из уплотненных опилок и других древесных отходов [3]. Древесные пеллеты высшего класса, используемые в быту, имеют диаметр мм и длину 3,15–40 мм (стандарты ЕС) [4], а также диаметр и длину 5,84–7,25 мм (стандарты США) [5].

Канада становится одним из мировых лидеров по производству древесных гранул. Производственные мощности по производству древесных гранул в Канаде выросли с 300 000 тонн в 1997 году до 2,93 миллиона тонн в 2011 году [6, 7]. Этот рост частично объясняется политикой Европейского Союза (ЕС) по продвижению возобновляемых источников энергии, поскольку 90% от общего объема производства пеллет в Канаде идет за границу, в то время как внутреннее использование является чрезвычайно низким [8].Цена на древесные гранулы в Европе колеблется от 215 до 275 долларов США за тонну, в то время как на рынке Северной Америки средняя розничная цена на бытовую продукцию колеблется от 175 до 250 долларов США за тонну [9]. Заводы по производству древесных гранул присутствуют почти во всех провинциях Канады, но большая часть производства гранул приходится на Западную Канаду (Британская Колумбия и Альберта).

Качество древесных гранул определяется несколькими ключевыми параметрами, включая содержание влаги (MC), теплотворную способность, количество мелких частиц, механическую прочность, плотность частиц, содержание золы и температуру плавления золы.Значения этих параметров определены в стандартах prEn 14961-1 (ЕС) и PFI (Соединенные Штаты Америки). На значения этих физических и термических параметров влияет использование различных связующих веществ или добавок при производстве древесных гранул. Согласно стандартам ЕС, добавки, улучшающие качество топлива, снижающие выбросы или повышающие эффективность горения, могут составлять максимум 2% от общей массы древесных гранул [10]. Наиболее часто используемые добавки — это лигносульфонат, крахмал, доломит, кукурузная или картофельная мука и некоторые растительные масла [4].Эти связующие агенты или добавки также влияют на экономику производства конечного продукта.

Лигносульфонат представляет собой водорастворимый анионный полиэлектролитный полимер, который получается как побочный продукт процесса варки сульфита древесины [11]. Лигносульфонаты используются в кормах для животных и считаются наиболее эффективными и популярными связующими веществами для древесных гранул. Обычно для эффективного связывания древесных гранул используется от 1% до 3% лигносульфонатов [12]. Крахмал образуется из двух полимеров, амилозы, линейного полисахарида, и амилопектина, большого сильно разветвленного полисахарида, и его получают в различных формах и размерах гранул при разделении злаков или трубок на белковые и волокнистые компоненты [13].Форма и размер гранул крахмала влияют на его распределение в древесном материале и, следовательно, влияют на истирание гранул. Другие добавки, такие как растительное масло или доломит, добавляются для лучшей смазки во время процесса гранулирования [14, 15]. Связующие агенты обычно добавляют в производственный процесс либо непосредственно перед этапом прессования основной матрицы в пилотной машине для гранулирования [16], либо в виде непрерывного потока сырья на шнек коллектора перед буферным бункером смесителя [17].

Связующие вещества также влияют на потребление энергии и использование воды в процессе производства древесных гранул. Было обнаружено, что кукурузный крахмал и лигносульфонат являются лучшими добавками с точки зрения энергопотребления на единицу продукции древесных гранул по сравнению с другими добавками [17, 18]. Без добавок удельный расход энергии на производство древесных пеллет из тополя составил 138 кВтч на тонну сухого вещества [18]. Значение удельного энергопотребления значительно снизилось до 79 кВтч на тонну сухого вещества за счет добавления 2.5% кукурузного крахмала, до 128 кВтч на тонну сухого вещества путем добавления 2,5% лигносульфоната и до 106 кВтч на тонну сухого вещества путем добавления 5% лигносульфоната [18]. Более низкий удельный расход энергии при использовании крахмала в качестве добавки обусловлен смазывающей способностью крахмала. Вода добавляется к сырью перед процессом гранулирования, чтобы получить оптимальное содержание влаги. Использование добавок влияет на количество воды, необходимое в процессе производства древесных гранул. Например, использование доломита в качестве добавки значительно увеличивает потребление воды, тогда как пшеничный крахмал не оказывает большого влияния на потребление воды [15].

Таким образом, прошлые исследования показывают, что добавки и связующие вещества влияют на все основные характеристики древесных гранул. Целью данного исследования является обобщение экспериментальных данных, касающихся влияния добавок и связующих веществ на физические и термические характеристики древесных гранул. Этот обзор литературы помогает определить потребность в дальнейших исследованиях по поиску смесей добавок и различного сырья для производства древесных гранул с лучшими физическими и термическими характеристиками, чтобы древесные гранулы оставались конкурентоспособными в качестве варианта возобновляемой энергии.

2. Физические характеристики

Физические характеристики, рассматриваемые в этом исследовании, включают (i) содержание влаги, (ii) плотность частиц и механическую прочность, и (iii) насыпную плотность и размер гранул.

2.1. Содержание влаги

MC выражается в процентах от исходной массы образца и сильно влияет на другие параметры древесных гранул, такие как теплотворная способность, эффективность сгорания, долговечность гранул и насыпная плотность. Различные добавки требуют разного количества MC в сырье для эффективного связывания материала.Использование крахмала в качестве связующего требует содержания MC в сырье от 12,5% до 13,0%, тогда как для лигносульфоната требуются значения MC от 9,0% до 10,5% для процесса гранулирования [18]. Когда для изготовления древесных гранул используются добавки, они уменьшают конечную MC древесных гранул. Например, древесные гранулы, изготовленные из стандартного сырья (с 9,3% MC) и 1% или 2% смеси лигносульфоната (с 8% MC), дают конечное MC гранул, равное 5,9% [17]. Однако при увеличении дозировки лигносульфоната до 2.5%, 5% и 7%, он не оказывает значительного влияния на конечную MC древесных гранул [18]. В случае смешивания 5% остатков картофельной кожуры (с 77,8% MC) и сухого сырья (с 3,3% MC) полученные древесные гранулы содержат 2,9% MC [17]. Использование крахмала значительно снижает количество конечных древесных гранул MC. Шталь и др. [13] обнаружили, что когда сырье (с 12,1% MC) было смешано с 1% пшеничного крахмала и таким же количеством окисленного кукурузного крахмала, конечный гранулированный MC уменьшился до 7,6%. Увеличение доз пшеничного и кукурузного крахмала еще больше снижает MC гранул [13].Интересно, что если лигносульфонат и кукурузный крахмал добавляются одновременно (1% лигносульфоната и 1%, 2%, 3% или 4% кукурузного крахмала), MC в готовых древесных гранулах уменьшается только на 0,5% [18].

Из вышеупомянутой литературы ясно, что добавление крахмала оказывает более сильное влияние на снижение MC конечных древесных гранул по сравнению с лигносульфонатом. Однако слишком много крахмала сделает конечный продукт очень сухим. Конечная MC древесных гранул очень важна, поскольку она влияет не только на теплотворную способность, но также на долговечность и истираемость продукта.Ли и Лю [19] сообщили, что гранулы хорошего качества имеют MC от 6% до 12%. Уилсон [20] обнаружил, что самый высокий индекс прочности гранул с образцами красного дуба имеет MC 10%. Другие исследования также показали, что древесные гранулы с содержанием MC от 9% до 14% являются наиболее прочными и устойчивыми к истиранию [21, 22].

2.2. Плотность частиц и механическая прочность

В таблице 1 представлены плотность частиц и механическая прочность гранул тополя с различными добавками и удельная площадь поверхности гранулирования.Плотность частиц — это отношение массы образца к его объему, включая объем пор [23]. Плотность отдельных гранул варьируется и зависит от давления упаковки древесных гранул и породы древесины. Чрезвычайно высокая плотность не способствует полноте сгорания, поскольку доступ кислорода невозможен, когда деревянные элементы очень плотно упакованы, и, следовательно, ухудшает процесс горения. Эти параметры прочности особенно важны при хранении и транспортировке древесных гранул на большие расстояния, так как важно минимизировать образование пыли и трещин при хранении и транспортировке.Эти параметры отсутствуют в стандартах prEN 14961-2 и PFI [4, 5]. Однако, согласно немецким и австрийским стандартам, плотность одной окатыши должна составлять от 1000 до 1400 кг / м 2 ³ [24].

Механическая износостойкость определяется как сопротивление истиранию, а механическая прочность — как сопротивление сжатию и удару [25].По европейским стандартам механическая прочность гранул высокого класса должна быть не менее 97,5%, а по стандарту PFI — не менее 96,5% [4, 5]. MC, размер частиц и химический состав сырья влияют на механическую прочность древесных гранул [20]. Механическая прочность древесных гранул стабильна при значениях MC от 9% до 14% [21], а влияние истирания исчезает при значениях MC от 8% до 12% [19]. Если MC сырья меньше 7%, гранулы не будут иметь необходимых прочностных характеристик, так как лигнин не будет иметь достаточно влаги для образования прочной связи с частицами гранул.

Mediavilla et al. [18] провели сравнительное исследование для анализа влияния различных добавок (лигносульфонат, кукурузный крахмал и их различные комбинации) на плотность частиц и механическую прочность при одинаковых начальных условиях (одно и то же сырье, одинаковая дозировка добавки, одинаковые MC и та же степень сжатия). Плотность частиц варьировалась от 960 кг / м ³ до 1130 кг / м ³ , а механическая износостойкость варьировалась от 93,2% до 98,8% для различных добавок и их комбинаций.Добавление лигносульфоната привело к более высокой механической прочности по сравнению с добавлением кукурузного крахмала.

Nosek et al. [26] также обнаружили, что использование добавок (таких как моторное масло, кукурузный крахмал, карбонат натрия, мочевина, растительное масло и доломит) в дозировке 0,5% снижает плотность частиц древесных гранул. Наиболее сильное влияние на снижение плотности частиц древесных гранул было обнаружено при использовании кукурузного крахмала и доломита в качестве добавки [26]. Используя мягкую древесину в качестве сырья, Кофман [14] обнаружил, что добавление 1% и 2% связующих веществ (лигносульфонат и картофельная мука) увеличивает механическую прочность древесных гранул примерно с 96% до 98%.Добавление 1% картофельной муки улучшило механическую прочность больше, чем добавление 1% лигносульфоната; однако 2% дозировка любой из добавок дает тот же результат [17]. Шталь и др. (2012) также обнаружили, что добавление крахмала увеличивает механическую прочность древесных гранул [13]. Все типы крахмала (нативный пшеничный крахмал, окисленный кукурузный крахмал, нативный картофельный крахмал и окисленный картофельный крахмал) помогают повысить механическую прочность по мере увеличения дозировки крахмала. Добавление 2,8% окисленного кукурузного крахмала имело лучший общий эффект среди всех крахмалов, при этом индекс механической прочности увеличился с 93.От 6% (самородная древесина) до 98,1%.

2.3. Насыпная плотность и размер гранул

Насыпная плотность — это параметр, который напрямую влияет на затраты на хранение и транспортировку, поскольку более высокая насыпная плотность способствует компактности продукта в транспортной таре. Объемная плотность зависит от размера гранул (длины и диаметра), плотности отдельных гранул и содержания влаги. Размер гранулы дополнительно влияет на прочность гранулы, поскольку более длинная гранула может быть легко сломана по сравнению с более короткой. Насыпная плотность гранул диаметром 6 мм (со средней плотностью частиц 1764 кг / м ³ ) составляет 609 кг / м ³ , по сравнению с насыпной плотностью гранул диаметром 8 мм (со средней плотностью частиц 1687 кг / м ³ ), что составляет 621 кг / м ³ [27].Размер (длина) пеллет также влияет на эффективность горения. Sikanen и Vilppo (2012) обнаружили, что температура горения древесных гранул снижается на 31%, а температура дымовых газов — на 25%, когда длина гранул увеличивается с 5,8 мм до 13,1 мм [28]. Было обнаружено, что использование связующих веществ в качестве добавок влияет на длину гранул. Шталь и др. (2012) обнаружили, что добавка крахмала значительно увеличивает длину древесных гранул, когда не используется режущее лезвие [13]. Сырье с большим размером частиц и более высоким содержанием MC снижает насыпную плотность продукта, в то время как более высокие температуры и давление процесса увеличивают насыпную плотность [12].Табил и др. (2011) и Samuelsseon et al. (2012) также обнаружили обратную отрицательную зависимость между влажностью и насыпной плотностью [21, 29]. Насыпная плотность пеллет из хвойных пород увеличивается на 20–25 кг / м 2 ³ при добавлении 5% коровых добавок [30]. Это связано с тем, что кора содержит в 8–10 раз больше металлов, таких как алюминий, железо и натрий, чем в стволовой древесине. Другие добавки, такие как лигносульфонат и различные типы крахмала, снижают содержание влаги в древесных гранулах, тем самым увеличивая объемную плотность продукта.

3. Тепловые характеристики

Тепловые характеристики, рассматриваемые в этом исследовании, включают (i) теплотворную способность, (ii) содержание золы, температуру плавления и элементный состав золы, и (iii) образование выбросов.

3.1. Теплотворная способность

Теплотворная способность (теплотворная способность) является наиболее важной характеристикой древесных гранул, поскольку более высокая теплотворная способность означает более высокую выработку энергии из того же количества продукта и, следовательно, более низкие затраты для потребителя. Теплотворная способность выражается либо как низкая теплотворная способность (LHV), либо как высокая теплотворная способность (HHV).LHV определяет максимальное количество выделяемого тепла без учета теплоты парообразования, тогда как HHV — это количество тепла, производимое при полном сгорании топливного блока. Теплотворная способность (килоджуль / грамм) связана с концентрациями углерода, водорода, кислорода, серы, азота и золы, присутствующих в образце древесных гранул, и рассчитывается с использованием следующего уравнения [31]: где C, H, O, A, S и N представляют собой массовые доли углерода, водорода, кислорода, золы, серы и азота соответственно.HHV положительно связан с концентрацией углерода, водорода и серы, но отрицательно связан с концентрацией азота и кислорода. Следовательно, если биомасса, используемая для производства пеллет, получена из азотфиксирующих видов (например, ольхи), теплотворная способность этих древесных пеллет будет намного ниже. Также известно, что древесная кора содержит больше азота, чем древесина [32, 33]. Древесина хвойных пород в целом имеет более высокую теплотворную способность, чем древесина твердых пород [34]. Средняя высшая теплотворная способность древесины — 20.25 МДж / кг [4]. Присутствие лигнина также увеличивает теплотворную способность древесной биомассы [35]. На теплотворную способность также влияет теплопроводность, которая зависит от теплопроводности во время хранения гранул [36, 37]. Добавки (лигносульфонат, картофельная мука и остатки картофельной кожуры) существенно не влияют на теплотворную способность древесных гранул [17]. Однако дозировка 0,5% моторного масла и растительного масла увеличивает теплотворную способность, а добавка 0,5% кукурузного крахмала снижает теплотворную способность примерно на 0.5 МДж / кг [26].

3.2. Содержание золы, точка плавления золы и элементный состав

Содержание золы — это процентное содержание золы, присутствующей в древесных гранулах, по отношению к массе топлива. Высокое содержание золы снижает эффективность печи, и печь требует более частой чистки. Согласно стандарту ЕС зольность древесных гранул премиум-класса должна быть менее 0,7%, а PFI определяет этот параметр менее 1% [4, 5]. Куокканен и др. (2011) обнаружили, что добавка 1% картофельной муки не влияет на зольность, но 2% -ная дозировка той же добавки увеличивает зольность с 0.От 5% (натуральная древесина) до 0,6%. Добавление 0,5% и 3% доломита также увеличивает зольность по сравнению с эталонным образцом [15, 17]. Когда лигносульфонат используется в концентрациях 1% и 2%, содержание золы в древесных гранулах увеличивается с 0,5% (природная древесина) до 0,6% и 0,8% соответственно [17]. Однако добавка 0,5% пшеничного крахмала в два раза значительно снизила золообразование [15].

На температуру плавления золы влияет химический состав биомассы, используемой для производства древесных гранул.Концентрации кальция и магния в биомассе увеличиваются, а концентрации калия и натрия в биомассе снижают температуру плавления золы древесных гранул [4, 38, 39]. Низкая температура плавления золы может привести к проблемам, связанным с золой, таким как образование шлаков и отложений в камере сгорания [40, 41], что потребует частого обслуживания печи на древесных гранулах. Согласно стандарту ЕС температура плавления золы должна быть выше 1200 ° C [42]. Высокие концентрации хлора, калия и натрия также увеличивают вероятность коррозии внутренних компонентов печи или котельной системы.

Добавки изменяют элементный состав древесных гранул, тем самым влияя на поведение температуры плавления золы. Добавка лигносульфоната в дозировке 1% и 2% увеличивает содержание натрия с 0,03 г / кг (сухой вес) в натуральной древесине до 0,1 г / кг и 0,12 г / кг, соответственно, и увеличивает содержание кальция с 0,63 г / кг (сухой вес). в самородной древесине до 1,13 г / кг и 1,5 г / кг соответственно. Содержание серы также увеличивается в 10 и 20 раз соответственно при добавлении 1% и 2% добавки лигносульфоната [17].Сера вызывает серьезную проблему из-за накопления сульфатов на теплопередающих поверхностях камеры сгорания [35]. Сульфирование лигнина также вызывает увеличение выбросов [43]. Однако значительного изменения содержания калия при добавлении лигносульфоната не наблюдалось [17]. Nosek et al. (2011) обнаружили, что добавка 0,5% доломита значительно увеличивает температуру плавления золы с 1200 ° C (природные окатыши) до примерно 1500 ° C, в то время как другие добавки не оказали значительного влияния на температуру плавления золы. Однако на температуру плавления золы значительно влияет добавка коры [26].5% добавки коры повысило температуру плавления золы (1230 ° C) гранул из чистой древесины (сосна обыкновенная) до 1567 ° C [30]. Кора также содержит большие концентрации кремния (Si) для защиты. В то время как концентрация Si составляет около 150 мг / кг в древесном стволе, она достигает 2000 мг / кг в коре хвойных пород и 10 000 мг / кг в коре лиственных пород [44]. Si образует силикаты калия при высокой температуре, что снижает полноту сгорания древесных гранул [45, 46].

3.3. Образование выбросов

Древесное топливо считается возобновляемым источником энергии и может помочь снизить уровни концентрации CO в атмосфере Земли ₂ , если оно заменяет ископаемое топливо для производства энергии [43, 47].Выбросы парниковых газов при производстве и сжигании древесных гранул намного ниже, чем при сжигании ископаемого топлива [48, 49]. Однако древесные гранулы нельзя рассматривать как нейтральный источник энергии CO ₂ [50]. Выбросы углерода для древесных гранул выше, чем для древесной щепы из-за дополнительной энергии, потребляемой на этапах производства древесных гранул, таких как сушка и гранулирование. Количество выбросов CO ₂ варьируется от 30 кг / МВтч до 106 кг / МВтч и зависит от вида используемой биомассы, ее источника и метода сушки и гранулирования [47].Было обнаружено, что использование добавок в древесные гранулы еще больше увеличивает выбросы парниковых газов. Например, добавление лигносульфоната значительно увеличивает содержание серы [14], что приводит к увеличению выбросов [24, 51]. Хотя добавление кукурузного крахмала (0,3% и 0,5%) и доломита (0,1%) снижает выбросы с 6 мг / м³ до 4 мг / м³, эти добавки значительно увеличивают выбросы окиси углерода (CO) [26]. Гранулы без добавок выделяют около 250 мг / м³ выбросов CO, тогда как гранулы с 0.3% добавки кукурузного крахмала выделяют около 550 мг / м³ CO, а с 0,5% добавки доломита выделяют около 700 мг / м³ CO [26]. Однако существенного влияния на выбросы не обнаружено [26].

4. Выводы

Целью данного исследования было обобщить текущее состояние литературы, касающейся влияния добавок и связующих веществ на физические и термические характеристики древесных гранул. Физические характеристики, рассматриваемые в этом исследовании, включают (i) содержание влаги, (ii) плотность частиц и механическую прочность, и (iii) насыпную плотность и размер гранул; в то время как рассматриваемые тепловые характеристики включают (i) теплотворную способность, (ii) содержание золы, температуру плавления золы и элементный состав, и (iii) образование выбросов.Выводы этой статьи можно резюмировать следующим образом.

Добавки действуют как смазка, увеличивают производительность и снижают потребление энергии на единицу продукции древесных гранул. Добавки крахмала снижают конечную влажность больше, чем добавки лигносульфонатов. Однако слишком много крахмала сделает конечный продукт чрезвычайно сухим, что отрицательно скажется на механической прочности древесных гранул. Добавки лигносульфонатов обеспечивают наилучшие показатели механической прочности древесных гранул, но не обладают высокой плотностью частиц.Добавки, такие как моторное масло, кукурузный крахмал, карбонат натрия, мочевина, растительное масло и доломит, уменьшают плотность частиц древесных гранул. Однако добавки кукурузного крахмала и доломита являются наиболее эффективными для снижения плотности частиц древесных гранул. Все типы крахмала (нативный пшеничный крахмал, окисленный кукурузный крахмал, нативный картофельный крахмал и окисленный картофельный крахмал) повышают механическую прочность древесных гранул, с лучшими результатами по механической прочности, полученными при добавлении окисленного кукурузного крахмала.

Лигносульфонат не влияет на теплотворную способность древесных гранул, но значительно увеличивает содержание натрия и серы и, как следствие, увеличивает выбросы. Присадки к моторным и растительным маслам минимально повышают теплотворную способность, а добавки кукурузного крахмала и доломита снижают теплотворную способность древесных гранул. Добавка пшеничного крахмала значительно снижает образование золы, но добавка доломита увеличивает образование золы, а также температуру плавления золы при сгорании древесных гранул.Добавки кукурузного крахмала и доломита значительно увеличивают выбросы окиси углерода. Таким образом, каждая добавка имеет уникальные физические и термические характеристики при использовании с различными материалами биомассы. Требуются дальнейшие исследования для определения смесей добавок и различного сырья для производства древесных гранул, имеющих желаемые физические и термические характеристики, чтобы древесные гранулы оставались конкурентоспособными в качестве варианта возобновляемой энергии.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Физические, механические и энергетические характеристики древесных пеллет, полученных из трех распространенных тропических пород

Реферат

Предпосылки

Потребность в источниках энергии с низкими выбросами парниковых газов и устойчивым производством стимулирует поиск альтернативных источников биомассы.Однако использование топлива из биомассы сталкивается с проблемой хранения, транспортировки и более низкой плотности энергии. Значения низкой плотности могут отрицательно повлиять на плотность энергии, что приведет к увеличению затрат на транспортировку и хранение. Использование гранул в качестве альтернативного источника биомассы — это способ уменьшить объем биомассы за счет уплотнения, что улучшает их энергетическое качество. Они производятся из разнообразных ресурсов биомассы и в основном из древесных материалов. Во всех случаях важно оценить характеристики топлива, чтобы определить их пригодность для системы отопления и управляемость.

Методы

Настоящее исследование определяет и сравнивает данные экспресс-анализа, теплотворную способность, физико-механические свойства древесных гранул, полученных из обычных тропических видов Acacia wrightii , Ebenopsis ebano и Havardia pallens . Данные были получены для гранул, полученных из чипов каждого вида, собранных на экспериментальной плантации, и проанализированы с помощью дисперсионного анализа и теста Краскела-Уоллиса с уровнем значимости 0,05.

Результаты

Результаты по диаметру, длине и соотношению длина / диаметр не показали статистических различий ( p > 0.05) среди видов. Acacia wrightii показала самую высокую плотность (1,2 г / см ³ ). Значения оставшейся массы и испытания на сжатие показали статистические различия ( p = 0,05) между видами. Havardia pallens оказался более устойчивым к сжатию, чем A. wrightii и Ebenopsis ebano . Статистические различия ( p <0,01) также наблюдались для летучих веществ и теплотворной способности. E. ebano имеет самое низкое содержание летучих веществ (72%), самую высокую теплотворную способность (19.6 МДж / кг), а также связанного углерода (21%).

Обсуждение

Гранулы изученных видов имеют высокую плотность энергии, что делает их пригодными как для коммерческих, так и для промышленных систем отопления. Гранулы с низким сопротивлением сжатию имеют тенденцию легко разрушаться из-за адсорбции влаги. Полученные процентные значения индекса устойчивости были выше 97,5%, что свидетельствует о том, что исследованные гранулы представляют собой высококачественное биотопливо. Приблизительные значения анализа также указывают на хорошие параметры сгорания.Пеллеты из Acacia wrightii и Ebenopsis ebano являются более подходящими источниками сырья для энергетических целей из-за их высокой плотности, теплотворной способности, низкой зольности, а также соответствия большинству международных параметров качества.

Ключевые слова: Биоэнергетика, Физико-механические свойства, Приблизительный анализ, Древесные гранулы, Тропические породы

Введение

Современное развитие общества обеспечивает повышение уровня комфорта для людей, что неизбежно ведет к увеличению потребления энергии во всех его формах. (Ван Дурен и др., 2015), который требует постоянного и постоянного снабжения (Song et al., 2015). Подсчитано, что от 80% до 85% мирового потребления энергии приходится на ископаемое топливо (BP, 2013), которое вызывает выбросы парниковых газов и глобальное потепление; Кроме того; их запасы ограничены, и в конечном итоге они будут исчерпаны. Поэтому важно разработать новую энергетическую политику, направленную на снижение уровня потребления энергии и воздействия на окружающую среду, связанного с использованием ископаемого топлива.

Биомасса — это чистый источник энергии, использование которого подразумевает снижение энергетической зависимости ископаемого топлива (Antolín, 2006).Таким образом, энергия биомассы является многообещающей альтернативой таким ограниченным запасам ископаемого топлива, как уголь, нефть и газ (Zhao et al., 2012), поскольку естественные экосистемы производят более 230 миллиардов тонн биомассы ежегодно, из которых только четверть (24 %) используется для удовлетворения основных потребностей и промышленного производства, в результате чего остается 76% общей биомассы, которая, таким образом, может стать живым «зеленым» источником углерода для поставки или частичной замены «черного» ископаемого топлива, которое в настоящее время поддерживает промышленно развитую экономику (ETC Группа, 2010).Однако одна из проблем, стоящих перед энергетической отраслью, заключается в том, как хранить большие количества топлива из биомассы, необходимого для тепловых электростанций (Craven et al., 2015). Более того, биомассы представляют собой рассеянные ресурсы с более низкой плотностью энергии (Hu et al., 2014), и для практического применения в крупномасштабных приложениях их необходимо сначала предварительно обработать измельчением, сушкой и прессованием (Chen, Peng & Bi, 2015), чтобы они были сухими и плотными с более высокой плотностью энергии.

Затем уплотнение появляется как способ производства твердого биотоплива, легко транспортируемого, управляемого и хранимого, с оптимальным коммерческим качеством.Топливо из плотной биомассы, такое как гранулы, является предпочтительным, поскольку оно обеспечивает лучшую экономическую жизнеспособность для транспортировки, хранения и обработки, чем другие виды биотоплива (Tauro et al., 2018). Согласно Patzek & Pimentel (2007), их легко обрабатывать, транспортировать на большие расстояния и они относительно безопасны. Кроме того, древесные гранулы являются эффективным источником энергии биомассы, что важно, поскольку ископаемое топливо вносит значительный вклад в выбросы CO ₂ (Thomson & Liddell, 2015), тогда как гранулы горят чисто и, таким образом, создают меньше выбросов, загрязняющих воздух, как объясняет Коволлик (2014) с концепцией нейтрального углерода по сравнению с другими источниками энергии для сжигания тепла.Многие ученые и организации считают, что если усилия по развитию возобновляемых источников энергии будут продолжены, к 2050 году возобновляемые источники энергии будут обеспечивать около 30% мировой потребности в энергии, и значительная часть этой энергии может поступать из древесных пеллет (Guo, Song & Buhain, 2015). которые менее дороги, чем ископаемое топливо, такое как нефть, сжиженный нефтяной газ и электрические системы, особенно потому, что древесные гранулы имеют более высокое содержание энергии, чем нефть (Thomson & Liddell, 2015). Кроме того, производство древесных гранул очень рентабельно, поскольку сырье относительно дешево, а фабрики могут работать автоматически, при этом требуется всего несколько сотрудников (Lu & Rice, 2010).Высокая доступность этих древесных гранул и низкая цена на сырье делают их стоимость более стабильной, что особенно позитивно, поскольку цены на ископаемое топливо сильно колеблются (Roh, 2016).

Таким образом, древесина как первичный источник энергии отвечает имеющимся данным и потребности в энергии; это особенно актуально во время глубокого экономического кризиса, который заставил многих переосмыслить стратегии будущего (Brian Vad, Lund & Karlsson, 2011). Таким образом, использование древесных гранул является устойчивой альтернативой энергии (Mola-Yudego, Selkimaki & Gonzalez-Olabarria, 2014; Sgarbossa et al., 2015), что представляет собой позитивную глобализацию богатства и создание рабочих мест на местном уровне. Это привело к резкому росту спроса на древесные гранулы в Европе и Северной Америке (Heinimo & Junginger, 2009), так что они производятся из различных ресурсов биомассы, таких как древесные отходы, энергетические леса и виноградные выжимки (Cespi et al., 2014; Dwivedi et al., 2014). Таким образом, гранулирование можно рассматривать как вариант решения проблемы избыточных отходов, обычно образующихся при агропромышленной и лесной деятельности (IRENA, 2013).

В тропических условиях выращиваются многие сельскохозяйственные и лесные культуры, производящие большое количество лигноцеллюлозных отходов (Ulloa et al., 2004), которые можно использовать в качестве топлива или источника энергии (Sekyere et al., 2004) путем гранулирования. Однако, прежде чем эти древесные гранулы можно будет использовать, важно сначала оценить их топливные характеристики, взяв в качестве эталона некоторые стандарты, чтобы обеспечить их единообразие, снизить рыночные барьеры и создать поток продукции, в котором это биотопливо может быть продано между производителями и потребителями. независимо от страны или региона (Cabral et al., 2012). Это напрямую связано с физическими, механическими и химическими свойствами, которые определяют качество уплотненной биомассы при транспортировке и хранении, а также их энергоемкость. Таким образом, в этом исследовании тестируются и охарактеризованы три распространенных тропических вида, чтобы сравнить и определить пригодность их гранул в соответствии с международными стандартами и требованиями конечного пользователя на основе системы нагрева и характеристик обращения.

Материалы и методы

Происхождение сырья и производство пеллет

Четыре дерева каждого вида Acacia wrightii, Ebenopsis ebano и Havardia pallens были срублены с экспериментальной плантации, созданной на северо-востоке Мексики (Ngangyo-Heya et al., 2016). Материал измельчали, а затем измельчали ​​до частиц длиной менее 4 мм. Гранулы получали на прессе с длиной канала сжатия 8 мм и диаметром канала 6 мм без добавления связующих добавок для получения гранул производительностью 400 кг / ч. Гранулы охлаждали и оставляли в пластиковых пакетах в лабораторных условиях для проведения физико-химических испытаний.

Физические свойства

Характеристики пресса для гранулирования и древесных частиц влияют на физические свойства гранул, такие как длина, диаметр и плотность.Диаметр гранулы определяется размером матрицы, а длина гранулы определяется расстоянием между тарелкой и ножом, помещенным в чашу; однако плотность частиц зависит от условий гранулирования и характеристик древесных частиц. Диаметр и длину гранул измеряли штангенциркулем для 50 образцов каждого вида, а плотность частиц определяли отношением массы к объему согласно формуле. (1). Все значения были средними для 50 образцов каждого вида.

, где D = плотность частиц (г / см ³ ), m = масса гранулы (г), V = объем гранулы (см ³ ).

Механические свойства

Сопротивление сжатию при диаметральной нагрузке определяли для 20 образцов каждого вида с помощью универсальной испытательной машины (Instron 300Dx; Instron, Норвуд, Массачусетс, США), гранулу помещали между двумя плоскими и параллельными плитами, и увеличивающаяся нагрузка прикладывалась с постоянной скоростью 2 мм / мин до тех пор, пока таблетка не разрушилась из-за растрескивания или торможения в соответствии с испытанием, установленным Nielsen, Holm & Felby (2009).

Ударопрочность, также известная как «сопротивление падению» или «сопротивление разрушению», использовалась для определения безопасной высоты производства гранул (Kaliyan & Morey, 2009; Pietsch, 2008).Индекс ударопрочности (IRI) был получен из общего числа кусочков гранул, полученных после четырехкратного падения каждой из 20 гранул каждого вида с высоты 1,8 м. Данные были рассчитаны в соответствии с формулой. (2), разработанный Ричардсом (1990).

I R I = 100 × N ∕ n

(2)

Где: IRI = индекс ударопрочности, N = количество капель, n = общее количество штук после четырех капель.

Процент остаточной массы был определен из веса общего количества кусочков гранул, полученных из четырех капель, деленного на начальный вес гранулы, умноженного на 100 в соответствии с уравнением. (3).

где: RW, = остаточная масса (%), Wnp, = общий вес кусков, полученных после четырех падений, WN = вес исходного куска гранулы.

Приблизительный анализ и производство энергии

Содержание влаги (%), летучих веществ (%) и зольности (%) определялось в соответствии со стандартами Испанской ассоциации стандартизации (UNE) (2010a), Испанской ассоциации стандартизации (UNE). ) (2010b), Испанская ассоциация по стандартизации (UNE) (2009), соответственно.Содержание фиксированного углерода рассчитывали путем вычитания суммы летучих веществ, влажности и зольности из 100. Полную теплотворную способность гранул рассчитывали по формуле. (4) установлено Parikh, Channiwala & Ghosal (2005).

G C V = 0,3536 F C + 0,1559 V M — 0,0078 A

(4)

Где, GGVCal / кг), FC = Связанный углерод (%), VM = Летучие вещества (%), A = Зола (%).

Статистический анализ

Были определены средние значения данных и значения стандартной ошибки для свойств гранул, полученных из трех изученных видов, нормальность для всех переменных была подтверждена Шапиро-Уилком. Данные в процентах были преобразованы с использованием функции квадратного корня арксинуса для разработки сравнительных тестов. Переменные, показывающие нормальное распределение, были проанализированы с использованием одностороннего дисперсионного анализа (ANOVA) со случайным расположением. Сравнения со статистическими различиями ( p <0.05) между видами были разработаны тесты на достоверно значимое различие Тьюки (HSD), этот тест считают статистически значимым при p <0,05 для всех парных сравнений (Steel & Torrie, 1960). Для переменных, не имеющих нормального распределения, сравнения между видами были разработаны с помощью критерия Краскела – Уоллиса. Все статистические анализы были выполнены с использованием бесплатного программного обеспечения R, версия 3.2.2 R (Bolker, 2012).

Результаты

Физические свойства

Средняя и стандартная ошибка длины, диаметра и плотности гранул, полученных из трех изученных тропических видов, показаны в.Значения плотности гранул показали статистические различия ( p <0,05) между видами (). Плотность показала две статистические группы: (а) гранулы Acacia wrightii , которые были более плотными (1,18 г / см ³ ), и (b) гранулы, полученные из Ebenopsis ebano и Havardia pallens. , которые были статистически схожими, со значениями 1,10 и 1,12 г / см ³ соответственно.

Тесты Шапиро-Уилка и Крускала-Уоллиса физических свойств гранул, полученных из щепы трех распространенных тропических видов. Диаметр 0.79371 2.90E – 13 2.5197 0.2837 Длина 0.88039 1.19E – 09 1.4084 0.4945 Диаметр Диаметр 1.4516 0,4839 Плотность 0,94534 1.37E – 05 9.1343 0,0104 размеры трех одинаковых размеров для гранул: А.wrightii (6,05 ± 0,01 мм) , E. ebano (6,03 ± 0,01 мм) и H. pallens (6,07 ± 0,01 мм), а по длине — гранулы E. ebano (17,37 ± 1,61 мм) по длине. ) были длиннее, чем у A. wrightii (13,17 ± 0,82 мм) и H. pallens (13,44 ± 0,99 мм). Отношение длина / диаметр составляло 2,89 ± 0,27, 2,22 ± 0,17 и 2,17 ± 0,14 для гранул из E. ebano , H. pallens и A. wrightii соответственно.

Механические свойства

Значения сопротивления сжатию показали статистические различия ( p <0.05) среди видов (). Связи между частицами гранул, полученными из древесной щепы Acacia wrightii , были более прочными, чем связи между частицами гранул из E. ebano . H. pallens имеет самую слабую связь между частицами ().

Таблица 2

Тесты Шапиро – Уилка и Крускала – Уоллиса механических свойств гранул, полученных из крошки трех распространенных тропических видов.