Научная статья на тему 'Енергетичні характеристики композитних біопалив на основі лушпиння соняшнику'

Енергетичні характеристики композитних біопалив на основі лушпиння соняшнику Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
121
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
біомаса / композитне паливо / теплотворна здатність / бомбова калориметрія / biomass / composite fuel / calorific value / bomb calorimetry

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Yevhen Sklyarenko, Leonid Vorobiov

Зазначена перспективність використання відновлюваних джерел енергії в паливному балансі країни. Важливим джерелом енергії є біомаса, для якої характерна відновлюваність, доступність, універсальність, мінімальний вплив на довкілля, можливість транспортування, накопичення та зберігання. В той же час для біомаси характерна низка недоліків – неоднорідна структура з широким фракційним складом, з низькою насипною і енергетичною щільністю та високою початковою вологістю, а часто і зольністю. Для покращення теплотехнічних характеристик і підвищення енергетичної ефективності використання біомасу попередньо піддають фізичній, біохімічній чи термохімічній конверсії. Ефективним способом підвищення теплотехнічних характеристик вихідної біомаси є її пресування в суміші з іншими горючими матеріалами, наприклад, органічними відходами сільського господарства, нафтопереробної, вугільної, паперової промисловості, що дозволяє, зокрема, вирішувати і екологічні проблеми. Проведена оцінка можливості використання органічних відходів тваринництва та птахівництва в композиції з відходами біомаси рослинного походження. Представлено результати калориметричних досліджень теплотворної здатності зразків таких композитних палив на основі лушпиння соняшникового насіння. На підставі проведених експериментальних досліджень та розрахунків запропоновані емпіричні формули для розрахунку теплоти згоряння композитних палив, які містять суміш лушпиння соняшнику, шламу полів зрошення, курячого посліду та гною. Досліджено, залежність теплоти згоряння композитних палив з відходів біомаси сільськогосподарського виробництва від вологості. Оскільки брикетовані палива з таких відходів мають значну гігроскопічність, рекомендовано забезпечувати відповідні умови їх зберігання. Зроблено висновок, що під час довготривалого зберігання відходів птахівництва та тваринництва в них можливе протікання біохімічних процесів, які змінюють теплоту згоряння, що вказує на необхідність врахування терміну і умов зберігання вихідних компонентів. Зроблено висновок, що композитні палива з відходів біомаси сільськогосподарського виробництва можуть бути вагомим компонентом паливного балансу країни, заощаджуючи традиційні викопні палива. Крім того, утилізація цих відходів сприяє зменшенню забруднення навколишнього середовища.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Energy Characteristics of Composite BioFuel Based on Sunflower Husk

The paper considers the prospect of using renewable energy sources in the country’s fuel balance. An important source of energy is biomass, which is characterized by renewability, accessibility, versatility, minimal impact on the environment, transportation, accumulation and storage. At the same time, biomass has a number of disadvantages: a heterogeneous structure with a broad fractional composition, with low bulk density and energy density, and high initial humidity, and often ash content. To improve the thermal characteristics and to increase the energy efficiency of using biomass, it is subjected to physical, biochemical or thermochemical conversion. An effective way to improve the thermal characteristics of the original biomass is to compress it in a mixture with other combustible materials, for example, organic waste from agriculture, oil refining, coal, paper industry, which allows, in particular, to solve environmental problems as well. An estimation of the possibility of using organic waste from livestock and poultry farming in a composition with waste biomass of vegetable origin is conducted. The results of calorimetric studies of the calorific value of samples of such composite fuel, based on husk of sunflower seeds are presented. Based on experimental research and calculations, empirical formulas were proposed to calculate the combustion heat of composite fuel, containing a mixture of sunflower husk, sludge, irrigation, chicken droppings and manure. The dependence of the heat of combustion of composite fuel, produced from the waste of the biomass from agricultural production on humidity has been researched. Since briquetted fuel from such wastes has a significant hygroscopicity, it is recommended to provide appropriate conditions for its storage. It is concluded that during the long-term storage of poultry and livestock waste there may be biochemical processes that change the heat of combustion, indicating the need to take into account the terms and conditions of storage of the source components. It is concluded that composite fuel from biomass waste from agricultural production can be a significant component of the country’s fuel balance, saving traditional fossil fuel. In addition, the disposal of these wastes contributes to the reduction of environmental pollution.

Текст научной работы на тему «Енергетичні характеристики композитних біопалив на основі лушпиння соняшнику»

Енергетичш характеристики композитних бюпалив на OCHOBÎ лушпиння соняшнику

Energy Characteristics of Composite BioFuel Based on Sunflower Husk

Свген Скляренко 1, Леонiд Воробйов 1 Yevhen Sklyarenko, Leonid Vorobiov

11nstitute of Engineering Thermophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine 2a Zhelyabov, Kyiv, 03057, Ukraine

DOI: 10.22178/pos.44-4

LCC Subject Category: QC81-114

Received 20.02.2019 Accepted 25.03.2019 Published online 31.03.2019

Corresponding Author: Leonid Vorobiov [email protected]

© 2019 The Authors. This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License

Анотащя. Зазначена перспективнють використання вщновлюваних джерел енергп в паливному баланс краТни. Важливим джерелом енергп е бюмаса, для якоТ характерна вщновлюванють, доступнiсть, унiверсальнiсть, мiнiмальний вплив на довктля, можливiсть транспортування, накопичення та збер^ання. В той же час для бюмаси характерна низка недолив - неоднорiдна структура з широким фракцшним складом, з низькою насипною i енергетичною щiльнiстю та високою початковою вологiстю, а часто i зольнiстю. Для покращення теплотехнiчних характеристик i пiдвищення енергетичноТ ефективностi використання бюмасу попередньо пiддають фiзичнiй, бiохiмiчнiй чи термохiмiчнiй конверсй'. Ефективним способом пщвищення теплотехнiчних характеристик вихщноТ бюмаси е ТТ пресування в сумiшi з iншими горючими матерiалами, наприклад, оргашчними вiдходами сiльського господарства, нафтопереробноТ, вугтьноТ, паперовоТ промисловостi, що дозволяе, зокрема, виршувати i екологiчнi проблеми.

Проведена оцшка можливостi використання оргашчних вiдходiв тваринництва та птахiвництва в композицГГ з вiдходами бiомаси рослинного походження. Представлено результати калориметричних дослщжень теплотворноТ здатностi зразкiв таких композитних палив на основi лушпиння соняшникового насiння.

На пiдставi проведених експериментальних дослщжень та розрахунюв запропонованi емшричш формули для розрахунку теплоти згоряння композитних палив, як мiстять сумш лушпиння соняшнику, шламу полiв зрошення, курячого послiду та гною.

Дослщжено, залежнiсть теплоти згоряння композитних палив з вiдходiв бiомаси сiльськогосподарського виробництва вщ вологостi. Оскiльки брикетованi палива з таких вiдходiв мають значну пгроскотчнють, рекомендовано забезпечувати вiдповiднi умови Тх зберiгання. Зроблено висновок, що пщ час довготривалого зберiгання вiдходiв птахiвництва та тваринництва в них можливе проткання бiохiмiчних процесiв, як змiнюють теплоту згоряння, що вказуе на необхщнють врахування термiну i умов зберiгання вихiдних компонентiв.

Зроблено висновок, що композиты палива з вiдходiв бюмаси стьськогосподарського виробництва можуть бути вагомим компонентом паливного балансу краТни, заощаджуючи традицшш викопнi палива. ^м того, утилiзацiя цих вiдходiв сприяе зменшенню забруднення навколишнього середовища.

Ключовi слова: бiомаса; композитне паливо; теплотворна здатнiсть; бомбова калориметрiя.

Abstract. The paper considers the prospect of using renewable energy sources in the country's fuel balance. An important source of energy is biomass, which is characterized by renewability, accessibility, versatility, minimal impact on the environment, transportation, accumulation and storage. At the same time, biomass has a number of disadvantages: a heterogeneous structure with a broad fractional composition, with low bulk density and energy density, and high initial humidity, and often ash content. To improve the thermal characteristics and to increase the energy efficiency of using biomass, it is subjected to physical, biochemical or thermochemical conversion. An effective way to improve the thermal characteristics of the original biomass is to compress it in a mixture with other combustible materials, for example, organic waste from agriculture, oil refining, coal, paper industry, which allows, in particular, to solve environmental problems as well.

An estimation of the possibility of using organic waste from livestock and poultry farming in a composition with waste biomass of vegetable origin is conducted. The results of calorimetric studies of the calorific value of samples of such composite fuel, based on husk of sunflower seeds are presented.

Based on experimental research and calculations, empirical formulas were proposed to calculate the combustion heat of composite fuel, containing a mixture of sunflower husk, sludge, irrigation, chicken droppings and manure.

The dependence of the heat of combustion of composite fuel, produced from the waste of the biomass from agricultural production on humidity has been researched. Since briquetted fuel from such wastes has a significant hygroscopicity, it is recommended to provide appropriate conditions for its storage. It is concluded that during the long-term storage of poultry and livestock waste there may be biochemical processes that change the heat of combustion, indicating the need to take into account the terms and conditions of storage of the source components.

It is concluded that composite fuel from biomass waste from agricultural production can be a significant component of the country's fuel balance, saving traditional fossil fuel. In addition, the disposal of these wastes contributes to the reduction of environmental pollution.

Keywords: biomass; composite fuel; calorific value; bomb calorimetry.

BCTyn

3Ba^:aroHH Ha nepcneKTHBHicrb BHKOpHcraHHH BigHOB^roBaHHX g^epe^ eHeprii b na^HBHOMy

E^eKTHBHe BHKopHcraHHA Bcix BHgiB eHepro-

mh 3o6ob'fl3ahhamh m,ogo eko^orihhoi 6e3nekh.

Cepeg BigHOB^roBaHHX g^epe^ eHeprii 6ioMaca qacTO i 3O.flbmcrro. BHacmgOK gii цнх ^aKTopiB

e Hafi6mbm gmhhm i gocTynHHM na^HBHHM e^eKTHBHicrb BHKOpHcraHHA eHeprii 6ioMacu e

g^epe^OM. 3a o^HKaMH [1, 2] 6ioMaca gae no- HH3bKoro i ^.akom 3po3yMi^o, rn,o no eHepreTH-

Hag 2 M^pg. T y. n. eHeprii Ha piK, w,o CK^agae hhm e^eKTHBHOcri BOHa He MO»e KOHKypyBaTH

6^H3bKO 14 % 3ara^bHOrO OTO^HBaHHfl nep- 3 TpagH^HHHMH BHKOnHHMH na^HBaMH.

bhhhhx eHeprOHOciiB y CBiTi.

Для покращення теплотехшчних характерис- фiзичнiй, 6ioxiMi4Hrn чи TepMoxiMi4Hrn конве-тик i пiдвищення енергетично'' ефективностi рсп (рисунок 1). використання, бюмасу попередньо пщдають

Рисунок 1 - Основн технологи' конверсй' рослинноТ бiомаси

Так, фiзична конверсiя дозволяе покращити теплотехнiчнi характеристики вихщно'' бюмаси, шляхом ii сушiння, подрiбнення чи пре-сування. Наприклад, зрубаш дерева (якi ма-ють волопсть 55 % i теплоту згоряння 6,9 МДж/кг) i складованi в штабель впродовж 1,5-2 рокiв досягають вологостi 25-15 % i нижчо!' теплоти згоряння 13,2-15,3 МДж/кг.

Пресування бюмаси в паливш брикети чи пе-лети також е ефективним способом покра-щення ii теплотехнiчних та експлуатацшних характеристик при використаннi ii для енер-гетичних цiлей. При цьому, теплота згоряння вихщно'' бюмаси може бути пщвищена до 1618 МДж/кг. Крiм того, фiзичнi способи конверсй бiомаси дозволяють суттево зменшити витрати на ii перемщення, зберiгання, пода-льшу переробку та використання.

Одним з ефективних способiв пщвищення теплотехшчних характеристик вихщно'' бюмаси е ii пресування в сумМ з шшими горючими матерiалами, наприклад, органiчними

вщходами сiльського господарства, нафтопе-реробно'', вупльно'', паперово'' промисловостi i ш. [3, 4, 5], що дозволяе, зокрема, виршувати i еколопчш проблеми.

Загалом, застосування ^е'' чи шшо'' технологГï конверсГï бiомаси обумовлюеться прюрите-том поставлених задач: енергетично'', еколо-пчно'', економiчноï чи сощальноь Хоча, в пев-нш м1рь кожна з цих технологiй дозволяе до-сягати комплексного результату.

Основним критерiем визначення теплощнно-сп будь-якого палива е його теплотворна здатшсть (теплота згоряння), яка характери-зуе здатшсть палива до видыення теплоти при згорянш. Традицiйно, теплоту згоряння палива визначають аналiтично, за елемента-рним та компонентним складом палива, чи за даними техшчного аналiзу, а також при до-помоз1 рГзного виду калориметричних систем, тобто вимiрювальних приладiв для прямого визначення теплоти згоряння палив [6].

Метою роботи е ощнка можливосп викорис-тання оргашчних вiдходiв тваринництва та птахiвництва в композицп з вiдходами бюма-си рослинного походження при виробництвi паливних брике™ чи пелет.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛ1ДЖЕНЬ

Методика випробувань

Визначення теплотехнiчних характеристик композитних палив i 'х складових проводилось при допомозi калориметричного та тех-нiчного аналiзу. Калориметричний аналiз включае визначення вищо'' та нижчо' тепло-ти згоряння палива, а техшчний - його воло-гiсть та зольнiсть.

З наданих зразюв вiдбираються проби для визначення вологосп у станi поставки. З ш-шо' частини зразка готуеться аналiтична проба для подальших дослщжень, для чого вона пiдсушуеться, подрiбнюеться та витри-муеться в лабораторних умовах для досяг-нення рiвноважноi вологосп.

Методика визначення вологостi полягае у зважуванш зразка дослiджуваного матерiалу, сушшш його при температурi (105±2)°С до постшно' маси та у зважуванш сухого зразка. За знайденими масами вологого та абсолютно сухого зразка визначають вщносну воло-гiсть. Методика загалом вщповщае вимогам ДСТУ EN 14774-2:2012 [7].

Методика визначення теплоти згоряння композитних палив загалом вiдповiдае стан-дартним методикам для твердих видiв палива [8, 9]. Зразки насипних речовин брикету-ють за допомогою технологiчного обладнан-ня, або використовують, наприклад, паперову упаковку з вщомою теплотою згоряння. Зва-жують зразок, упаковку та спещальний запа-льний дрiт. Зразок з дротом запалу розмiщу-ють у тиглi калориметрично'' бомби, яку за-повнюють киснем пiд тиском 2,5-3,0 МПа. Бомбу встановлюють в калориметр. Шсля до-сягнення необхщного теплового режиму, зразок дослщжуваного палива пiдпалюють i ви-мiрюють кiлькiсть теплоти, що видiляеться при згорянш. В кiнцi дослiду проводять ана-лiз повноти згоряння i зважують залишки запального дроту. Згщно стандарту проводять щонайменше два дослщи вимiрювання теплоти згоряння i якщо розбiжнiсть результатiв

перевищуе визначений рiвень, проводять третiй дослщ, а за результат приймають се-редне по двом найближчим вимiрюванням. В розрахунках значень вмiсту водню, арки та азоту для визначення поправок при обробщ експериментальних даних, використовували-ся даш з техшчно'' лiтератури [10, 11, 12]. На пiдставi отриманих даних проводилися роз-рахунки питомих значень теплоти згоряння.

Питома теплота згоряння аналнично'' проби палива в бомбi ^ ( кДж/кг) розраховуеться за формулою (1):

Qn - Чдр(m - mi) - Чпптпп % =-р-

m„„

(1)

де - вимiряна теплота згоряння проби палива, Дж;

^ - 2510 Дж/г - питома теплота згоряння запального дроту;

т, т2 - маси запального дроту до та пiсля згоряння;

- 15627 Дж/г - питома теплота згоряння паперово'' упаковки;

тт - маса упаковки з паперу; т - маса зразка палива.

Вищу теплоту згоряння аналогично'' проби з врахуванням поправок на створення та роз-чинення кислот розраховують за формулою (2):

= - (94S + адб),

(2)

де 94 - коефщент враховуе теплоту утворен-ня арчано'' кислоти з дiоксиду арки та роз-чинення арчано'' кислоти у водi на 1 % арки, що перейшла при згорянш палива в арчану кислоту, кДж/кг;

5 - масова доля арки в паливь %;

ацб - добуток враховуе теплоту утворення та

розчинення в водi азотно'' кислоти, для бю-палива приймаемо значення встановлене [6] для торфу адб = 29 кДж / кг.

Нижча теплота згоряння аналггично'' проби розраховуеться за формулою (3):

дан — qaB - 24,42(8,94На + Wa ),

(3)

В абсолютно сухому сташ вища теплота згоряння складае (4):

7d — qD X ■

100

100 - W

(4)

В абсолютно сухому сташ нижча теплота зго-ряння складае:

дан1 про вм1ст с1рки, водню, вологи та азот-них сполук, що утворюються при згорянн1. Для р1зних матер1ал1в рослинного походжен-ня вм1ст водню на суху масу складае прибли-зно 6 %, а арки - 0,05^0,12 %. Для шламу вмкт цих речовин прийнятий таким же. Для послщу та гною з волопстю 35% вм1ст водню складае приблизно 3,2 %, а арки - 0,24 % [12], тобто на суху масу вщповщно 4,9 % та 0,37 %. Розрахунок поправки на розчинення азотно! кислоти за формулою (2) проведений за методикою, що рекомендована стандартом [8] для торфу, як для палива найбыьш близького за походженням та структурою.

qH — qB -24,42• 8,94• Н .

(5)

При довыьнш робочш вологосп W , розра-хунки проводяться за формулами (6)-(8): - вища теплота згоряння, кДж/кг:

р с 100 - Wp

1° — qc X-p

100

вмкт водню, %:

(6)

Прилади та апаратура

Теплоту згоряння зразюв дослiджено за до-помогою бомбового анеро'дного iзоперибо-лiчного калориметра теплового потоку моде-лi КТС-4 з калориметричною бомбою БКУ-2 (розробка 1ТТФ НАН Укра'ни) [13].

Для визначення зольносп та вологостi зразюв використовувалися ваги A500 фiрми AXIS, та шафа сушильна лабораторна СНОЛ-3,5.

Масу зразкiв, паперово' упаковки та запального дроту визначено за допомогою ваг ВЛР-20.

100 - W Нр — H X 100 W Р C 100

(7)

нижча теплота згоряння, кДж/кг:

qPH — qP -24,42^(8,94• HP + WP),

(8)

де 24,42 - теплота пароутворення при 25°С з розрахунку на 1 % води, що утворилася, кДж/кг;

8,94 - коефщент перерахунку матово' долi водню на воду;

Яа - масова доля водню у аналггичнш пробi палива, %;

Wa - масова доля води в дослщжуванш аналь тичнiй пробi речовини, %.

Для розрахунку вищо'' та нижчо' теплоти згоряння палив по формулам (2) та (3) необхщш

Результати вимiрювань

Дослiджено теплоту згоряння композитного палива на основГ лушпиння соняшникового насiння в сумМ з курячим послщом, гноем велико'' рогато'' худоби (ВРХ) i шламом пол1в зрошення. Результати вимiрювань теплотехшчних характеристик складових композитних палив наведеш в таблицi 1.

Виходячи з даних, наведених у таблиц 1 за-пропонованi емпiричнi формули для розрахунку теплоти згоряння композитних палив у сухому сташ:

- вища теплота згоряння (МДж/кг):

qc — 0,205М„

1Вища ' %

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

„ + 0,154М„/т

i Лушп ' % Шлам

+0,125М% Послгд + 0,121М% м

нижча теплота згоряння (МДж/кг):

q% = + 0,141М0/...

1 Нижча ' % Лушп ' % Шлам

+0,114М%Посл1д + 0,199М % Шй

(9)

(10)

Таблиця 1 - Результати вимiрювань теплотехшчних характеристик складових композитних палив з бюмаси

Зразок Волопсть, W, % Теплота згоряння аналогично! проби Теплота згоряння на суху масу

Вища, МДж/кг Нижча, МДж/кг Вища, МДж/кг Нижча, МДж/кг

Лушпиння соняшника 6,0 19,30 17,84 20,53 19,222

Послщ курячий тдстилковий 6,5 11,62 10,4 12,43 11,3

Гнш ВРХ 7,1 19,47 18,08 20,96 19,89

Шлам пол1в зрошення 4,3 14,78 13,31 15,44 14,13

Проведено експериментальне визначення вологосп та теплоти згоряння композитних палив. Склад та масовий вмкт складових у

вщсотках до загально! маси, композитних палив наведено у таблиц 2.

Таблиця 2 - Складовi композитних палив

Масовий вмкт складових

№ зразка Опис зразка у вщсотках до загально! маси сумМ M%

лушпиння соняшника шлам курячий послщ гнш ВРХ

1a Лушпиння + шлам (60:40) 60 40 - -

1b Лушпиння + шлам (40:60) 40 60 - -

2a Лушпиння + послщ 60:40) 60 - 40 -

2b Лушпиння + послщ 40:60) 40 - 60 -

3a Лушпиння + гнш (60:40) 60 - - 40

3b Лушпиння + гнш (40:60) 40 - - 60

Результати експериментального визначення вологосп та теплоти згоряння композитних палив наведеш у таблищ 3.

Залежшсть нижчо! теплоти згоряння двоко-мпонентних сумшей композитних палив вщ вмкту лушпиння соняшника, отримана за формулою (10), узагальнено графшами, пред-ставленими на рисунку 2.

Таблиця 3 - Результати дослщжень композитних ^ палив з бюмаси

№ зразка Опис зразка Чъ, Дж/кг Волопсть аналп'ичноТ проби Wa, % Вмют с1рки, Sc,% Вмют водню, Hc, % Теплота згоряння аналп'ичноТ проби Теплота згоряння на суху масу

вища, МДж/кг нижча, МДж/кг вища, МДж/кг нижча, МДж/кг

1а Лушпиння+шлам (60:40) 16,707 7,8 0,12 6,0 16,668 15,269 18,078 16,77

1b Лушпиння+шлам (40:60) 16,386 7,8 0,12 6,0 16,347 14,948 17,730 16,42

2a Лушпиння+послщ (60:40) 15,943 7,7 0,22 5,56 15,895 14,587 17,221 16,01

2b Лушпиння+послщ (40:60) 13,286 7,7 0,27 5,34 13,234 11,970 14,338 13,17

3a Лушпиння + гнш (60:40) 18,442 7,1 0,22 5,56 18,394 17,093 19,800 18,59

3b Лушпиння + гнш (40:60) 18,390 7,1 0,27 5,34 18,337 17,081 19,739 18,13

Рисунок 2 - Залежнють нижчо'Г теплоти згоряння сухих композитних паливних сумшей вщ вмюту

лушпиння соняшнику

Примiтки: 1 - сумш лушпиння i шламу; 2 - сумш лушпиння i курячого послщу; 3 - сумiш лушпиння i

гною

Для порiвняння, у таблиц 4 наведенi значен-ня нижчо' теплоти згоряння сумiшей, якi отриманi за експериментальними даними i за

емпiричною формулою (10), та значення вщ-

носного вiдхилення (%) приведених значень.

Таблиця 4 - Значення нижчо'Г теплоти згоряння сумшей, отриманих експериментально та за

емтричною формулою (10)

Нижча теплота згоряння

№ Опис зразка на суху масу дснижча, МДж/кг Вщносне

зразка отримана на пiдставi експерименту отримана за (10) вщхилення, %

1a Лушпиння + шлам (60:40) 16,77 17,16 2,3

1b Лушпиння + шлам (40:60) 16,42 16,14 -1,7

2a Лушпиння + послщ (60:40) 16,01 16,08 0,5

2b Лушпиння + послщ (40:60) 13,17 14,52 10,2

3a Лушпиння + гнш (60:40) 18,59 19,48 4,8

3b Лушпиння + гнш (40:60) 18,57 19,62 5,6

Аналiз отриманих результат свiдчить, що максимальна рiзниця мiж експериментально вимiряними значеннями теплоти згоряння та значеннями отриманими розрахунком за ем-тричними формулами складае до 11 %. Ця рiзниця значно перевищуе похибку вимiрю-вань, яка обумовлена характеристиками за-стосованих приладiв i е, вочевидь, наслiдком неоднорщносп компонентiв композитного палива, рiзною волопстю компонентiв при змiшуваннi, вимiрюваннi, тощо. Можна вва-

жати, що похибка ± 10-15 % е похибкою роз-рахункiв за приведеними апроксимацшними емпiричними формулами.

Для бiльшостi з обстежених компонент палив (о^м курячого послiду) визначенi значення теплоти згоряння приблизно (з вщхи-леннями до 15-20 %) ствпадають з даними, наведеними в техшчнш лiтературi. Експери-ментально ж визначене значення теплоти згоряння курячого послщу, виявилося приб-

лизно на 35 % менше шж вказано в лггерату-рних джерелах [10, 11, 12], що може бути ви-кликано рiзними умовами його збер^ання та можливим протiканням бiохiмiчних процеав при зберiгaннi, або частковим змшуванням послiду з негорючим пiдстилaючим Грунтом. Крiм того, тaкi розходження можуть поясню-ватися рiзним походженням речовин, неод-норiднiстю, а також рiзною вологiстю, яка не завжди наводиться в лггературь але яка зна-чною мiрою впливае на теплоту згоряння любого оргашчного палива.

Нижче приведен формули, якi дають можли-вiсть оцiнити теплоту згоряння композитного палива у робочому сташ, в залежносп вiд вихщно'' його вологост (Жр):

- вища теплота згоряння (МДж/кг):

p _ с

Чвиша Чв,

100 -100

(11)

нижча теплота згоряння (МДж/кг): 100 - WP

ЧНи

= q н

100

- 0,0244W'

(12)

Результати розрaхункiв, за формулою (12), зaлежностi нижчо'' теплоти згоряння досль джених композитних палив вщ 'х вологостi, узагальнеш i приведенi грaфiчно на рисунку 3. Числовi позначки на графжах вщповь дають номерам зразюв у таблицях 2-4.

20 1 8 16 1 4 12 1 О 8

~ нижча,

МДж/кг

— 1а — зь

\ V. itT"--^

\—

0

1 D

20

30

40

wp, %

Рисунок 3 - Залежнють нижчо'Г теплоти згоряння композитних палив на основi лушпиння соняшника вiд

вологосп

ВИСНОВКИ

На пiдстaвi проведених експериментальних дослщжень та розрaхункiв зaпропоновaнi емтричш формули для розрахунку теплоти згоряння композитних палив, як мiстять су-мiш лушпиння соняшнику, шламу, курячого послщу та гною.

Дослiджено залежшсть теплоти згоряння композитних палив з вiдходiв бiомaси сыьсь-когосподарського виробництва вщ вологостi. Оскiльки брикетовaнi палива з таких вiдходiв мають значну пгроскошчшсть, рекомендовано забезпечувати вщповщш умови 'х зберь гання. Зроблено висновок, що пщ час довгот-

ривалого зберiгaння вiдходiв птaхiвництвa та тваринництва в них можливе протжання бю-хiмiчних процесiв, якi змшюють теплоту згоряння, що вказуе на необхщшсть врахування термiну i умов зберiгaння вихiдних компонент.

Загалом, зроблено висновок, що композитш палива з вiдходiв бiомaси сыьськогосподар-ського виробництва можуть бути вагомим компонентом паливного балансу кра'ни, за-ощаджуючи трaдицiйнi викопнi палива. Крiм того, утилiзaцiя цих вiдходiв сприяе змен-шенню забруднення навколишнього середо-вища.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ / REFERENCES

1. Kaletnik, H. (2010). Biopalyvo. Prodovolcha, enerhetychna ta ekonomichna bezpeka Ukrainy

[Biofuels. Food, energy and economic security of Ukraine]. Kyiv: Khai-Tek Pres (in Ukrainian) [Калетшк, Г. (2010). Бюпаливо. Продовольча, енергетична та eKOHOMiHHa безпека Украти. Ки'в: Хай-Тек Прес].

2. Heletukha, H., Zheliezna, T., & Drozdova, O. (2013). Kompleksnyi analiz tekhnolohii vyrobnytstva

enerhii z tverdoi biomasy v Ukraini. Chastyna 1. Soloma [Complex analysis of technologies for energy production from solid biomass. Part 1. Straw]. Promyshlennaja teplotehnika, 35(3), 56-63 (in Ukrainian)

[Гелетуха, Г., Железна, Т., & Дроздова, О. (2013). Комплексний аналiз технологш виробництва енергп з твердо!' бюмаси в Укра'ш. Частина 1. Солома. Промышленная теплотехника, 35(3), 56-63].

3. Protsyshyn, B., Vorobiov, L., Lokh, Ye., Pavliuk, S., & Hordiienko, P. (2006). Vyrobnytstvo

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

kompozytsiinykh palyv z vidkhodiv promyslovosti ta silskoho hospodarstva [Production of composite fuels from industrial and agricultural waste]. Promyshlennaja teplotehnika, 28(2), 4650 (in Ukrainian)

[Процишин, Б., Воробйов, Л., Лох, 6., Павлюк, С., & Гордiенко, П. (2006). Виробництво композицшних палив з вiдходiв промисловост та сiльського господарства. Промышленная теплотехтка, 28(2), 46-50].

4. Vorob'ev, L., Grabov, L., Dekusha, L., Nazarenko, O., & Shmatok, A. (2011). Opredelenie teplotvornoj

sposobnosti biotoplivnyh smesej [Definition of calorific efficiency of biofuel's mixes]. Promyshlennaja teplotehnika, 33(4), 87-93 (in Russian)

[Воробьев, Л., Грабов, Л., Декуша, Л., Назаренко, О., & Шматок, А. (2011). Определение теплотворной способности биотопливных смесей. Промышленная теплотехника, 33(4), 87-93].

5. Sigal, O., Boulanger, Q., Vorobiov, L., Pavliuk, N., ... Serhiienko, R. (2018). Research of the Energy

Characteristics of Municipal Solid Waste in Cherkassy. Journal of Engineering Sciences, 5(1), H16-H22. doi: 10.21272/jes.2018.5(1).h3

6. Vorob'ev, L., Grishhenko, T., & Dekusha, L. (1997). Bombovye kalorimetry dlja opredelenija teploty

sgoranija topliva [Bomb calorimeters to determine the heat of combustion of fuel]. Inzhenerno-fizicheskij zhurnal, 70(5), 828-839 (in Russian)

[Воробьев, Л., Грищенко, Т., & Декуша, Л. (1997). Бомбовые калориметры для определения теплоты сгорания топлива. Инженерно-физический журнал, 70(5), 828-839].

7. Ministerstvo ekonomichnoho rozvytku Ukrainy. (2015). Tverde biopalyvo. Vyznachennia vmistu

volohy. Metod vysushuvannia v sushylnii shafi. Chastyna 2. Zahalna voloha. Sproshchenyi metod [Iofuels solid. Determination of moisture. Content oven dry method. Part 1. Total moisture. Reference method] (DSTU EN 14774-2:2012). Kyiv: Minekonomrozvytku (in Ukrainian). [ММстерство економiчного розвитку Укра'ни. (2015). Тверде бюпаливо. Визначення вмюту вологи. Метод висушування в сушильнш шаф1 Частина 2. Загальна волога. Спрощенийметод (ДСТУ EN 14774-2:2012). Ки'в: Мшекономрозвитку].

8. Gosstandart Ukrainy. (1997). Toplivo tverdoe mineral'noe. Opredelenie vysshej teploty sgoranija i

vychislenie nizshej teploty sgoranija [Solid mineral fuel. Determination of the highest combustion heat and calculation of the lowest combustion heat] (GOST 147-95). Kiev: Gosstandart Ukrainy (in Russian)

[Госстандарт Украины. (1997). Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания (ГОСТ 147-95). Киев: Госстандарт Украины].

9. Ministerstvo ekonomichnoho rozvytku Ukrainy. (2016). Tverde biopalyvo. Metod vyznachennia

teplotvornoi zdatnosti [Solid biofuels. Method of determining the calorific value] (DSTU EN 14918:2016). Kyiv: Minekonomrozvytku (in Ukrainian)

[ММстерство економiчного розвитку УкраТни. (2016). Тверде бопаливо. Метод визначення теплотворно13damHocmi (ДСТУ EN 14918:2016). КиТв: Мiнекономрозвитку].

10. Obidzinski, S. (2006). Biomass. Retrieved February 1, 2019, from

http://www.pnec.org.pl/moldova/poradnik.pdf (in Russian) [Обидзински, С. (2006). Биомасса. Актуально на 01.02.2019. URL: http://www.pnec.org.pl/moldova/poradnik.pdf].

11. Klyus, V. (2015). Avtotermicheskaya tekhnologiya karbonizatsii ptich'yego pometa [Autothermal

technology of bird droppings carbonization]. Vidnovlyuvanayenergetika, 2, 84-87. (in Russian) [Клюс, В. П. (2015). Автотермическая технология карбонизации птичьего помета. Вiдновлювана енергетика, 2, 84-87].

12. Dlja pticevodov. (n. d.). Szhiganiye podstilochnogo pometa: za i protiv [Burning of litter droppings:

for and against]. Retrieved February 1, 2019, from

http://ptitcevod.ru/reprodukciya/soderzhanie-pticy/szhiganie-podstilochnogo-pometa-za-i-protiv.html (in Russian)

[Для птицеводов. (n. d.). Сжигание подстилочного помета: за и против. Актуально на 01.02.2019. URL: http://ptitcevod.ru/reprodukciya/soderzhanie-pticy/szhiganie-podstilochnogo-pometa-za-i-protiv.html].

13. Dekusha, L., Vorobiov, L., Hryshchenko, T., Burova, Z., Nazarenko, O., & Mazurenko, O. (2011).

Kvazidyferentsiinyi kalorymetr teplovoho potoku dlia vyznachennia teploty zghoriannia [Quasidifferential calorimeter for the heat flow to determine the heat of combustion]. Metrolohiia ta prylady, 5, 27-31 (in Ukrainian).

[Декуша, Л., Воробйов, Л., Грищенко, Т., Бурова, З., Назаренко, О., & Мазуренко, О. (2011). Квазщиференцшний калориметр теплового потоку для визначення теплоти згоряння. Меmрологiя та прилади, 5, 27-31].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.