Научная статья на тему 'Параметры оценки агломерированного твёрдого биотоплива согласно европейским стандартам'

Параметры оценки агломерированного твёрдого биотоплива согласно европейским стандартам Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
197
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОМАССА / BIOMASS / ПЕЛЛЕТЫ / PELLETS / БРИКЕТЫ / BRIQUETTES

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Рынкевич М.

В работе описаны качественные параметры твёрдого биотоплива согласно действующим европейским нормам. Также представлена методика измерений некоторых механических и физических свойств пеллет и брикетов.

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.

Evaluation parameters of agglomerated solid biofuelsin accordance with European standards

This paper describes the qualitative parameters of solid biofuels according to current European standards. Also presents a methodology for the measurement of some mechanical and physical properties of pellets and briquettes.

Текст научной работы на тему «Параметры оценки агломерированного твёрдого биотоплива согласно европейским стандартам»

УДК 662.767.2+636.085.6

ПАРАМЕТРЫ ОЦЕНКИ АГЛОМЕРИРОВАННОГО ТВЁРДОГО БИОТОПЛИВА СОГЛАСНО ЕВРОПЕЙСКИМ СТАНДАРТАМ

М. Рынкевич

В работе описаны качественные параметры твёрдого биотоплива согласно действующим европейским нормам. Также представлена методика измерений некоторых механических и физических свойств пеллет и брикетов. Ключевые слова: биомасса, пеллеты, брикеты.

Биотопливо становится всё более ценимым экологически чистым источником энергии. Причина, по которой Европейский союз принял решение содействовать использованию возобновляемых источников энергии в Европе, это в основном неопределенность количества традиционных источников энергии и желание сокращения выбросов парниковых газов. Во многих странах можно отметить эффект увеличения производства биотоплива и рост числа постоянных покупателей этого топлива в качестве альтернативного источника энергии.

Целью данного исследования является анализ физических и механических свойств твердого биотоплива на основе текущих европейских стандартов.

Биомасса - это источник экологически чистых видов топлива, который в будущем может стать существенным источником энергии, и таким образом влиять на экономику мирового рынка энергетических систем [Pюtrowski и др. 2004]. Grzybek [2005] считает, что биомасса является и будет являться наиболее важным возобновляемым источником энергии.

В целях унификации терминологии, определений и исследовательских методов связанных с твердым биотопливом Европейский Комитет по Стандартизации (CEN) разработал набор стандартов, по которым в едином порядке, предусмотрены требования к качеству твердого биотоплива, а также методы его исследования. Европейский Комитет по Стандартизации является европейской организацией, работа которой направлена на разработку общих стандартов, действующих в европейских странах. Эти стандарты обязательно необходимо соблюдать в процессах производства с момента закупки сырья для производственных мощностей и до получения готового продукта. Применение этих стандартов на практике позволяет сравнивать физические характеристики, механические и химические свойства твердого биотоплива между различными мировыми производителями и их клиентами. Агломерированное твердое биотопливо может иметь вид пеллет и брикетов.

Классы качества древесных пеллет для непромышленного использования определяет норма EN 14961-2:2011, которая касается пеллет древесного происхождения.

|оигпа1 оГ УШ1М7И №3(11)-2013

105

Некоторые параметры качественных классов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Некоторые параметры качества древесных пеллет [ЕК 14961-2:2011]

Параметр качества Единица Значение

Диаметр - Б мм 6±1

8±1

Длина -Ь мм 3,15 < L<40

Влажность - М % < 10

Насыпная плотность - ВБ кг/м3 > 600

Механическая прочность - БИ % > 97,5

В случае растительных пеллет класс качества определяет норма ЕК 14961-6:2012. Норма касается пеллет производимых из травянистой биомассы (солома, зерно, семена), фруктовой биомассы (отходы от переработки плодов) и различного рода смесей (табл. 2).

Таблица 2. Некоторые параметры качества растительных пеллет [ЕК 14961-6:2012]

Параметр качества Единица Значение

Диаметр - Б мм 6-25±1

Длина -Ь

D=6-10 мм 3,15 < L<40

D=12-25 3,15 < L<50

Влажность - М % < 10 < 12 < 15

(в зависимости от состава)

Насыпная плотность - ВБ кг/м3 > 550 > 580 > 600

(в зависимости от состава)

Механическая прочность - БИ % > 96,0

(в зависимости от состава) > 97,5

Европейская норма ЕК 14961-2:2011 обязует в процессе производства контролировать следующие качественные характеристики пеллет: механическую прочность, влажность, плотность и длину, а в процессе производства брикетов должны быть исследованы такие параметры, как длина, диаметр, влажность и плотность [ЕК 15234-3:2012]. Измерение механической прочности гранул должно осуществляться механическим тестером. Его конструкция и принцип действия описаны в европейской норме ЕК 15210-1:2009 (рис. 1).

Из общей выборки пеллет около 2,5 кг на сите с диаметром отверстий 3,15 мм отсеивается труха. Из оставшихся на сите гранул берутся две выборки по 500г. Каждый образец помещают в камеру, которая вращается в течение 10 мин. со скоростью 50 об/ мин. После остановки прибора образец просеивают на сите с сеткой 3,15 мм.

Рис. 1. Тестер для измерения механической прочности пеллет ^ 15210-1:2009): 1 - крышка тестера, 2 - неподвижная перегородка, 3 - привод

Механическая прочность рассчитывается по следующей формуле:

(D

где Du - механическая прочность [%], mA - масса гранул, оставшихся на сите после процесса исследования его прочности [г], mE - масса лабораторной выборки исследуемых пеллет, составляющая 500 г.

Разница между механической прочностью двух образцов не должна быть больше, чем 0,4% при Du > 97,5% или 2% при Du <97,5%. При проведении проб в двух лабораториях, эти различия не должны быть больше, чем 0,8% при Du > 97,5% или 3% при Du <97,5%.

На американском рынке определение прочности осуществляется в соответствии со стандартом ASAE S269.4 (American Society of Agricultural and Biological Engineers). Конструкция и размеры прибора для измерения механической прочности описаны нормой EN 15210-2009, а его стандартизация позволяет сравнивать получаемые результаты в разных научно-исследовательских центрах Европы и США.

Определение длины и диаметра гранул показывает норма EN 16127:2012. Для их измерения применяется штангенциркуль с точностью до 0,1 мм.

Рис. 2. Характерные размеры пеллет: D - диаметр, L- длина

Измерение длины и диаметра (рис. 2) производится на 10 случайно выбранных гранулах из образца массой в соответствии с таб. 3.

Таблица 3. Масса образца, из которого случайно берется 10 гранул для измерения их диаметра и длины

Диаметр гранулы [мм] Масса выборки [г]

< 6 60 - 80

6 - 8 80 - 100

8 - 10 100 - 150

10 - 12 150 - 200

12 - 25 200 - 600

Плотность агломерированного твердого биотоплива определяет норма ЕК 15150:2011. В случае регулярных и цилиндрических форм измеряется длина, диаметр и вес для 5 выборок брикета или 10 пеллет, при чем измерение диаметра необходимо сделать шесть раз, согласно рисунку 3.

Рис. 3. Пункты 6 замеров диаметра брикета или пеллет [EN 15150:2011]

Плотность определяется по формуле:

m

Р

V,

(2)

(3)

где р - плотность брикета или пеллет

[г/см3]; m - масса выборки [г]; Vp -

3

объем брикета или пеллет

[см3].

^ 4 ,

где L - длина [см]; Dem - среднее значение для 6 замеров диаметра [см]. Для производства пеллет или брикетов используется сырье, насыпная плотность которого определяется в соответствии с нормой EN 15103:2012. Процесс определения насыпной плотности состоит в засыпке образца исследуемого материала в цилиндрический сосуд диаметром 167 мм и высотой 228 мм и измерения его веса до и после. Тест должен проводиться при температуре 10-20oC. Полученные данные подставляются в формулу:

(mmm

(4)

где BDar - насыпная плотность [кг/м ]; m2 - масса сосуда с материалом

3

[кг]; mi - масса пустого сосуда [кг]; V - объем сосуда [м ].

Норма 14961-3:2011 определяет класс качества древесных топливных брикетов. Среди физических характеристик норма не содержит размеры брикетов. Влажность воздуха в зависимости от состава должна составлять менее 12 или 15%. Норма не предъявляет требования к брикетам, изготовленным из сырья иного происхождения, чем древесного. Выводы

1.2.1. Стандарты для твердого биотоплива включают информацию о сырье, из которого они могут быть получены.

1.2.2. Техническая характеристика твердого биотоплива согласно нормам, разработанным Европейским Комитетом по Стандартизации, подробно определяет физические, механические и химические параметры.

1.2.3. Производители агломерированного твердого биотоплива должны соответствовать требованиям соответствующих стандартов производства, учитывать важные качественные параметры твердого биотоплива и следовать стандартизированным научным методам.

1.2.4. Использование европейскими странами определенных норм для твердого биотоплива устраняет барьеры в торговле и позволяет получателям приобретать стандартизированный, а следовательно, качественный продукт.

Литература:

1. ASAE S269.4.DEC 1991 (R2007). Cubes, pellets and crumbles - definition and methods for determining density, durability and moisture content.

2. EN 15210-1:2009.Solid blofuels - Determination of mechanical of pellets and briquettes. Pellets.

3. EN 14961-2:2011. Solid biofuels - Fuel specifications and classes.Wood pellets for non - industrial use.

4. EN 15150:2011. Solid biofuels-Determination of particle density.

5. EN 14961- 6:2012. Solid biofuels-Fuel specifications and classes - Part 6: Non-wood pellets for non-industrial use.

6. EN 15234-2:2012. Solid blofuels-Fuel quality assurance. Wood pellets for non-industrial use.

7. EN 15234-3:2012. Solid biofuels-Fuel quality assurance. Wood briquettes for non-industrial use.

8. EN 16127:2012 Solid biofuels - Determination of length and diameter of pellets.

9. Grzybek Wykorzystanie pelet jako paliwa // Czysta Energia. 2005. №6(46). S.31-33.

10. Piotrowski K., Wiltowski T., Mondal K. Biomasa - klopotliwe pozostalosci czy strategiczne rezerwy czystej energii? // Czysta energia. 2004. №10. S.16-19.

Марэк Рынкевич, кандидат технических наук

Западнопоморский Технологический Университет в г. Щецине, Польша E-mail: marek.rynkiewicz@zut.edu.pl

This paper describes the qualitative parameters of solid biofuels according to current European standards. Also presents a methodology for the measurement of some mechanical and physical properties ofpellets and briquettes. Keywords: biomass, pellets, briquettes.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.