Розробка моделі процесів термічної переробки органічних речовин змінного складу
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.2.58.2019.03Ключові слова:
органічна сировина, термічне перетворення, визначення складуАнотація
Метою є розробка єдиної моделі різних процесів термічної переробки органічних речовин. Враховано можливість визначення складу речовин в процесі їх переробки в режимі реального часу. Передбачена можливість обліку різного фазового стану вихідної сировини. Модель будується на основі методу розрахунку процесів горіння палива в рідинних ракетних двигунах. У виконаних раніше роботах проведено порівняння отриманих на її основі результатів розрахунків з наявними даними для випадку спалювання в повітрі метану і етилового спирту. Запропонована модель відрізняється можливістю обліку в складі продуктів реакції в конденсованої фазі у вигляді вуглистого залишку. Його наявність супроводжує процесу піролізу. Виконано розрахунок складу продуктів процесу повільного піролізу деревини сосни. Проведено порівняння отриманих результатів з наявними даними. Для визначення невідомого складу вихідної сировини використовується розроблена раніше модель для випадку газоподібного його уявлення. В результаті визначається брутто-формула газоподібного палива. Особливістю даного процесу є необхідність забезпечення ізоентальпійності процесу горіння. Така умова може бути забезпечено в камері згоряння ракетного типу з регенеративним охолодженням. Відзначено, що отримані таким чином результати можуть бути розширені на випадок різних видів горючих речовин в конденсованому стані. Розроблена модель термічного перетворення і на її основі спосіб визначення невідомого складу гетерофазних органічних горючих речовин може бути використаний при переробці різних альтернативних видів горючих, виробничих і побутових відходів. Визначення в режимі реального часу їх змінного складу може дозволити організацію керованого процесу їх спалювання. В результаті виконаної роботи: обрана і адаптована єдина модель для вирішення завдань спалювання, газифікації та повільного піролізу при відомому складі вихідних вуглеводневих речовин; наведені результати розрахунків на її основі; запропонований метод визначення в режимі реального часу складу вуглеводневої складової горючих речовин в різних агрегатних станах.
Завантаження
Посилання
New Satellite Data Reveals Progress: Global Gas Flaring Declined in 2017. Press release, July 17, 2018. URL: https://www.worldbank.org/en/news/press-release/2018/07/17/new-satellite-data-reveals-progress-global-gas-flaring-declined-in-2017.
Eman A.E. Gas Flaring in Industry: an Overview. Petroleum & Coal. 2015. 57(5). 532-555. URL: www.vurup.sk/petroleum-coal.
IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. URL: https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/05/SYR_AR5__FINAL_full_wcover.pdf.
Brown R. C. Thermochemical Processing of Biomass: Conversion into Fuels, Chemicals and Power. Wiley, 2019. 408 p. ISBN: 978–1–119–41757–6.
Perrot J.-F., Subiantoro A. Municipal Waste Management Strategy Review and Waste-to-Energy Poten-tials in New Zealand. Sustainability. 2018. 10(9). 3114. DOI: https://doi.org/10.3390/su10093114.
Astrup T.F., Tonini D., Turconi R., Boldrin A. Life cycle assessment of thermal Waste-to-Energy tech-nologies: Review and recommendations. Waste Management. 2015. Vol. 37. 2015. P. 104–115. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.06.011.
Bosmans A., Vanderreydt I., Geysen D., Helsen L. The crucial role of Waste-to-Energy technologies in enhanced landfill mining: a technology review. Journal of Cleaner Production. 2013. Vol. 55. P. 10–23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2012.05.032.
Leibbrandt N.H., Aboyade A.O., Knoetze J.H., Görgens J.F. Process Efficiency of Biofuel Production Via Gasification and Fischer–Tropsch Synthesis. Fuel. 2013. Vol. 109. 2013. P. 484–492. DOI: doi.org/10.1016/j.fuel.2013.03.013.
An overview of advances in biomass gasification / V.S. Sikarwar, M. Zhao, P. Clough et al. Energy Environ. Sci., 2016, 9, 2939-2977. DOI: 10.1039/C6EE00935B.
Samiran N.A., Jaafar M.N.M., Ja’afar M., Chong C.T. Review of Biomass Gasification Technology to produce Syngas. American-Eurasian Journal of Sustainable Agriculture. 8(7),•March 2014. URL: https://www.researchgate.net/publication/278849675.
Kwiatkowski K., Dudyński M., Bajer K. Combustion of Low-Calorific Waste Biomass Syngas. Flow, Turbulence and Combustion. 2013. Vol. 91, Issue 4. P. 749–772. DOI: https://doi.org/10.1007/s10494-013-9473-9.
Potential of Pyrolysis Processes in the Waste Management Sector / D.Czajczyńska, L.Anguilano, H.Ghazal, R.Krzyżyńska, A.J.Reynolds, N.Spencer, H.Jouharaa / Thermal Science and Engineering Progress. 2017. Vol. 3. P. 171–197. DOI: doi.org/10.1016/j.tsep.2017.06.003.
A review on pyrolysis of plastic wastes / S.D.A. Sharuddin, F. Abnisa, Wan M.A. Wan Daud, M.K. Aroua. Energy Conversion and Management. 2016. 115. 308–326. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.enconman.2016.02.037.
An open‐source biomass pyrolysis reactor / D. Woolf, J. Lehmann, S. Joseph and others. Biofuels, Bio-products and Biorefining. 2017. Vol. 11, Is. 6. DOI: https://doi.org/10.1002/bbb.1814.
Huang Y.-F., Chiueh P.-T., Lo S.-L. A review on microwave pyrolysis of lignocellulosic biomass. Sustainable Environment Research. 2016. Vol. 26, Is. 3. P. 103–109. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.serj.2016.04.012.
Максимов М.В., Брунеткин А.И., Бондаренко А.В. Модель и метод определения условной фор-мулы углеводородного топлива при сжигании. Східно-європейський журнал передових техно-логій. 2013. №6/8 (66). С. 20–27.
Определение состава сжигаемого газа методом ограничений как задачи интерпретации модели / А. И. Брунеткин, В. О. Давыдов, А. В. Бутенко, А. П. Лысюк, А. В. Бондаренко. Східно-європейський журнал передових технологій. 2019. №3/6 (99). С. 22–30. DOI: 10.15587/1729–4061.2019.169219.
Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания: справочник: в 6т. / под науч. ред. акад. В.П. Глушко. Москва: ВИНИТИ; Топлива на основе кислорода и воздуха. 1973. Т. 3. 624 с.
Брунеткин А.И., Максимов М.В. Метод определения состава горючих газов при их сжигании. Науковий вісник НГУ. 2015. №5. С. 83–90. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2015_5_16.
Максимов М.В., Брунеткин А.И., Максименко А.А., Лысюк О.В. Математическая модель опре-деления состава смеси углеводородных кислородосодержащих газов сжигаемого топлива. Вчені записки таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського, Серія Технічні науки. 2018. Т. 29(68), №1, C. 77–84. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/sntuts_2018_29_1%282%29__17.
