МОДЕЛЬ І МЕТОД КЕРОВАНОГО ПІРОЛИЗУ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН ЗМІННОГО СКЛАДУ

УДК 681.54

Volume 66, Issue 1, 2021, pages 134-146

DOI: https://doi.org/10.34229/0572-2691-2021-1-12

Завантажити статтю 

Беглов Костянтин В’ячеславович, кандидат ехнічнихнаук, доцент Одеського на­ціонального політехнічного університету

Брунеткін Олександр Іванович, доктор технічних наук, професор Одеського на­ціонального політехнічного університету 

Максимов Максим Максимович, аспирант Одеського на­ціонального політехнічного університету

Улицька Олена Олегівна, кандидат технічних наук, доцент Одеського на­ціонального політехнічного університету


Abstract

Розглянуто питання організації процесу повільного піролізу органічних речовин, в загальному випадку невідомого і змінного складу. Актуальність роботи визначається розглядом можливості використання різних органічних відходів (побутових, сільськогосподарських, промислових) без їх попереднього сортування і сушіння для отримання вторинних енергоресурсів відомого (контрольованого) складу. Новизна роботи обумовлена розробкою моделі методу керованого піролізу або газифікації органічних речовин з мінімальною кількістю твер­дих залишків при максимальній теплотворної здатності суміші, що утворює горючі гази. Розглянуто процес на основі фільтраційного горіння в зверхадіабатному режимі. В існуючих пристроях при реалізації такого режиму організовується зустрічний потік вихідної сировини і продуктів реакції. В результаті частина водяної пари, що утворюються на стадії сушки, становить важливу частину суміші продуктів реакції і, відповідно, знижують їх енергетичну цінність. Запропонована до розгляду схема процесу будується на основі організації попутного потоку вихідної сировини і продуктів реакції. В результаті утворюються вуглекислий газ і пари води використовуються як додаткові окислювачі. При цьому зменшується вуглистий залишок з одночасним збільшенням у складі суміші газоподібних продуктів чадного газу і водню. Запропоновано схему моніторингу в режимі реального часу складу вихідної сировини в процесі піролізу (газифікації). Знання складу дозволяє управляти процесом його переробки з метою: організації оптимального процесу газифікації з точки зору максимізації кількості та енергетичної цінності суміші газоподібних продуктів реакції; витратою вихідної сировини з метою виробництва необхідної кількості продукт-газу на даний момент.


REFERENCES

  1. Rousta K., Ekström K.M. Assessing incorrect household waste sorting in a medium-sized Swedish city. Sustainability. 2013. N 5. P. 4349–4361. https://doi.org/10.3390/su5104349
  2. Perrot J.F., Subiantoro A. Municipal Waste Management Strategy Review and Waste-to-Energy Potentials in New Zealand. Sustainability. 2018. 10, N 9. DOI: 10.3390/su10093114.
  3. Seltenrich N. Emerging Waste-to-Energy Technologies: Solid Waste Solution or Dead End? Environmental Health Perspectives. 2016. 124, N 6. https://doi.org/10.1289/ehp.124-A106.
  4. Brunetkin O., Maksymov M.V., Maksymenko A., Maksymov M.M. Development of the unified model for identification of composition of products from incineration, gasification, and slow pyrolysis. EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies. 2019. 4/6, N 100. P. 25–31. doi: 10.15587/1729-4061.2019.176422.
  5. Guizani C., Jeguirim M., Valin S., Limousy L., Salvador S. Biomass Chars: The Effects of Pyrolysis Conditions on Their Morphology, Structure, Chemical Properties and Reactivity. Energies. 2017. 10, N 6. P. 796. https://doi.org/10.3390/en10060796.
  6. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа. С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов. Санкт-Петербург. Недра, 2006. 872 с. http://www.­geokniga.org/bookfiles/geokniga-ahmetov-a-tehnologiya-i-oborudovanie-processov-perera­botki-nefti-i-gaza.pdf
  7. Process efficiency of biofuel production via gasification and Fischer–Tropsch synthesis. H.L. Nadia, N.H. Leibbrandt, A.O. Aboyade, J.H. Knoetze, J.F. Görgens. Fuel. 2013. 109. P. 484–492. doi.org/10.1016/j.fuel.2013.03.013,
  8. Модель паровоздушной газификации твердого горючего в фильтрационном режиме. Е.А. Салганский, В.П. Фурсов, С.В. Глазов, М.В. Салганская, Г.Б. Манелис. Физика горения и взрыва. 2006. 42, № 1. С. 65–72. https://docplayer.ru/86907583-Institut-prob­lem-himicheskoy-fiziki-ran-chernogolovka.html.
  9. Determining the composition of burned gas using the method of constraints as a problem of model interpretation. O. Brunetkin, V. Davydov, O. Butenko, G. Lysiuk, A. Bondarenko. Eastern-European Journal of Enterprise Technologics. 2019. N 3/6 (99). P. 22–30. doi: 10.15587/1729–4061.2019.169219.
  10. Полианчик Е.В., Глазов С.В. Фильтрационное горение углерода в присутствии эндотермических окислителей. Физика горения и взрыва. 2015. 51, № 5. С. 34–43. DOI: 10.15372/
    FGV20150504
    .
  11. Identification of the Thermal Conductivity Coefficient for Quasi-Stationary Two-Dimen­sional Heat Conduction Equations. Yu.M. Matsevityi, S.V. Alekhina, V.T. Borukhov, G.M. Zayats, A.O. Kostikov. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2017. 90, N 6. С. 1295–1310. DOI 10.1007/s10891-017-1686-7.
  12. Установка для визначення складу горючого газу в процесі його спалювання. Патент України на винахід №. 120216 : МПК G01N 7/08 (2006.01), G01N 25/20 (2006.01) / Максимов М.В., Брунеткін О.І., Лисюк О.В., Тарахтій О.С. № а 2017 12785; заявл. 22.12.2017; опубл. 11.06.2018. Бюл. №11.
  13. Лямин В.А. Газификация древесины. М. : Лесная промышленность, 1967. 264 с.
  14. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания: справочник. М. : ВИНИТИ, 1971. 1: Методы расчета. 266 с.
  15. Duty C., Johnson R.Heat and mass-transfer modeling of an angled gas-jet LCVD system. Applied Physics A. 2003. N 5. Р. 697–705.
  16. Wolfgang, Rodi, M. Mulas. Engineering turbulence modelling and experiments 6. Elsevier, 2005. 1012 р.
  17. Гавриленко Б.В., Неежмаков С.В. Математическая модель топки кипящего слоя шахтного автономного воздухоподогревателя в нестационарных условиях. Проблемы эксплуатации оборудования шахтных установок. 2005. С. 297–304.
  18. Гавриленко Б.В., Неежмаков С.В. Синтез математической модели топки кипящего слоя шахтного воздухоподогревателя при нестационарных условиях для задач автоматического управления. Моделювання та інформаційні технології. 2010. Вип. 57. С. 164–173.
  19. Модель и метод сжигания в теплоэнергетической установке углеводородного газа переменного состава. А.В. Лысюк, А.В. Бондаренко, М.М. Максимов, А.И. Брунеткин. Автоматизація технологічних і бізнес-процесів. Одеса, 2017. 9, № 2. С. 21–27. (Журнал включено до НМБД Index Copernicus, CrossRef (DOI https://doi.org/10.15673/­atbp.v9i2.558 )).
  20. Давыдов В.О., Бондаренко А.В. Метод расчета температуры горения произвольной смеси газообразного углеводородного топлива при произвольном избытке воздуха. Праці Одеського політехнічного університету. 2013. № 3 (42). С. 98–102. http://pratsi.opu.ua/app/webroot
    /articles/1395062033.pdf.