Експериментальні дослідження впливу вмісту соломи в паливі на параметри генераторного газу

Автор(и)

  • Gennadii Golub Національний університет біоресурсів і природокористування України вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, Україна, 03041, Україна https://orcid.org/0000-0002-2388-0405
  • Savelii Kukharets Житомирський національний агроекологічний університет бул. Старий, 7, м. Житомир, Україна, 10008, Україна https://orcid.org/0000-0002-5129-8746
  • Nataliya Tsyvenkova Житомирський національний агроекологічний університет бул. Старий, 7, м. Житомир, Україна, 10008, Україна https://orcid.org/0000-0003-1703-4306
  • Yaroslav Yarosh Житомирський національний агроекологічний університет бул. Старий, 7, м. Житомир, Україна, 10008, Україна https://orcid.org/0000-0001-8376-8979
  • Viacheslav Chuba Національний університет біоресурсів і природокористування України вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, Україна, 03041, Україна https://orcid.org/0000-0002-4119-0520

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.142159

Ключові слова:

газогенератор, генераторний газ, солом’яні пелети, концентрація та обсяг СО, агломерація

Анотація

Для газифікації соломовмісного палива пропонується газогенератор специфічної конструкції, у якого зони згорання та відновлення мають однаковий діаметр. В якості палива використано суміш деревини з солом’яними пелетами. Встановлено, що при використанні в паливі до 40 % і менше солом’яних пелет протягом 360 с роботи газогенератора відкладень на колосникових решітках не спостерігалося.

Проведено дослідження, що дозволяють оцінити вплив вмісту солом’яних пелет в паливі на концентрацію та обсяг СО в газі, загальний вихід газу, кількість виробленого газу із кілограма палива та тривалість роботи пропонованого газогенератора. Результат дослідження відображено однофакторними рівняннями. Для встановлення впливу вмісту солом’яних пелет в паливі на динаміку зміни концентрації СО в газі за часом роботи газогенератора виконано двофакторний експеримент. В кожній серії дослідів завантажувалась порція 2 кг палива, фіксувався час роботи та вміст СО в газі, через рівні проміжки часу. Причому, при кожному завантаженні газогенератора паливом вміст солом’яних пелет в паливі зростав від 0 % до 100 % із кроком 20 %.

Встановлено, що для ефективної газифікації соломовмісного палива без утворення твердих відкладень раціонально додавати до палива не більше 40 % солом’яних пелет. При використані 40 % соломи в порівнянні із деревиною на 25 % зростає концентрація та обсяг виробленого СО, проте зменшується на 5,3 % питомий вихід газу із палива. Хоча, при 100 % вмісті солом’яних пелет в паливі спостерігається збільшення концентрації СО в генераторному газі на 44,3 %, обсягу СО – на 40 %, загальний вихід виробленого газу зменшується на 7,7 %. Тривалість роботи газогенератора (при завантаженні 2 кг палива) зростає на 2,8 %. Зростання вмісту СО при використання в паливі 100 % вмісту соломи в порівнянні з 100 % вмістом деревини свідчить про збільшення теплотворної здатності отриманого газу на 13–18 %.

Тому раціональним є використання кількості соломи в паливі до 100 %, хоча це потребує розробки конструкцій газогенераторів, які дозволять уникнути утворення стійких відкладення на робочих поверхнях

Біографії авторів

Gennadii Golub, Національний університет біоресурсів і природокористування України вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, Україна, 03041

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра тракторів, автомобілів та біоенергосистем

Savelii Kukharets, Житомирський національний агроекологічний університет бул. Старий, 7, м. Житомир, Україна, 10008

Доктор технічних наук, доцент, завідувач кафедри

Кафедра механіки та інженерії агроекосистем

Nataliya Tsyvenkova, Житомирський національний агроекологічний університет бул. Старий, 7, м. Житомир, Україна, 10008

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра механіки та інженерії агроекосистем

Yaroslav Yarosh, Житомирський національний агроекологічний університет бул. Старий, 7, м. Житомир, Україна, 10008

Кандидат технічних наук, доцент, декан

Viacheslav Chuba, Національний університет біоресурсів і природокористування України вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, Україна, 03041

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра тракторів, автомобілів та біоенергосистем

Посилання

  1. Golub, G., Kukharets, S., Yarosh, Y., Kukharets, V. (2017). Integrated use of bioenergy conversion technologies in agroecosystems. INMATEH – Agricultural Engineering, 51 (1), 93–100.
  2. Europe 2020 indicators – climate change and energy (2016). EUROSTAT, State explain, 1–16.
  3. Zolotovs’ka, O., Kharytonov, M., Onyshchenko, O. (2016). Аgricultural residues gasification, dependency of main operational parameters of the process on feedstock characteristics. INMATEH – Agricultural Engineering, 50 (3), 119–126.
  4. Tsyvenkova, N. M., Golubenko, А. А., Kukharets, S. M., Biletsky, V. R. (2016). The research of downdraft gas producer heat productivity on straw. Annals of the Faculty of Engineering Hunedoara, 15 (3), 213–218.
  5. Dubrovin, V. O., Korchemnyi, M. O., Maslo, I. P. et. al. (2004). Biopalyva (tekhnolohiyi, mashyny i obladnannia). Kyiv: TsTI “Enerhetyka i elektryfikatsiya”, 256.
  6. Basu, P. (2013). Biomass gasification, pyrolysis and torrefaction: practical design and theory. Elsevier, 548. doi: https://doi.org/10.1016/c2011-0-07564-6
  7. EU Energy in Figures. Statistical Pocketbook 2012. Available at: https://publications.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/4fbba65f-6690-4c3f-878a-e4ce0bc3515c/language-en/format-PDF/source-42292403
  8. Reed, T. B., Das, A. (1988). Handbook of biomass downdraft gasifier engine systems. Golden: Solar Energy Research Institute. doi: https://doi.org/10.2172/5206099
  9. Susastriawan, A. A. P., Saptoadi, H., Purnomo. (2017). Small-scale downdraft gasifiers for biomass gasification: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 76, 989–1003. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.112
  10. Sheth, P. N., Babu, B. V. (2009). Experimental studies on producer gas generation from wood waste in a downdraft biomass gasifier. Bioresource Technology, 100 (12), 3127–3133. doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.01.024
  11. Gai, C., Dong, Y., Zhang, T. (2014). Downdraft gasification of corn straw as a non-woody biomass: Effects of operating conditions on chlorides distribution. Energy, 71, 638–644. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.05.009
  12. Mysak, J., Lys, S., Martynyak-Andrushko, M. (2017). Research on gasification of low-grade fuels in a continuous layer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (8 (86)), 16–23. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.96995
  13. Mac an Bhaird, S. T., Walsh, E., Hemmingway, P., Maglinao, A. L., Capareda, S. C., McDonnell, K. P. (2014). Analysis of bed agglomeration during gasification of wheat straw in a bubbling fluidised bed gasifier using mullite as bed material. Powder Technology, 254, 448–459. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2014.01.049
  14. Wu, Z., Meng, H., Luo, Z., Chen, L., Zhao, J., Wang, S. (2017). Performance evaluation on co-gasification of bituminous coal and wheat straw in entrained flow gasification system. International Journal of Hydrogen Energy, 42 (30), 18884–18893. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.05.144
  15. Sarker, S., Arauzo, J., Nielsen, H. K. (2015). Semi-continuous feeding and gasification of alfalfa and wheat straw pellets in a lab-scale fluidized bed reactor. Energy Conversion and Management, 99, 50–61. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.04.015
  16. Vares, V., Kasyk, Yu., Muyste, P. et. al. (2005). Spravochnik potrebitelya biotopliva. Tallinn: Tallinnskiy tekhnicheskiy universitet, 183.
  17. Cerone, N., Zimbardi, F., Contuzzi, L., Prestipino, M., Carnevale, M. O., Valerio, V. (2017). Air-steam and oxy-steam gasification of hydrolytic residues from biorefinery. Fuel Processing Technology, 167, 451–461. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.07.027
  18. Ferreira, S. D., Lazzarotto, I. P., Junges, J., Manera, C., Godinho, M., Osório, E. (2017). Steam gasification of biochar derived from elephant grass pyrolysis in a screw reactor. Energy Conversion and Management, 153, 163–174. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.10.006
  19. Niu, M., Jin, B., Huang, Y., Wang, H., Dong, Q., Gu, H., Yang, J. (2018). Co-gasification of High-ash Sewage Sludge and Straw in a Bubbling Fluidized Bed with Oxygen-enriched Air. International Journal of Chemical Reactor Engineering, 16 (5). doi: https://doi.org/10.1515/ijcre-2017-0044
  20. Poltavets, V. I., Yaziev, A. S. (2006). Pat. No. 75529 UA. Hazohenerator dlia hazyfikatsiyi tverdoho palyva. No. 20040907430; declareted: 10.09.2004; published: 7.04.2006, Bul. No. 4.
  21. Tsyvenkova, N. M., Holubenko, A. A. (2012). Pat. No. 107219 UA. Sposib formuvannia zony horinnia i hazyfikatsiyi ta hazohenerator dlia yoho zdiysnennia. No. a201211797; declareted: 12.10.2012; published: 10.12.2014, Bul. No. 23.
  22. Kukharets, S. M., Yarosh, Ya. D., Biletskyi, V. R., Holub, H. A. (2016). Osoblyvosti vykorystannia malohabarytnykh hazoheneratornykh moduliv. Tekhniko-tekhnolohichni aspekty rozvytku ta vyprobuvannia novoi tekhniky i tekhnolohii dlia silskoho hospodarstva Ukrainy. 2016. Issue 20 (34). P. 457–464.
  23. Tokarev, G. G. (1955). Gazogeneratornye avtomobili. Moscow: Mashgiz, 207.
  24. Kollerov, L. K. (1951). Gazomotornye ustanovki. Leningrad: Mashgiz, 239.
  25. Pylypchuk, M. I., Hryhoriev, A. S., Shostak, V. V. (2007). Osnovy naukovykh doslidzhen. Lviv: Znannia, 234.
  26. Dejtrakulwong, C., Patumsawad, S. (2014). Four Zones Modeling of the Downdraft Biomass Gasification Process: Effects of Moisture Content and Air to Fuel Ratio. Energy Procedia, 52, 142–149. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.07.064
  27. Jiansheng, Z., Junfu, L., Xin, W., Hai, Z., Guangxi, Y., Toshiyuki, S., Junichi, S. (2007). Characterization of Pressure Signals in Fluidized Beds Loaded with Large Particles Using Wigner Distribution Analysis: Feasibility of Diagnosis of Agglomeration. Chinese Journal of Chemical Engineering, 15 (1), 24–29. doi: https://doi.org/10.1016/s1004-9541(07)60029-9

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-09-13

Як цитувати

Golub, G., Kukharets, S., Tsyvenkova, N., Yarosh, Y., & Chuba, V. (2018). Експериментальні дослідження впливу вмісту соломи в паливі на параметри генераторного газу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(8 (95), 76–86. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.142159

Номер

Том 5 № 8 (95) (2018): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Gennadii Golub, Savelii Kukharets, Nataliya Tsyvenkova, Yaroslav Yarosh, Viacheslav Chuba

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.