автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Совершенствование техники и технологии процесса газификации отходов деревообработки

На правах рукописи

Садртдинов Алмаз Ринатович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ ОТХОДОВ ДЕРЕВООБРАБОТКИ

05.21.05 - Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки 05.21.03 - Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины

4850566

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань-2011

1 6 ИЮН 2011

4850566

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет».

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Сафин Рушан Гареевич;

кандидат технических наук, доцент Тимербаев Наиль Фарилович

доктор технических наук, профессор Семенов Юрий Павлович

кандидат технических наук, профессор Юрьев Юрий Леонидович

Филиал ФГУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации» «Восточно-европейская опытная станция», г. Казань

Защита диссертации состоится 17 июня 2011 года в 14:00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.080.12 при ГОУ ВПО КГТУ по адресу: 420015, Казань, К. Маркса, 68.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан «А5» мая 2011

Ученый секретарь

диссертационного совета з Байгильдеева Е.И.

Общая характеристика работы

Актуальность темы.

Большая часть древесных отходов перерабатывается внутри деревообрабатывающих предприятий путем сжигания в печах с получением тепловой энергии. Однако значительную часть древесных отходов нельзя сжигать, вследствие их загрязненности различными полимерными включениями, которые при сжигании выделяют токсичные вещества. К источникам таких отходов обычно относятся предприятия по производству корпусной и мягкой мебели, дверей, оконных рам и т.д., зачастую располагающихся в черте города или поблизости, что является еще одной причиной, не позволяющей применять традиционные методы переработки.

Другой проблемой при термохимической переработке является неоднородность отходов по влагосодержанию, приводящая к снижению теплоты сгорания отходов и неустойчивости процесса термохимической переработки путем сжигания.

При этом одним из путей решения указанных проблем является организация процесса термохимической переработки путем газификации отходов деревообработки, позволяющая помимо полной утилизации отходов получить смесь горючих газов - генераторный газ, который можно использовать в горелочных устройствах котлов для получения горячей воды или пара.

Однако при газификации, в виду сложности процессов, протекающих внутри газификатора (прогрев, предварительная сушка, сухая перегонка, окислительные и восстановительные процессы), усложняется прогнозирование регулирующих параметров и конструктивных особенностей аппарата. Зависимость состава и теплотворной способности генераторного газа от параметров вышеуказанных процессов требует специального подхода к организации технологического процесса и проектированию оборудования. Поэтому разработка технологий газификации отходов, позволяющих эффективно перерабатывать высоковлажные отходы деревообработки или отходы, содержащие полимерные включения, с использованием схемы газификации топлива с последующим дожиганием генераторного газа, обеспечивающей значительное снижение выбросов вредных веществ в атмосферу, является актуальной задачей.

Работа выполнялась в соответствии с заданием Министерства образования РФ в рамках НИР №0120.0852795 «Исследование процессов высокотемпературного горения органических соединений» и при поддержке: гранта по программе «Молодежный инновационный проект» договор № 6207р/8552, гранта по программе «Старт 1» договор № 8573р/13910.

Дель работы.

Состоит в совершенствовании существующих методов прямоточной газификации отходов деревообработки и разработке методов расчета и аппаратурного оформления данного процесса.

В связи с этим в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

1. Разработать математическую модель процесса прямоточной газификации отходов деревообработки.

2. Экспериментально исследовать процесс прямоточной газификации отходов

деревообработки.

3. На основании результатов физического и математического моделирования выявить влияние параметров процесса на состав генераторного газа.

4. Разработать методику расчета для проектирования газогенераторных установок.

5. Промышленно реализовать результаты теоретических, экспериментальных исследований и конструкторских разработок.

Научная новизна.

Работа содержит научно-обоснованные технические и технологические решения, направленные на эффективную переработку отходов деревообработки методом газификации с получением генераторного газа высокой теплотворности.

• Разработана математическая модель процесса прямоточной газификации отходов деревообработки, учитывающая стадии прогрева, сушки, пиролиза, горения, восстановления и взаимосвязь между ними, позволяющая прогнозировать, в зависимости от входных данных, параметры вырабатываемого генераторного газа на выходе из газификатора и основные конструктивные параметры установки.

• В результате экспериментальных исследований определен характер влияния влажности отходов, расхода дутьевого воздуха, температуры в зоне горения и высоты зоны восстановления на состав генераторного газа.

• В результате математического моделирования и экспериментальных исследований определены рациональная продолжительность каждой стадии процесса газификации.

• Предложена новая технология термохимической переработки отходов деревообработки, содержащих полимерные включения.

• Разработан способ газификации высоковлажных отходов, позволяющий получить генераторный газ высокой теплотворности.

Практическая ценность.

На базе полученных решений разработана и реализована компьютерная методика расчета процесса газификации отходов деревообработки, позволяющая выработать рекомендации по выбору рациональных режимов ведения процесса и конструктивных параметров установки.

Разработаны новые конструкции оборудования и технологические рекомендации, направленные на обеспечение максимальной энергоэффективности процесса прямоточной газификации.

Реализация работы.

Результаты проведенных в работе исследований реализованы при проектировании пилотной установки для газификации отходов деревообработки, внедряемой в настоящее время в ООО «НТЦ Альтернативная энергетика» и при разработке установки для термохимической переработки твердых отходов, принятой к внедрению в ОАО «Нижнекамскшина».

Созданная экспериментальная установка для исследования процесса газификации отходов деревообработки внедрена в учебный процесс в рамках курса «Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств».

Личный вклад автора.

Автором была сформулирована задача исследования, разработана математическая модель процесса газификации отходов деревообработки, разработана экспериментальная установка, проведены экспериментальные исследования и математическое моделирование. В ходе выполнения работы автором разработаны пилотная установка для газификации отходов деревообработки и установка для термохимической переработки древесных отходов (Пат. №2400671).

Автор защищает;

1. Способ переработки отходов деревообработки методом газификации.

2. Математическую модель процесса прямоточной газификации отходов деревообработки.

3. Результаты математического моделирования и экспериментального исследования процесса прямоточной газификации отходов деревообработки.

4. Конструкции установок для термохимической переработки отходов деревообработки.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались на научных сессиях КГТУ (Казань, 2008-2011), международных конференциях «Ресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, 2007), «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, 2008), «Севергеоэкотех-2009» (Ухта, 2009), «Энергетика в современном мире» (Чита, 2009г), «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (Красноярск, 2009).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК, и 1 патент РФ (№ 2400671).

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание изложено на 139 страницах машинописного текста, включающих 44 рисунка и 5 таблиц. Библиографический список включает 152 наименования цитируемых работ российских и зарубежных авторов.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель исследований, отмечена научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе дан анализ современного состояния процессов термохимической переработки отходов деревообработки, рассмотрены и проанализированы существующие технологии газификации отходов деревообработки и подходы к их математическому моделированию. По результатам аналитических исследований уточнены задачи исследования. Теоретическое изучение механизма газификации отходов деревообработки показало, что все стадии процесса газификации имеют жесткую взаимосвязь, а влияние условий нагрева и исходных параметров процесса оказывает существенное влияние на выход продуктов газификации.

Загрузка материала Т=20°С

СО, СОг, НЮ,

Т=Ю00"С С0,С02,Н20

-—Г

Зола

Зова сушки а пиролиза

т

Зона горения (оки слеши)

Сиитеэ-гаэ

Во второй главе приведена физическая картина процесса, сформулированы основные допущения и приведены результаты теоретических исследований процесса прямоточной газификации отходов деревообработки. Процесс газификации представляет собой совокупность процессов прогрева, сушки, пиролиза отходов, сгорания продуктов пиролиза и восстановительных процессов образования генераторного газа (см. рис. 1).

Математическая модель процесса газификации учитывает тепломассо-перенос в твердой и газовой фазах и химические реакции термохимического разложения древесины и образования генераторного газа. Изменение температуры в процессе прогрева, сушки и пиролиза описывается дифференциальным уравнением теплопе-реноса (1), для которого необходимо определить сток тепла на прогрев материала, испарение влаги при сушке и приток тепла от химических реакцией на стадии пиролиза (2).

Для решения уравнения (1) сформулированы начальные (3) и граничные условия (4).

Т=700 С С0,С02,Н20,

сш,ш

Воздух

Зона востановлення

—( ^ Воздух -Г*Т=МТС*

Рис. 1. Физическая картина процесса газификации

сл _

дг

Эх

Чп + Ч,

эт.,

эф

ах

+ Чс

хр

Тсл(0,х)=Тн;

(1)

(2) (3)

л дГсл

"^"аГ

=а.СГг-Твп)

х=0

Сток тепла на испарение влаги определяется выражением (5).

Для определения изменения влажности материала по слоям принимаем, что изменение влажности слоя материала определяется изменением влажности частицы входящей в данный слой. В результате вводится система дифференциальных уравнений тепло- и массопроводно-сти (6-;-7).

,=Г

Рм

дх

ох р0 дг

.Яы

ег

ве

+ Р«-г-е-

дп

(4)

(5)

(6)

(7)

Для решения системы уравнений (6+7) сформулированы начальные (8) и граничные (9) условия

им(о/)=ишич; тм(0/)=т„; Р„(0,О=Ра™ (8)

(9)

При описании стадии пи-к„ КИ„)Л"у™«1 ролиза принято допущение о том, что древесина является смесью компонентов: гемицел-люлозы, целлюлозы и лигнина, а процесс пиролиза древесины является совокупностью процессов термохимического разложения, ее основных компонентов, с образованием двух основных групп веществ (уголь и леггучие) (см. рис. 2).

С учетом принятого механизма изменение массы в единице объема для каждого из указанных компонентов запишется уравнениями химической кинетики

Этг

Рис.2. Механизм термохимического разложения компонентов древесины

для гемицеллюлозы:

для целлюлозы:

для лигнина:

Эг йт

йт

Эг

Уравнение баланса массы для угля и газа запишутся в виде

(10) (П) (12)

(13)

(14)

(15)

+ (1-Уц)-кц-тц + (1-ул)-кл-тл Предполагая, что при пиролизе температура частицы равна температуре образующихся газов, а в локальном объеме между компонентами газовой и твердой фазы установлено термодинамическое равновесие, уравнение сохранения энергии запишется в виде (16)

. оТ оТЛ ЯЛ оТ

(СшШт + СЦШЦ + слтл + + Спгтпг) = а^Г- Г тпгСпг^ш. —+ Яхр (16)

8т

- ь = Гпв" кш • тпв + уц • (~кц • тц) + ул • (-кл • т л) ох

о(е-ш„г) дЫпг -ш,,.) . . . .

<?х д£ +(1"угц)-кп,-тп, + (1-упв)-клв-тпв +

81

д£

Чхр = ЯГц-(~1£Гц-тгц + угц'кгц-шП1-кпв'т1Ш)+ (17)

+• (-кц • тд)+• (-кл • тл)

Коэффициент теплопроводности определяется из выражения (18) в зависимости от доли прореагировавшей древесины

13,5-Сп "Т3-<1ППП .

Для решения уравнений (10-16) сформулированы начальные условия

тгц=тпю> тпв=0; тц=тц0; тл=тл0; ^

ту = о; т=т0;

а граничные условия запишутся аналогично (9).

Процесс горения продуктов пиролиза описывается уравнениями, позволяющими определить расход необходимого воздуха для горения, температуру продуктов сгорания и их компонентный состав.

Вследствие значительного влияния конвективного переноса тепла и массы при рассмотрении процесса восстановления теплопроводностью и диффузией по газу пренебрегаем. С учетом принятого допущения уравнения сохранения вещества для каждого компонента газового потока и для угля запишутся в виде

= (20)

ду

-'■т*--<21>

Уравнение сохранения энергии для газового потока и угля примут вид ЯГ 2

рг-г • Сг.г-аг-г • (Ту - т„) • Г+1 (4 ■■ к; ■ (С;0 - С;)) ( 22)

оу ¡=1

бТ г

Ру-с—IV •~^=аг.г .(Ту-ТГ_ГИ-2(Ч;■к1-(Сю-С{)) (23 )

цу ¡=1

Для решения системы уравнений (20-23) приняты граничные условия (24)

Ч=о=Т-и; Ч=о=С'°; 4-0=^ (24)

Значения кинетических констант для химических реакций берутся в соответствии с указанными в работе литературными источниками.

Дифференциальные уравнения математической модели решались методом сеток с помощью конечно-разностных схем.

В третьей главе представлено описание экспериментальных установок и методик проведения экспериментов для изучения процесса газификации отходов деревообработки, приведены результаты экспериментального исследования и математического моделирования процесса.

Экспериментальная установка для исследования процесса газификации отходов деревообработки, представленная на рис. 3, состоит из реактора газификации древесных отходов 1, камеры дожигания образующегося генераторного газа 2, теп-

лообменника 3, абсорбера 4, служащего для очистки топочных газов перед выбросом их в атмосферу, и системы контроля хода экспериментов 5. Экспериментальная установка позволяет исследовать процесс газификации отходов деревообработки

ной газификации отходов деревообработки: 1 - газогенератор; 2 - камера дожигания;

3 - теплообменник; 4 - абсорбер; 5 - система регистрации и хранения данных.

Результаты исследований представлены на рис. 4-5-13, на которых сплошными линиями обозначены данные, полученные расчетным путем, а точками и пунктирными линиями - экспериментальные значения.

Проведены экспериментальные исследования по выявлению основных закономерностей и параметров процесса газификации. На рис. 4 представлены экспериментальная и расчетная зависимости убыли массы от температуры процесса, которая показывает, что при увеличении температуры процесса массовый выход угля падает. Это объясняется большей степенью выделения летучих веществ содержащихся в угольной массе.

Проведено исследование изменения температуры слоя от продолжительности процесса на стадии сушки-пиролиза (см. рис. 5). Анализ результатов исследования показывает, что ближе к центру слоя расчетные и экспериментальные данные имеют более значительные расхождения. Это объясняется тем, что математическая модель не учитывает двухмерность процесса.

Максимальное расхождение между данными составило 29%. Это подтверждает возможность использования разработанной математической модели для прогнозирования параметров генераторного газа на выходе из газогенератора.

ч\

\ \\

ч w 1 у 2

ь,— -

V -S 4

О 100 200 300 , 400 500 600 Т.'С о I

Рис. 4. Зависимость убыли массы от темпе- Рис. 5. Зависимость температуры слоя

ратуры нагрева: 1-материал (э); 2- материал от продолжительности процесса:

(р), 3- лигнин (р), 4- целлюлоза (р), 1 - у стенки (на радиусе); 2 - на сере-

5-гемицеллюлоза (р) дине радиуса; 3 - в центре

На рис.6 представлены зависимости, отражающие влияние влажности газифицируемых отходов на состав, образующегося генераторного газа.

Как видно из данных зависимостей, увеличение влажности отходов приводит к увеличению образования С02 и водяного пара, и уменьшению СО и Н2. Увеличение образования С02 связано с уменьшением температуры в зоне восстановления и, как следствие, снижением скорости реакций восстановления, что в свою очередь и приводит к уменьшению содержания СО и увеличению количества водяных паров.

Отмечено, что содержание водорода в генераторном газе при значениях влажности в пределах 18-22% имеет максимальное значение, однако с дальнейшим увеличением влажности отходов количество водорода уменьшается в результате понижения температуры в зоне восстановления.

---1——---"--------'УОМ,* олиила-

12 X» 2< 30 36 42 & S4 60 66 Ц*

Рис. 6. Зависимость состава генераторного Рис. 7. Зависимость теплоты сгорания газа от влажности отходов: генераторного газа от влажности от-

1-СН4; 2-СО; 3-С02; 4-Н2; ходов

С увеличением влажности древесных отходов уменьшается и теплотворная способность генераторного газа (см.рис. 7). Так при изменении влажности с 10 до 68% теплотворная способность генераторного газа снижается с 1190 до 860 ккал/м3.

На интенсивность процесса газификации, также оказывает влияние расход окислителя в зоне горения. Увеличение расхода окислителя приводит к росту со-

держания горючих компонентов СО и Н2 и уменьшению невосстановившегося С02, что объясняется смещением константы равновесия эндотермических реакций восстановления С02 и разложением воды в сторону увеличения содержания в генераторном газе СО и Н2, также связанное с увеличением температуры и скорости химических реакций в зонах горения и восстановления (см. .рис. 8). В результате теплотворная способность генераторного газа также повышается, что можно видеть на рис. 9.

< ......Л

^т^ »

г-""

V' ••

\ 1

О. тоаиз—

1100 -

04 0.5 0.6

1.1 12 У,ыЗ/ч»с

0.4 03 0.6 0.7 ОЛ 03 1 1.1 и

Рис. 8. Зависимость состава генераторного газа от расхода окислителя в зоне горения 1-сн4,- 2 - С02; 3 - СО; 4-Н2;

Рис. 9. Зависимость теплоты сгорания генераторного газа от расхода окислителя в зоне горения

Исследовано влияние высоты зоны восстановления на параметры генераторного газа (см. рис. 10 и 11)..

4 ,*•/.........

♦......... ....... .........А

А..... ....."< 3

2

/

......-

О, псап/мЗ-1350 -

1300

1200

40 60 80 1 00 120 1 40 Н,мм

Рис. 11. Зависимость теплоты сгорания ного газа от высоты зоны восстановления генераторного газа от высоты зоны вос-

Рис. 10. Зависимость состава генератор-

1-С02; 2-Н2; 3-СН4; 4-СО;

становления

Результаты исследований показывают, что с увеличением высоты зоны восстановления до 125-135 мм, для данного газификатора, содержание горючей части генераторного газа увеличивается, а следовательно и его теплотворная способность. Однако дальнейшее увеличение высоты (свыше 135 мм) сопровождается снижением теплотворной способности генераторного газа, вследствие уменьшения количества СО и СН4, связанное с падением температуры в конце зоны восстановления и протеканием обратных реакций. При этом содержание водорода возрастает незначительно.

к

—

/

|/ 2 Л ____

» .... ч 1

4 б 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Рис. 12. Зависимость состава генераторного газа от содержания летучих в угле в зоне восстановления: 1-СН4; 2-С02; 3-СО; 4-Н2;

(¿юи г'мЗ ■

V

✓

1175 ■

4 « I 10 12 14 1« 18 20 22 24

Рис. 13. Зависимость теплоты сгорания генераторного газа от содержания летучих в угле в зоне восстановления

Выявлено влияние содержания летучих в угле в зоне восстановления на состав и теплоту сгорания генераторного газа (см. рис. 12 и 13). Содержание основных горючих компонентов генераторного газа, при увеличении содержания летучих в угле с 5 до 24%, возрастает, что повышает теплотворную способность генераторного газа. Однако опыты показывают, что дальнейшее увеличение содержания летучих в угле приводит к образованию неразложившихся смол в генераторном газе.

Таким образом, в ходе математического моделирования и экспериментальных исследований были определены параметры процесса газификации, значительно влияющие на состав и теплотворную способность генераторного газа В четвертой главе. На основе результатов экспериментальных исследований и математического моделирования разработаны установки для газификации высоковлажных древесных отходов (см. рис. 14) и для термохимической переработки отходов деревообработки, содержащих полимерные включения (см. рис. 15), новизна которой подтверждена патентом РФ №2400671. Рекомендованы рациональные режимные и конструктивные параметры установок.

Разработанная установка для газификации высоковлажных древесных отходов принята к внедрению на ООО «НТЦ Альтернативная энер-

Рис. 14. Схема установки для газификации высоковлажных древесных отходов: 1-камера сгорания, 2-камера газогенерации, 3-зона сушки

гетика», а установка для термохимической переработки отходов деревообработки, содержащих полимерные включения принята к внедрению на ОАО «Нижнекамск-шина».

Тсампнкктап в «моефси-

Рис. 15. Схема установки для термохимической переработки отходов деревообработки: 1-камерная печь, 2-камера дожигания, 3-камера пиролиза, 4-теплообменник, 5-система очистки топочных газов, 6-дымосос

Проведенный технико-экономический анализ внедрения разработанных установок показал экономическую целесообразность их применения при утилизации отходов деревообработки.

В приложении к работе.

Приведены программа расчета процесса на ПЭВМ, результаты статистической обработки полученных данных и акты внедрения, подтверждающие практическое использование основных результатов работы предприятиями.

Основные результаты и выводы

1. Проведен анализ современного состояния технологий и техники термохимической переработки отходов деревообработки методом газификации, рассмотрена физическая картина процесса и сформулированы основные допущения процесса газификации.

2. Разработана математическая модель процесса прямоточной газификации отходов деревообработки, учитывающая стадии прогрева, сушки, пиролиза, горения и восстановления.

3. Разработан алгоритм расчета и моделирующая программа математической модели процесса газификации отходов деревообработки.

4. Разработаны экспериментальные установки и методики проведения экспериментальных исследований.

5. В результате математического моделирования и экспериментальных исследований определены зависимости влияния параметров процесса на состав и теплотворную способность генераторного газа. Увеличение влажности отходов от 30% и более приводит к снижению содержание горючих компонентов и теплотворной способность генераторного газа. При увеличении расхода окислителя в зоне горения и содержания летучих в угле в зоне восстановления теплотворная способность генераторного газа возрастает. Высота зоны восстановления зависит от вышеупомянутых параметров. Ее увеличение до определенного значения способствует возрастанию теплотворной способность генераторного газа, однако дальнейшее увеличение приводит к снижению теплотворной способности генераторного газа.

6. На базе полученных данных рекомендованы рациональные режимные параметры процесса газификации отходов деревообработки.

7. По результатам исследований разработан способ газификации высоковлажных отходов (свыше 30%), позволяющий получить генераторный газ высокой теплотворности.

8. Предложена новая технология и установка для термохимической переработки отходов деревообработки, новизна которой подтверждена патентом РФ. Установка принята к внедрению в производство на ОАО «Нижнекамскшина» с ожидаемым годовым экономическим эффектом 1,548 млн. руб.

Основные обозначения: Т - температура, К; с - теплоёмкость, Дж/(кг-К); р - плотность, кг/м3; X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); q - удельная тепловая энергия, Дж/кг; а - коэффициент теплоотдачи, ВтДм^К); г - скрытая теплота парообразования, Дж/кг; U - влагосодержание материала, %; f — удельная поверхность, М7М3; кр - коэффициент молярного переноса, с; Р - давление, Па; ш - масса вещества в единице объема (кг/м3); к - константа скорости химической реакции, с'1; у -доля компонента, %; w - скорость, м/с; £ - пористость, м3/м3; rj - степень пиролиза, %; с0 — коэффициент излучения абсолкшго черного тела, Вт/(м2-К4); у - степень черноты; С - концентрация вещества, моль/м3; i - компонент (вещество).

Индексы: сл - слой; м - материал; эф - эффективный; п - прогрев; исп - испарение; хр - химические реакции; г - газ; гц - гемицеллюлоза; пв - промежуточное вещество; ц - целлюлоза; л - лигнин; пг - пиролизный газ; у - уголь; ч - частица; г-г - генераторный газ; 0 - начальное; пор - поры.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Патент:

1. Пат. 2400671 Российская Федерация, МПК7 F23G 5/027. Установка для термической переработки твердых отходов / Тимербаев Н.Ф., Зиатдинова Д.Ф., Сафин Р.Р., Садртдинов А.Р., Сафин Р.Г., Кузьмин И.А., Разумов Е.Ю., Миндубаев P.P.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет». — № 2009113401/03; заявл. 09.04.2009; опубл. 27.09.2010, Бюл. №27.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

2. Тимербаев, Н.Ф. Исследование зависимости теплотворной способности ТБО от их морфологического состава [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, А.Р. Садртдинов, Д.Ф. Зиатдинова, И.А. Кузьмин // Известия высших учебных заведений «Химия и химическая технология». - 2008. - Том 51. - Вып.Ю. - С. 79-82.

3. Тимербаев, Н.Ф. Комплексный метод очистки топочных газов образующихся при сжигании твердых бытовых отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Д.Ф. Зиатдинова, А.Р. Садртдинов // Известия высших учебных заведений «Химия и химическая технология». -2008.-Том 51. -Вып.12.-С. 96-99.

4. Тимербаев, Н.Ф. Автоматизация работы газо-воздушного тракта печей и котельных агрегатов работающих на древесных отходах [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р. Садртдинов // Вестник Казанского технологического университета. -2010.-№ 9.— С. 438-443.

5. Тимербаев, Н.Ф. Моделирование процесса очистки дымовых газов образованных при сжигании органических отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р. Садртдинов // Вестник Казанского технологического университета. -2010. -№ 11.-С. 243-247.

6. Тимербаев, Н.Ф. Очистка топочных газов энергетических установок работающих на твердых органических отходах [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р. Садртдинов // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - № 11.-С. 247-252.

7. Тимербаев, Н.Ф. Моделирование процесса прямоточной газификации древесных отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р. Садртдинов, А.Р. Хиса-меева // Вестник Казанского технологического университета. -2011. -№ 7. -С.75-80.

Труды в прочих изданиях:

8. Тимербаев, Н.Ф. Системный подход к технологии обезвреживания ТБО с альнейшей рекуперацией энергии [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, И.А. Кузьмин, А.Р.

Садртдинов // Труды VI Международного симпозиума «Ресурсоэффективность и нергосбережение», г. Казань, 2007. - С. 235-337.

9. Садртдинов, А.Р. Комплексный метод очистки отходящих газов / А.Р. Садртдинов, Н.Ф. Тимербаев, И.А. Кузьмин, А.Е. Воронин [Текст] // Материалы меж-

ународной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития есного комплекса» - Вологда, 2008. - С. 112-113.

10. Садртдинов, А.Р. Газификация твердых бытовых отходов в низкотемпера-урной плазме [Текст] / А.Р. Садртдинов, И.А. Кузьмин, Н.Ф. Тимербаев // Материалы научной сессии Казанского государственного технологического университе-

а.-Казань, 2008.-С. 319.

П.Егорова, Е.В. Кислородное дожигание генераторный газа [Текст] / Е.В. Егорова, И.А. Кузьмин, А.Р. Садртдинов // Материалы научной сессии Казанского государственного технологического университета. - Казань, 2009. - С. 285.

12. Садртдинов, А.Р. Повышение энергетической эффективности установок 1ермической переработки отходов [Текст] / А.Р. Садртдинов, Н.Ф. Тимербаев, И.А. Кузьмин, И.А. Шафиков // Материалы ГУ Всероссийской научно-практической конференции «Энергетика в современном мире», ЧитГТУ, Чита, 2009.-Ч2.-С.92-97.

13.Садртдинов, А.Р. Расчет состава газа на различных стадиях газификации твердых бытовых отходов [Текст] / А.Р. Садртдинов, И.А. Кузьмин, Н.Ф. Тимербаев // Материалы X международной молодежной научной конференция «Севергеоэко-тех-2009», УГТУ, Ухта, 2009. - 44. - С. 85-87.

14. Тимербаев, Н.Ф. Технология очистки топочных газов образующихся при термической переработке ТБО [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, И.А. Кузьмин, А.Р. Садртдинов // Материалы X международной молодежной научной конференция «Север-геоэкотех-2009», УГТУ, Ухта, 2009. - 44. - С. 403-405.

15. Садртдинов, А.Р. Очистка топочных газов от токсичных веществ образующихся при сжигании древесных отходов [Текст] / А.Р. Садртдинов, Р.Г. Сафин, П.А. Кайнов, И.А. Кузьмин // Сборник статей студентов и молодых ученых всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки», СГТУ, Красноярск, 2009. - Том 2. - С. 349-351.

16. Садртдинов, А.Р. Переработка отходов деревообрабатывающей промышленности [Текст] / А.Р. Садртдинов, Н.Ф. Тимербаев, И.А. Кузьмин // Материалы научной сессии Казанского государственного технологического университета. -Казань, 2010.-С. 286.

17. Садртдинов, А.Р. Установка для термической переработки твердых отходов [Текст] / А.Р. Садртдинов, Н.Ф. Тимербаев, З.Г. Саттарова // Материалы научной сессии Казанского государственного технологического университета. - Казань, 2011.-С. 334.

А.Р. Садртдинов

Тираж 100 экз. Офсетная лаборатория Казанского государственного технологического университета 420015, Казань, К.Маркса, 68

Соискатель

Заказ

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1". СОВРЕМЕННОЕ РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЙ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

1.1. Характеристики биотоплив и отходов деревообработки.

1.2. Термохимические методы переработки отходов деревообработки.

1.3. Современное состояние техники и технологии газификации отходов деревообработки.

1.4. Основные принципы математического моделирования процесса газификации.

Выводы.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ ОТХОДОВ ДЕРЕВООБРАБОТКИ.

2.1. Физическая картина процесса газификации отходов деревообработки.

2.2. Формализация процесса газификации отходов деревообработки.

2.3. Математическое описание процесса газификации отходов деревообработки.

2.4. Методика решения и алгоритм расчета процесса газификации отходов деревообработки.

Выводы.

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ ОТХОДОВ ДРЕВООБРАБОТКИ.

3.1. Описание экспериментальных установок для исследования процесса газификации отходов деревообработки.

3.1.1. Экспериментальная установка для исследования процесса прямоточной газификации отходов деревообработки.

3.1.2. Экспериментальная установка для определения параметров процесса в зоне пиролиза.

3.2. Методика проведения экспериментальных исследований.

3.2.1. Методика проведения исследований процесса газификации отходов деревообработки.

3.2.2. Методика определения параметров процесса в зоне пиролиза.

3.3. Анализ результатов математического моделирования и экспериментальных данных.

Выводы.

Глава 4. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ ОТХОДОВ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ г

ПРЕДПРИЯТИЙ.

4.1. Исследование морфологического и элементарного состава и структурно-механических свойств отходов деревообработки.

4.2 Инженерная методика расчета газификатора.

4.2.1. Расчет параметров газогенератора прямоточного типа.

4.2.2. Конструкция газогенератора прямоточного типа.

4.2.3. Расчет параметров топочных газов.

4.2.4. Аэродинамический расчет газификатора.

4.2.5. Расчет котла-утилизатора.

4.3. Опытно-промышленная установка газификации для переработки высоковлажных отходов деревообработки.

4.4. Опытно-промышленная установка для термической переработки отходов деревообработки содержащих полимерные включения.

4.5. Анализ экономической эффективности внедрения промышленной установки.

Выводы.

Актуальность темы. Затраты на обеспечение производства тепловой и электрической энергией в деревообработке составляют до 15 процентов от себестоимости- продукции. Как правило, в» качестве источников энергии служат природный« газ и электричество. Во многих случаях альтернативой данным видам топлива могут выступать отходы, образующиеся на этих производствах. Большая часть древесных отходов перерабатывается внутри деревообрабатывающих предприятий путем сжигания в печах с получением тепловой энергии. Однако значительную часть древесных отходов затруднительно сжигать, вследствие их высокой влажности и загрязненности различными полимерными включениями, которые при сжигании выделяют токсичные вещества. Такие отходы, обычно образуются на предприятия по производству корпусной и мягкой мебели, дверей, оконных рам и т.д., зачастую располагающихся в черте города или поблизости, что является еще . одной причиной, не позволяющей применять традиционные методы сжигания.

Другой проблемой при термохимической переработке является неоднородность отходов по фракционному составу и влагосодержанию, приводящая- к снижению теплоты сгорания, отходов^ и неустойчивости процесса термохимической переработки путем сжигания.

Одним из путей решения указанных проблем является организация процесса термохимической переработки путем газификации отходов деревообработки, позволяющая помимо полной утилизации отходов получить смесь горючих газов — генераторный газ, который можно использовать в стандартных газогорелочных устройствах котлов для получения горячей воды или пара.

Однако при газификации, в виду сложности процессов, протекающих внутри газификатора (прогрев, предварительная сушка, сухая перегонка, окислительные и восстановительные процессы), усложняется прогнозирование регулирующих параметров и конструктивных особенностей аппарата. Зависимость состава и теплотворной способности генераторного газа от параметров вышеуказанных процессов требует специального подхода к организации технологического процесса и проектированию оборудования. Поэтому разработка технологий газификации отходов, позволяющих эффективно перерабатывать высоковлажные отходы деревообработки или отходы, содержащие полимерные включения, с использованием схемы газификации топлива с последующим дожиганием генераторного газа, обеспечивающих значительное снижение выбросов вредных веществ в атмосферу, является актуальной задачей.

Работа выполнялась в соответствии с заданием Министерства образования РФ в рамках НИР №0120.0852795 «Исследование процессов высокотемпературного горения органических соединений» и при поддержке: гранта по программе «Молодежный инновационный проект» договор № 6207р/8552, гранта по программе «Старт 1» договор № 8573р/13910.

Цель работы. Состоит в совершенствовании существующих методов прямоточной газификации отходов деревообработки и разработке методов расчета и аппаратурного оформления данного процесса. В связи с этим в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

1. Разработать математическую модель процесса прямоточной газификации отходов деревообработки.

2. Экспериментально исследовать процесс прямоточной газификации отходов деревообработки.

3. На основании результатов физического и математического моделирования выявить влияние параметров процесса газификации на состав генераторного газа.

4. Разработать инженерную методику расчета для проектирования газогенераторных установок.

5. Промыпшенно реализовать результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна. Работа содержит научно-обоснованные технические и технологические решения, направленные на эффективную переработку отходов деревообработки методом газификации с получением генераторного газа высокой теплотворной способности.

• Разработана математическая модель процесса прямоточной газификации отходов деревообработки, учитывающая стадии прогрева, сушки, пиролиза, горения, восстановления и взаимосвязь между ними, позволяющая прогнозировать, в зависимости от входных данных, параметры вырабатываемого генераторного газа на выходе из газификатора и основные конструктивные параметры установки.

В результате экспериментальных исследований определен характер влияния влажности отходов, расхода дутьевого воздуха, температуры в зоне горения и высоты зоны восстановления на состав генераторного газа.

В результате математического моделирования и' экспериментальных исследований определена рациональная, продолжительность каждой стадии процесса газификации.

• Предложена новая технология термохимической переработки отходов деревообработки, содержащих полимерные включения. :

• Разработан способ газификации высоковлажных отходов, позволяющий получить генераторный газ высокой теплотворной способности.

Практическая ценность. Разработана и реализована компьютерная методика расчета процесса газификации отходов деревообработки, позволяющая выработать рекомендации по выбору рациональных режимов ведения процесса и конструктивных параметров установки газификации.

Разработаны новые конструкции оборудования и технологические рекомендации, направленные на обеспечение максимальной энергоэффективности процесса прямоточной газификации.

Реализация работы. Результаты проведенных в работе исследований реализованы при проектировании пилотной установки для газификации отходов деревообработки, внедряемой в настоящее время в ООО «НТЦ Альтернативная энергетика» и при разработке установки для термохимической переработки твердых отходов, принятой к внедрению'в ОАО «Нижнекамскшина». Созданная экспериментальная установка для исследования процесса газификации отходов деревообработки внедрена в учебный процесс в рамках курса «Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств».

Личный вклад автора. Автором была сформулирована задача исследования, разработана математическая модель процесса газификации отходов деревообработки, разработана экспериментальная установка, проведены экспериментальные исследования и математическое моделирование. В ходе выполнения работы автором разработаны пилотная установка для газификации отходов деревообработки и установка для термохимической переработки древесных отходов (Пат. №2400671). ,

Автор защищает: 4

1. Способ переработки отходов деревообработки методом прямоточной газификации.

2". Математическую модель процесса прямоточной газификации отходов деревообработки.

3. Результаты математического моделирования- и экспериментального исследования процесса прямоточной газификации отходов деревообработки.

4. Конструкции установок для термохимической переработки отходов деревообработки.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались на научных сессиях КГТУ (Казань, 2008-2011), международных конференциях «Ресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, 2007), «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, 2008), «Севергеоэкотех-2009» (Ухта, 2009), «Энергетика в современном мире» (Чита, 2009г), «Молодые ученые в. решении актуальных проблем науки» (Красноярск, 2009).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК, и 1 патент РФ (№ 2400671).

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание изложено, на 139 страницах машинописного текста, включающих 44 рисунка и 4 таблицы. Библиографический список включает 152 наименования цитируемых работ российских и зарубежных авторов.

Выводы.

На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработана инженерная методика расчета конструктивных и режимных параметров установки газификации отходов деревообработки.

Полученные данные были использованы при проектировании и изготовлении опытно-промышленных установок, принятых к внедрению на ООО «НТЦ Альтернативная энергия» и ОАО «Нижнекамскшина». Технико-экономические исследования показали эффективность применения предложенных технических решений в условиях производства.

121

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Затраты на энергетическое обеспечение производственных процессов во многих; отраслях промышленности являются самой большой статьёй затрат. Энерго- и ресурсосбережение в ходе производственной деятельности является приоритетным направлением развития всех отраслей промышленности. Использование энергии, получающейся при утилизации-отходов, в качестве альтернативных источников энергии позволяет добиться значительного экономического эффекта, особенно для средних и малых предприятий.

Перспективным направлением является переработка отходов деревообработки. Однако для значительной части отходов деревообработки традиционные методы термохимической переработки не приемлемы, вследствие экологической опасности, а внедрение специальных методов для малых и средних предприятий экономически не выгодно.

Аналитический обзор существующей техники и технологии термохимической переработки отходов показал, что процесс газификации, в отличие от традиционных методов, позволяет помимо полной переработки отходов получить смесь горючих газов — генераторный газ;., который? возможно использовать в горелочных устройствах и котлах для получения горячей воды, пара или электроэнергии.

Работа содержит научно-обоснованные технические и технологические решения; направленные на эффективную переработку отходов деревообработки методом газификации.

В работе представлена математическая модель процесса газификации отходов деревообработки, позволяющая определить, в зависимости от входных данных, параметры генераторного газа на выходе из газификатора и основные конструктивные параметры установки.

С целью физического моделирования процесса газификации отходов деревообработки, разработана и изготовлена экспериментальная установка, на которой проведены экспериментальные исследования процесса газификации отходов деревообработки, позволяющая оценить влияние различных режимных параметров на интенсивность процесса газификации отходов деревообработки и определить эффективную высоту зоны сушки и пиролиза в бункере газификатора.

На основе обобщения проведенных исследований разработана инженерная методика расчета газогенератора и других элементов установки на основе которой разработаны опытно-промышленные установки, принятые к внедрению на ООО «Научно-технический центр Альтернативная Энергетика» и ОАО «Нижнекамскшина». Экономический анализ показал, что суммарный экономический эффект от внедрения установки в ОАО «Нижнекамскшина» составит 1548 тысяч рублей в год.

Разработанный в ходе исследований экспериментальный стенд для исследования процесса газификации отходов деревообработки внедрен в учебный процесс и позволяет студентам в ходе практических занятии изучать процессы сушки, пиролиз, сжигания и газификации древесных отходов. х, у - координаты; т - время, с; Т - температура, К; с - удельная теплоёмкость, Дж/(кг-К); р - плотность, кг/м3;

X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); q - удельная тепловая энергия, Дж/кг; а — коэффициент теплоотдачи,

Вт/(м 'К); г - скрытая теплота парообразования, Дж/кг;

J - поток вещества, кг/(м -с); шм — масса, кг;

Р - поверхность, м2; и - влагосодержание материала, %;

Р - давление, Па;

А, В — коэффициенты; f- удельная поверхность, м2/м3; кр - коэффициент молярного переноса, с; ш - удельная масса вещества (кг/м ); к - константа скорости химической реакции, с"1; у - доля компонента, %; з

8 - порозность слоя, м /м ; у - скорость, м/с; р, - динамическая вязкость, Па с;

Ь - расстояние, м;

К — газовая проницаемость, м2;

§ - массовый расход, кг/с; ц - степень пиролиза, %;

М - молекулярный вес, моль;

К - универсальная газовая постоянная Дж/(моль-К); ко — кинетическая константа реакции, с"1; Еа - энергия активации реакции, Дж/моль; с0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м2-К4); — степень черноты;

Ми - критерий Нуссельта; с! - диаметр, м;

Яе - критерий Рейнольдца; п - количество, шт;

Ь - высота, м;

3 3

Ь0 - теоретически необходимое количество воздуха, м /м ; л

О — объемный расход, м /с; о

V - объем, м ;

С - концентрация вещества, моль/м3; г - количество параллельно протекающих реакций;

V - объемная доля компонента, %; ср - мольная изобарная теплоемкость Дж/(моль-К).

Индексы: сл - слой; м - материал; эф - эффективный; п - прогрев; исп — испарение; хр - химические реакции; г — газ; др — древесина; гц — гемицеллюлоза; пв — промежуточное вещество; ц — целлюлоза; л - лигнин; пг - пиролизный газ; у - уголь; ч - частица; р — реактор; к - корпус реактора; г-г - генераторный газ; в — воздух; [ — компонент (вещество); 0 — начальное; пор - поры; зс - зона сушки; зг - зона горения, эк - эквивалентный.

125

1. Агабабов, B.C. Бестопливные установки для производства электроэнергии, теплоты, и холода на базе детандер-генераторных агрегатов / B.C. Агабабов // Новости теплоснабжения. 2009. - № 1. — С. 48-50.

2. Адельсон, C.B. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии / C.B. Адельсон. М.: Гостоптехиздат, 1963. - 308 с.

3. Алдушин, А.П. Теплопроводностный и конвективный режим горения пористых систем при фильтрации теплоносителя / А.П. Алдушин // Физика горения и взрыва. 1990. - Г.26. - №2. - С. 60-68.

4. Алемасов, В.Е. Математическое моделирование высокотемпературных процесссов в энергосиловых установках / В.Е. Алемасов, А.Ф. Дрегалин, В.Г. Крюков, В.И. Наумов. М.: Наука, 1989. - 256 с.

5. Алпаткина, Р. П. Исследование влагопроводности древесины главнейших отечественных пород: автореф. дис. канд. техн. наук / Р. П; Алпаткина. — М., 1971.-28 с.

6. Альтшулер, B.C. Термодинамика процессов получения газов заданного состава из горючих ископаемых / B.C. Альтшулер, Г.В. Клириков, В.А. Медведев. -М.: Гослесбумиздат, 1969. 247 с.

7. Ананьин, П.И. Высокотемпературная сушка древесины / П.И. Ананьин, В.Н. Петри. -М.: Гослесбумиздат, 1963. 127 с.

8. Аэров, М.Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем: Гидравл. и тепловые основы работы / М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Д.А. Наринский. Л.: Химия. Ленингр. отд-ние, 1979. - 176 с.

9. Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод) / Под ред. С.И. Мочана. Центр, науч.-исслед. и проектно-конструкт. котлотурбинный ин-т им. И.И.Ползунова. 3-е изд. - Л.: «Энергия», Ленингр. отд-ние, 1977. - 255 е.: ил.

10. Бабит, В.И. Газогенератор горнового типа для парогазовой установки мощностью 250 Мвт / В.И. Бабит, С.Н. Сушнов, Е.В. Щукин и др. //

11. Процесс гореия и газификации твердого толива. Сб. науч. тр. ЭЖИН им. Г.М. Иртижанского. 1983. - С. 107-113.

12. И Бахман, H.H. Горение гетерогенных конденсированных систем / H.H. Бахман. М.: Наука, 1967. - 229 с.

13. Беннет, К.О.1 Гидродинамика, теплообмен и массообмен / К.О. Беннет, Дж.Е.Майерс. — JL: Энергоатомиздат. Ленингр.отд-ние, 1986. 310 с.

14. Бесков, С.Д. Технохимические расчеты / С.Д. Бесков. М.: Высш.шк., 1966.-520 с.

15. Богданович, M.JI. Использование компрессионных теплонасосных установок для нужд теплоснабжения на паротурбинных ТЭЦ, работающих в объединенной энергетической системе / M.JI. Богданович // Новости теплоснабжения. 2009. - № 3. - С. 25-29.

16. Бойко, Е.А. Имитационная динамическая модель факельного сжигания топлива в пылеугольной топке / Е.А. Бойко, Д.П. Ровенский // Известия высших учебных заведений: Проблемы энергетики. — 2009: —№1—2. -С. 3— 14.

17. Бойлс, Д. Биоэнергия: технология, термодинамика, издержки. М.: Агропромиздат, 1987.-212 с.

18. Бондарь, А. Г. Математическое моделирование в химической технологии: учебник для хим.—технол. специальностей вузов / А.Г. Бондарь. Киев: «Вшца школа», 1973: - 279 с.

19. Быстров, А.Ф. Основы для эффективного использования древесных отходов деревообрабатывающего предприятия / А.Ф. Быстров, Э.С. Быстрова // Деревообрабатывающая промышленность. 1999. -№ 5.

20. Валеев, И.А. Использование древесных отходов в энергетическом хозяйстве Текст. / В.А. Валеев, Р.Р. Сафин, Р.Г. Сафин, Р.Р. Хасаншин // Научный потенциал мира: Тезисы докл. Международ, науч-практич. конф. Днепропетровск, 2004. - С. 71-75.

21. Валеев, И.А. Комплексная переработка всей биомассы деревьев в местах лесоразработок Текст. / И.А. Валеев, Р.Г. Сафин, В.Н. Башкиров // Химико-лесной комплекс: Сб. статей. — Красноярск, 2002. — С. 146-147.

22. Валеев, И.А. Ресурсосберегающая технология переработки древесных отходов Текст. / ИА. Валеев, P.P. Сафин, Р.Г. Сафин, А.Н. Грачев // Лес -2004: Сб. науч. тр. V Международ, науч.-техн. конф. Брянск, 2004. - С. 121-123.'

23. Варгафтик, Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н. Б. Варгафтик. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Физматгиз, 1963.-708 с.

24. Вафин, Д.Б. Тепловой расчет топок с многоярусным расположением настилающих горелок / Д.Б. Вафин // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2009. - № 1-2. - С. 53-60.

25. Вентиляторные установки машиностроительных заводов : справочник. — 3-е изд., доп. и перераб. Л.: Машиностроение, 1964.

26. Вильяме, Ф. А. Теория горения / Ф. А. Вильяме : пер. с англ. М.: Наука, 1971.-615 с.

27. Гашо, Е.Г. Три порога энергоэффективности / Е.Г. Гашо // Энергия: экономика, техника, экология. — 2009. № 3. - С. 16-20.

28. Гелетуха, Г.Г. Обзор технологий газификации биомассы Текст./ Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железная // Экотехнологии и ресурсосбережение. — 1998. — №2.-С. 21-29.

29. Гелетуха, Г.Г. Обзор технологий получения жидкого топлива из биомассы. Часть I Текст./ Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железная // Экотехнологии и ресурсосбережение. — 2000. — № 2. С. 3-10.

30. Гянченко, А .Я. Тепловой баланс процесса подземной газификации угля : учеб. пособие / Г.А. Гянченко. М.: Моск. горн. ин-т. -МГИ, 1988. -42 с.

31. Гинсбург, Д.Б. Газогенераторные установки / Д.Б. Гинсбург и др.: под ред. Б.С. Швецова. — М.: Легкая пром-сть, 1936. — 4.1. 316 с.

32. Головина, Е.С. Высокотемпературное горение и газификация углерода / Е. С. Головина. — М.: Энергоатомиздат, 1983. 176 с.

33. Головков, С.И. Энергетическое использование древесных отходов / С.И. Головков, И.Ф. Коперин, ВЛ.Найденов. М.: Лесная пром-сть, 1987. -220с.

34. Голубкович, A.B. Управление аэродинамическим и тепловым режимами топки при комбинированном сжигании жидкого и твердого топлива / A.B. Голубкович // Промышленная энергетика. 2009. - № 4. - С. 41-48.

35. Гонопольский, A.M. Твердые бытовые отходы как энергетическое топливо / A.M. Гонопольский, Л.Г. Федоров, JI.B. Щепилло и др. // Инженерная защита окружающей среды : сборник докладов международной конференции. М.: МГУИЭ, 2002. - 244 с.

36. ГОСТ 147-74 (CT СЭВ 1463-78). Топливо твердое. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания. — Введ. 1975-01-01. М.: Госстандарт СССР : изд-во стандартов, 1985. — 20 с.

37. Грачев, А.Н. Использование методов приближения при моделировании процесса термической переработки древесных отходов / А.Н. Грачев, В.Н. Башкиров, Р.Г. Сафин // Химия и химическая технология. — 2004. — Т. 47.-№10,-С. 137-140.

38. Грег, С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / С. Грег, Син К. : пер. с англ. М.: Химия, 1970. - 408 с.

39. Дикерсон, Р. Основные законы химии / Р. Дикерсон, Г. Грей, Дж. Хейт. -М.: Мир, 1982. Т.2. - 620 с.

40. Дыбок, В.В. Получение синтетических моторных топлив при утилизацииiдревесных отходов / В.В. Дыбок // Лесная промышленность. 1999. 1,-С. 18-20.

41. Загорская, Е.А. Установка для пиролиза ТБО / Е.А. Загорская, A.M. Фирер // Энергия: экономика, техника, экология. 2009. - № 4. - С. 3641.

42. Зорина, Г.И. Современное состояние технологии газификации за рубежом / Г.И. Зорина, А.Р. Брух-Цеховой. -М.: ВНИИТЭ нефтехим, 1986. 57 с.

43. Идельчик, И.Е. Аэродинамика промышленных аппаратов. (Подвод, отвод и равномерная раздача потока). М.: Энергия, 1964. - 287 с.

44. Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик, д-р техн. наук, пров. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: «Машиностроение», 1975. 559 с.

45. Калиткин, H.H. Численные методы/ H.H. Калиткин. -М.: Наука, 1978. -508 с.

46. Канторович, Б.В. Основы теории горения и газификации твердого топлива / Б.В. Канторович. М.: Изд. АН СССР, 1958. - 598 с.

47. Капишников, А.П. Энергосберегающая технология теплоэнергетических установок. // Лесная промышленность. 2000. - № 4. - С. 52-57.

48. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для хим.-технол. специальностей вузов. 8-е изд. перераб. - М.: Химия, 1971.-784 с.

49. Кислицын, А.Н. Пиролиз древесины: химизм, кинетика, продукты, новые процессы / А.Н. Кислицин. М.: Лесная пром-сть, 1990. - 312 с.

50. Кнорре, Г.Ф. Вопросы аэродинамики и теплопередачи в котельно-топочных процессах / Под ред. Г. Ф. Кнорре. Л.: Машгиз, 1958. - 332 с.

51. Ковалев, Л.И. Эффективность газодвигательных мини ТЭЦ / Л.И. Ковалев // Энергетик. 2009. - № 3. - С. 26-29.

52. Кожухов, Н.И. Вопросы ресурсосбережения и использования кусковыхотходов, лесопиления / Н.И. Кожухов, Е.В. Сазанова // Лесной журнал. -2000.-№1.-С. 69-74.

53. Козлов, В.Н. Технология пирогенетической переработки древесины / В.Н. Козлов, А.А. Нимвицкий. М.: ,1954. - 620 с.

54. Коперин, И.Ф. Котельные установки лесопромышленных предприятий : учеб. для подгот. рабочих на про-ве / И.Ф. Коперин, С.И. Головков. 2-е изд., перераб. - М: Энергия, 1989. -126 с.

55. Коробов, В.В. Переработка низкокачественного древесного сырья: Пробл. безотход. технологии / В.В. Коробов, Н.П. Рушнов М.: Экология, 1991. -287 с.

56. Коротаев, Э.И. Использование древесных опилок / Э.И. Коротаев, М.И. Клименко -М:: Лесная промышленность, 1974. 142 с.

57. Корякин, В. И. Термическое разложение древесины / В. И. Корякин. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Гослесбумиздат, 1962. — 294 с.

58. Котлер, В.Р. Снижение риска внедрении технологии, сокращающей выбросы углекислого газа / В.Р. Котлер, Д.В. Сосин // Энергетик. 2009. -№ 3. - С. 12-14.

59. Кречетов, И.В. Сушка древесины / И.В. Кречетов. 3-е изд., перераб: -М.: Лесная промышленность, 1980: - 432 с.

60. Кришер, О. Научные основы« техники сушки / О. Кришер : пер. с нем: -М.: Иностранная литература, 1961. 540 с:

61. Кузнецов, Б.Н. Органический катализ: учеб. Пособие в 2 т. Т2 : Катализ в' процессах химической» переработки угля и биомассы / Б.Н. Кузнецов.• Красноярск: КГУ, 1986.

62. Кузнецов, Б.Н. Новые подходы в переработке твердого органического сырья / Б.Н. Кузнецов, М.Л. Щипко, С.А. Кузнецова, В.Е. Тара-банько. -Красноярск: ИХПОС СО РАН, 1991.

63. Кузник, И.В. Управление эффективностью теплоснабжения в России / И.В. Кузник // Промышленная энергетика. 2009. - № 3. - С. 2-3.

64. Лаверов, Н.П. Топливно-энергетические ресурсы: состояние и рациональное использование / Н.П: Лаверов // Тр. науч. сессии РАН /131 .1.*

65. Российская Академия Наук, 2006. - С. 21-29.

66. Лавров, Н.В. Введение в теорию горения и газификации топлива / Н.В.Лавров, А.П. Шурыгин. -М.: Наука. 1962.-258 с.

67. Семенов, Ю.П. Лесная биоэнергетика: учебное пособие / Под ред. Ю.П. Семенова. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. - 348 с.

68. Лисиенко, В.Г. Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология. Книга 1 / В.Г. Лисиенко, Я.М. Щелоков, М.Г. Ладыгичев. М.: Теплотехник ,2004. - 592 с.

69. Луценко, Ю. В. Математическая модель образования горючих газов при подземной газификации угля / Ю.В. Луценко // Проблемы пожарной безопасности. 2008. - Вып. 24. - С. 105-115.

70. Лыков, A.B. О системах дифференциальных уравнений тепломассопереноса в капиллярно-пористых телах / A.B. Лыков. ИФЖ. - 1974. — T.XXVT. -№1. - С. 18-25.

71. Лыков, A.B. Теория теплопроводности: учеб. пособие для студентов теплотехн. специальностей вузов / A.B. Лыков. М.: Гос. изд. техн-теорет. лит., 1952. - 392 с.

72. Лыков, A.B. Тепло- и массообмен в процессах сушки: учеб. пособие для теплотехн. специальностей вузов / A.B. Лыков. 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Госэнергоиздат, 1956. - 464 с.

73. Лыков, A.B. Тепломассообмен: справочник / A.B. Лыков. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1978. - 479 с.

74. Лыков, A.B. Теория сушки: учеб. пособие для вузов / A.B. Лыков. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1968. - 471с.

75. Математическое моделирование процесса газификации твердого топлива / Д. А. Шафорост и др. // Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Технические науки. 2009. - № 1. — С. 64-68.

76. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений, рацпредложений // Экономическая газета. 1977. - № 10. - С. 11-14.

77. Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ ватмосферу от мусоросжигательных и мусороперерабатывающих заводов / сост. В.Ф. Пивоваров; АКХ им. К.Д. Памфилова. Москва, 1991. - 63 с.

78. Мигай, В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования / В.К. Мигай. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1987.-262 с.

79. Митропольский, А.К. Техника статистических вычислений / А.К. Митропольский. -2-е изд. перераб. и доп. М.: Наука, 1971. - 576 с.

80. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев. 2-е изд. - М.: Энергия, 1977. - 344 с.

81. Мухина, Т.Н. Пиролиз углеводородного сырья / Т.Н. Мухина. М.: Химия, 1987.-240 с.

82. Мучник, Г.Ф. Решение задач теплопроводности методом сеток / Г.Ф. Мучник. В кн.: Тепло- и массоперенос. - Т.5. - Минск: изд-во АН БССР, 1963.-585 с.

83. Найденов, В.И. Теоретическое и экспериментальное исследования выгорания древесных частиц / В.И. Найденов, Ю.В.Отрашевский // Переработка и энергоиспользование низкокачественной древесины : труды ЦНИИМЭ. 1989. - С. 93-100.

84. Неуймин, В.М. К вопросу об энергосбережении и повышении энергоэффективности / В.М. Неуймин, В.С. Прохоренко // Энергосбережение и водоподготовка. 2009. - № 1. - С. 4-11.

85. Никитенко, Л.И. Термические методы переработки отходов Текст. / Л.И. Никитенко. М.: Госэнергоиздат, 1982. - 250 с.

86. Основные положения энергетической стратегии России на период до 2020 года : «Энергетическая политика». М.: ГУПИЭС, - 2000.

87. Основы практической теории горения: учеб. пособие для энерг. спец. вузов / В. В. Померанцев и др.; под ред. В. В. Померанцева. 2-е изд., перераб. и доп. — JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. - 312с.

88. Парика, М. Древесное топливо — энергетический ресурс для завтрашней Европы / М. Парика // Биоэнергетика 2004. Стандартизация и классификация от леса до производства энергии. Санкт-Петербург, 2004.

89. Перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней воздействия и загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест : СНИП / Минприроды России, 1993. 126 с.

90. Пижурин, A.A. Исследования процессов деревообработки / A.A. Пижурин, М.С. Розенблит. М.: Лесная промышленность, 1984. - 231 с.

91. Померанцев, Б.В. Основы практической теории горения / Б.В. Померанцев, К.И. Рефьев, Д.Б. Ахмедов. Л.: Энерготомиздат, 1986. -312 с.

92. Проведение и обработка экспериментов в теплоэнергетике / Э.К. Аракелян, Г.П. Киселев, A.B. Андрюшин и др. / Под. ред. А.К Аракеляна. М.:МЭИ, 1984. - 64 с.

93. Программа развития территориальной системы сбора, сортировки и переработки промышленных отходов и вторичного сырья на 2003-2007 года / Постановление Правительства РФ // Сборник законодательств РФ, 2003.

94. Процессы горения: учеб. пособие для вузов МВД СССР / И.М. Абдурагимов, A.C. Андросов, Л.К. Исаева, Е.В. Крылов : под ред. Абдурагимова И.М. М.: ВИПТШ, 1984. - 268 с.

95. Рамбуш, Н.Э. Газогенераторы / Н.Э. Рамбуш : перевод с англ. М.: ГОНТИ, Редкая энергетическая литература, 1939. - 329 с.

96. Расев, А.И. Конвективно-вакуумная сушилка для пиломатериалов / А.И. Расев, Д.М. Олексив // Деревообраб. промышленность 1993. - № 4. -С. 9-10.

97. Расторгуев, Г.А. Перспективы развития технологических процессов в134 .машиностроении? / Г.А. Расторгуев, В.Л. Рогов, // Сварочное производство: 2009. - № 2. - С. 46-49.

98. Рид; Р. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Т. Шервуд. JL: Химия, 1971.-704 с.

99. Рябов, Г.А. Сжигание топлив? в химических циклах с сепарацией? CO¿ / Г.А. Рябов; Д.А. Санкин, K.Bí Ханеев // Энергетик. — 2009. № 3. -С. 14-17. ,

100. Саламонов, A.A. Установки для сжигания и газификации древесных отходов / A.A. Саламонов // Промышленная энергетика. 1985. — № 2. -С. 52-54.

101. Самарский, A.A. Теория разностных- схем : учеб. пособие для вузов по специальности «прикладная математика» / A.A. Самарский. М.: Наука, 1977,-495 с.

102. Самарский, A.A. Устойчивость разностных схем / A.A. Самарский, A.B. Тулин:- Mi: Наука, 19731-285?с:

103. Сергеев, В.В. Теплоэнергетические основы промышленной слоевой газификации растительной биомассы: дис док. тех. наук / В.В. Сергеев. — Специальность,05.14;04 : защищена 13:10.091 М., 2009. - 284 с.

104. Серант, Д:Ф. Современные тенденции развития систем газификации угля / Д.Ф. Серант, Н.С. Шестаков; А.Э. Лейкам; B.Ii. Русских //'. Промьппленная энергетика. 2009;- № 2.-С. 2-9:

105. Соловъянов, A.A. Уголь в экономике России' / A.A. Соловъянов // Российский химический журнал. 1994. - Т. XXXVIII, - С. 3-6.

106. Сполдинг, Д.Б. Основы теории горения / Д.Б. Снолдинг. М.: Госэнергоиздат, 1959.-320 с.

107. Степанов, С.Г. Матемтическая модель газификации угля в слоевом, напоре7 C.IСтепанов, С.Р. Исламов / Химия твердого топлива. 1991. — №2. - С. 52-58.

108. Таймаров, М.А. Исследование теплообмена в топке котла при увеличении мощности горелок / М.А. Таймаров,. И.Г. Гараев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. — 2009. №1-2. - С.150-152.

109. Твердые бытовые отходы. Отраслевые ведомости / Специализированный информационный бюллетень. Москва, 2005. - №1. - С.3-6.

110. Технический паспорт газоанализатора АНКАТ-310•

111. Тимербаев, Н!Ф. Автоматизация .работы газо-воздушного тракта печей и» котельных агрегатов работающих на древесных отходах / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р. Садртдинов. // Вестник Казанского технологического университета. 2010. - № 9. - С. 438-443.

112. Тимербаев, Н.Ф. Использование некондиционной древесины в качестве возобновляемых источников энергии Текст. / Н.Ф. Тимербаев, А.Н. Грачев // Труды VI Международного симпозиума «Ресурсоэффективность и энергосбережение». Казань: КГУ, 2006. - С. 340-341.

113. Тимербаев, Н.Ф. Исследование процесса горения древесных материалов Текст. / Н.Ф. Тимербаев, А.Н. Грачев, Р.Г. Сафин // Методические указания к лабораторным работам. КГТУ, 2005. - С. 16.

114. Тимербаев, Н.Ф. Оптимизация сжигания летучих компонентов топлива Текст. / Н.Ф. Тимербаев, Т.Д. Исхаков, А.Н. Грачев // Материалы научно практической конференции «Проблемы использованиями воспроизводства лесных ресурсов». Казань, 2006. - С. 118-119.

115. Тимербаев, Н.Ф. Пути повышения эффективности установок для-, сжигания биомассы Текст. / Н:Ф. Тимербаев, А.Н. Грачев, Р.Г. Сафин // Труды VI Международного симпозиума «Ресурсоэффективность и энергосбережение». Казань: КГУ, 2006. - С. 335-336.

116. Тимербаев, Н.Ф; Техника и технологии термической переработки отходов деревообрабатывающей промышленности : монография / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, З.Г. Саттаров; М-во образ, и науки РФ, Казан. Foc: Технол. Ун-т.-Казань : КГТУ, 2010.-172 с.

117. Токарев, Г.Г. Газогенераторные автомобили / Г.Г. Токарев. М.: Машгиз, 1955.-206 с.

118. Тютева, П.В. Оценка экономической эффективности асинхронного регулируемого электропривода насосных агрегатов / П.В. Тютева, О.О. Муравлева // Известия высших учебных заведений. Электромеханика; — 2009.-№2.-С. 61-64.

119. Федоренчик, A.C. Биотопливо из древесного сырья : монография / A.C. Федоренчик, A.B. Ледницкий, Н.И. Кожухов, В.Д. Никишов. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2010. - 384 с.

120. Феофилов, В.В. Термическая переработка измельченной древесины / В.В. "Феофилов // Доклад ообобщающий науч. труды на соискание ученой степени д-ра техн. наук. Л., 1967.

121. Франк-Каменецкий, Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Д.А. Франк-Каменецкий. М.: Наука, 1967.—491 с.

122. Хитрин, Л.Н. Физика горения взрыва / Л.Н. Хтрин- М.: Изд. Моск. универ. Москва, 1956. -442 с.

123. Частухин, В.И. Топливо и теория горения: учеб. пособие для вузов по спец. «пром. теплоэнергетика» / В .И. Частухин, В.В. Частухин. Киев: Выща школа, 1989. - 222 с.

124. Шубин, Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины / Г.С. Шубин. М.: Лесн. пром-сть, 1990. - 335 с. '

125. Шубин, Г.С. Физические основы и расчет процессов сушки древесины / Г.С. Шубин. М.: Лесная промышленность, 1973. - 246 с.

126. Щетинков, E.G. Физика горения газов / E.G. Щетинков. М.: Наука, 1965. - 740 с.

127. Юдушкин, Н.Г. Газогенераторные тракторы / Н.Г. Юдушкин. М.:1. Машгиз, 1955.-244 с.

128. Ямаев, А.И. Энергосберегающий алгоритм регулирования подачи воздуха и разрежения в топке отопительного котла / А.И. Ямаев // Энергосбережение и водоподготовка. 2009. - № 1. - С. 69-71.

129. A. Galgano. Modeling wood degradation by the unreacted coreshrinking approximation / A. Galgano, C. Di Blasi. Industrial & Engineering Chemistry Research 42 (10) (2003)2101-2111.

130. Alduchin A.P. Maximal energy accumulation in a superadiobatic filtration combustion wave / A.P. Alduchin, I.E. Rumanov, B.J. Matnowsky // Combustion and Flame, 1999, V.l 18, - P. 16-90.

131. B. Fredlund A model for heat and mass transfer in timber structures during fire / B. Fredlund // A theoretical, numerical and experimental study in report LUTVDG / (TVBB-1003). Lund University, Sweden, 1988.

132. C. Di Blasi. Heat momentum, and mass transport through a shrinking biomass particle exposed to thermal radiation / C. Di Blasi. Chemical Engineering Science 51 (7) (1996) 1121-1132.

133. C. Di Blasi. Modelling the fast pyrolysis of cellulosic particles in fluidbed reactors / C. Di Blasi. Chemical Engineering Science 55 (24) (2000) 59996013.

134. C.K. Lee. Charring pyrolysis of wood in fires by laser simulation / C.K. Lee, -R.F. Chaiken, J.M. Singer. Proceedings of the Combustion Institute (1976) 1459-1470.

135. D. Mohan. Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: a critical review / D. Mohan, C.U. Pittman Jr., P.H. Steele. Energy & Fuels 20 (3) (2006) 848889.

136. Dinsmoor, B. The modeling of cavity formation during underground coal gasification// B. Dinsmoor, J.M. Galland, T.F. Edgar. J. Petroleum Technology, 1978. - P. 695-704.

137. E. Sjostrom, Wood Chemistry Fundamentals and Applications / E. Sjostrom. -Academic Press, New York, NY, 1981.

138. E J. Kansa. Mathematical model of wood pyrolysis including internal forcedconvection / E J. Kansa, H.E. Perlee, R.F. Chaiken. Combustion and Flame 29(1977)311-324.

139. Field, M.A. Combustion of pulverized cool / M.A. Field, D.W. Gill. -Leatherhead: Brit, ool utilis, Res. Assoc., 1967. 413 p.

140. G. Varhegyi. Kinetics of the thermal decomposition of cellulose, hemicellulose, and sugar cane bagasse / G. Varhegyi et al. Energy & Fuels 3 (3) (1989) 329-335.

141. Govind, R. Modeling and simulation of an entrained flow coal gasifier / R. Govind, J. Shah // AIChE J. 1984. - 30, -Nl.-P. 79-92.

142. Harrison, B. K., and W. H. Seaton, Ind. Eng. Chem. Res., 27 (1988): 1536.

143. Jonson, J.L. Kinetics of coal gasification / J.L. Jonson. N.Y.: John Wiley&Sons, 1979.

144. M.G. Gronli. Mathematical model for wood pyrolysis comparison of experimental measurements with model predictions / M.G. Gronli, M.C. Melaaen. - Energy & Fuels 14 (4) (2000) 791-800.

145. Pulverized cool combustion and gsification: theory aplication for continuous flow proceses / Ed. by L.D. Smoot and D.T. Pratt. NY - London: Plenum Press, 1979.-323 p.

146. R. Capart. Assessment of various kinetic models for the pyrolysis of a microgranular cellulose / R. Capart, L. Khezami, A.K. Burnham. -Thermochimica Acta 417 (1) (2004) 79-89.

147. R.W.C. Chan. Kinetics of dielectric-loss microwave degradation of polymers: lignin / R.W.C. Chan, B.B. Krieger. Journal of Applied Polymer Science 26 (5) (1981) 1533-1553.'

148. Smoot, L.D. Cool combustion and gsification / L.D. Smoot. NY - London: Plenum Press, 1985. - 433 p.