Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Термический анализ древесных отходов и осадка сточных вод, сжигаемых в кипящем слое на ТЭС-3 АО “Архангельский ЦБК”

Алексей Павлович Терехин, Алан Брийард, Павел Андреевич Марьяндышев, Сергей Александрович Покрышкин, Виктор Константинович Любов

Аннотация


Исследованы характеристики вторичных энергоресурсов целлюлозно-бумажного производства – кородревесных отходов и осадка сточных вод, сжигаемых в котлоагрегатах с кипящим слоем Е-75-3,9-440 ДФТ и КМ-75-40М на ТЭС-3 АО “Архангельский ЦБК”. С помощью рентгенофлуоресцентной спектроскопии выделены основные золо-и шлакообразующие компоненты исследованных биотоплив: в осадке сточных вод -- кальций, кремний, алюминий, натрий и калий, а в кородревесных отходах -- кальций, натрий и калий. Получены термогравиметрические и дифференциально-термогравиметрические кривые, температурные диапазоны сушки, выхода летучих веществ и горения коксового остатка кородревесных отходов и осадка сточных вод. С помощью газохроматографического анализа с масс-спектрометрическим детектированием обнаружено, что при температурах от 400 до 500\оС образуются основные газовые компоненты: фенолы, кетоны и фураны, обладающие наибольшей теплотворной способностью. Полученные результаты могут быть использованы для качественной оценки и расчётов процессов, протекающих в псевдоожиженном слое.

 

DOI: 10.71841/EP.elst.2025.1123.2.01


Ключевые слова


кипящий слой, термогравиметрический анализ, теплотехнический анализ, рентгенофлуоресцентная спектроскопия, пиролиз, кородревесные отходы, осадок сточных вод, элементный анализ, газохроматографические исследования, газовая хроматомасс-спектрометрия.

Полный текст:

PDF

Литература


Zhang, L. A review on multi-solids fluidized beds / L. Zhang, Z. Fu, J. Li, R. Wang, X. // Powder Technology. -- 2023. -- Vol. 414.

Stenberg, V. Evaluation of bed-to-tube heat transfer in a fluidized bed heat exchanger in a 75 MWth CFB boiler for municipal solid waste fuels [Electronic resource] / V. Stenberg, M. Rydén, F. Lind // Fuel. -- 2023. -- Vol. 339. – (https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.127375).

Zhang, H. Dynamic model for subcritical circulating fluidized bed boiler-turbine units operated in a wide-load range / H. Zhang, M. Gao, G. Yue, J. Zhang // Applied Thermal Engineering. -- 2022. -- Vol. 213.

Ke, X. Development of biomass-fired circulating fluidized bed boiler with high steam parameters based on theoretical analysis and industrial practices [Electronic resource] / X. Ke, Y. Zhang, X. Liu, Y. Wu, Z. Huang, M. Zhang, J. Lyu, T. Zhou // Journal of the Energy Institute. -- 2022. -- V. 105. -- P. 415 -- 423. – (https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.joei.2022.10.011).

Chen, W-H. Effect of torrefaction pretreatment on the pyrolysis of rubber wood sawdust analyzed by Py-GC/MS / W-H. Chen, C-W. Wang, G. Kumar, P. Rousset, T-H. Hsieh // Bioresour. Technol. – 2018. -- Vol. 259 -- P. 469.

Chen, L. Study on pyrolysis behaviors of non-woody lignins with TG-FTIR and Py-GC/MS / L. Chen, X. Wang, H. Yang, Q. Lu, D. Li, Q. Yang, H. Chen // J. Anal. Appl. Pyrolysis. – 2015. -- Vol. 113. -- P. 499.

Liang, F. Investigating pyrolysis characteristics of moso bamboo through TG-FTIR and Py-GC/MS / F. Liang, R. Wang, X. Hongzhong, X. Yang, T. Zhang, W. Hu, B. Mi, Z. Liu // Bioresour. Technol. – 2018. -- Vol. 256. -- P. 53.

Syarif, H. Characterisation and Py-GC/MS analysis of Imperata Cylindrica as potential biomass for bio-oil production in Brunei Darussalam / H. Syarif, M.S. Abu Bakar, Y. Yang, P. Neeranuch // J. Anal. Appl. Pyrolysis. – 2018. -- Vol. 134. -- P. 510.

Vyazovkin, S. Isoconversional Kinetic Analysis of Thermally Stimulated Processes in Polymers / S. Vyazovkin, N. Sbirrazzuoli // Macromol. Rapid Commun. – 2006. -- Vol. 27. -- P. 1515.

Ogi, T. Gasification of empty fruit bunch and bagasse using an entrained -- flow mode reactor / T. Ogi, M. Nakanashi, Y. Fukuda // J Jpn Inst Energy. -- 2011. -- Р. 886 -- 894.

Ischia, M. Pyrolysis study of sewage sludge by TG–MS and TG–GC–MS coupled analyses / M. Ischia // J Therm Anal Calorim. -- 2007. -- Р. 567 -- 574.

Meszaros, E. Thermogravimetry/ mass spectrometry analysis of energy crops / E. Meszaros // J Theem Anal Calorim. -- 2007. -- Р. 567 -- 574.

Liu, K. Effect of particle system on slag formation and shedding characteristics of high alkali metal coal in full-scale circulating fluidized bed boiler based on Nano-CT [Electronic resource] / K. Liu, Q. Lu, B. Wei, J. Wang, L. Chen, W. Wu, H. Tan, X. Li // Fuel Processing Technology. -- 2021. -- Vol. 223. -- December. – (https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2021.106995).

Rodríguez, J.L. Design of solid biofuels blends to minimize the risk of sintering in biomass boilers [Electronic resource] / J.L. Rodríguez, X. Álvarez, E. Valero, L. Ortiz, N. de la Torre-Rodríguez, C. Acuña-Alonso // Journal of the Energy Institute. – 2020. -- Vol. 93.--. P. 2409 -- 2414. – (https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.joei.2020.07.015).

Ryabov, G. Agglomeration of bed material: Influence on efficiency of biofuel fluidized bed boiler [Electronic resource] / G. Ryabov, D. Litoun, E. Dik // Therm Sci. – 2003. – Vol. 7. – P. 5 -- 16. – (https://doi.org/10.2298/TSCI0301005R).

Рябов, Г.А. Особенности структуры и химического состава биомассы и агломерированных частиц при пиролизе и сжигании [Электронный ресурс] / Г.А. Рябов, Д.С. Литун, О.М. Фоломеев, Е.А. Шорина, О.А. Смирнова // Машиностроение: сетевой электрон. науч. журн. -- 2019. -- Т. 7, № 4. -- С. 9 -- 14. – (https://doi.org/10.24892/RIJIE/20190402).

Maj, I. High-temperature corrosion in a multifuel circulating fluidized bed (CFB) boiler co-firing refuse derived fuel (RDF) and hard coal [Electronic resource] / I. Maj, S. Kalisz, R. Wejkowski, M. Pronobis, K. Gołombek // Fuel. -- 2022. -- Vol. 324. – (https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.124749).

Warnecke, R. Einfluss von Strömung und chemischen Reaktionenim rauchgasseitigen Belag auf Korrosion an Überhitzer-Rohren in Müllverbrennungsanlagen [Electronic resource] / R. Warnecke // VGB PowerTech. -- 2004. -- № 9. -- S. 52 -- 59.

Yu, K. Release and migration characteristics of sodium and potassium in high alkali coal under oxy-fuel fluidized bed combustion condition [Electronic resource] / K. Yu, X. Chen, T. Cai, J. Ma, D. Liu, C. Liang // Fuel. -- 2020. -- Vol. 262. – (https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116413).

Szydełko, A. Effects of calcium, sodium and potassium on ash fusion temperatures of solid recovered fuels (SRF) [Electronic resource] / A. Szydełko, W. Ferens, W. Rybak // Waste Management. – 2022. -- Vol. 150. -- August. -- P. 161 -- 173. – (https://doi.org/10.1016/j.wasman.2022.06.032).

Nguyen, V.-T. Sewage and textile sludge thermal degradation kinetic study using multistep approach [Electronic resource] / V.-T. Nguyen, K.-Y. Chiang // Thermochimica Acta. – 2021. -- Vol. 698. -- April. – (https://doi.org/10.1016/j.tca.2021.178871).

Kim, H. Progressive deconvolution of biomass thermogram to derive lignocellulosic composition and pyrolysis kinetics for parallel reaction model [Electronic resource] / H. Kim, S. Yu, M. Kim, C. Ryu // Energy. – 2022. -- Vol. 254. -- September. – (https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.124446).

Deng, R. Pyrolysis behaviors of thermally-thick sewage sludge particle with high moisture content: An experimental and modelling study [Electronic resource] / R. Deng, L. Wang, R. Zhang, Y. Luo // Fuel. – 2021. -- Vol. 305. -- December. – (https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121442).

Werner, K. Thermal decomposition of hemicelluloses [Electronic resource] / K. Werner, L. Pommer, M. Broström // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. – 2014. -- Vol. 110. -- November. -- P. 130 -- 137. – (https://doi.org/10.1016/j.jaap.2014.08.013).

Li, Z. Co-pyrolysis of sewage sludge with polyvinyl chloride (PVC)/CaO: Effects on heavy metals behavior and ecological risk [Electronic resource] / Z. Li, Y. Huang, Z. Zhu, H. Cheng, J. Zhao, M. Yu, W. Xu, Q. Yuan, T. He, S. Wang // Fuel. – 2023. -- Vol. 333. -- February. – (https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.126281).

Merdun, H. Effects of biological pre-digestion of sewage sludge processed by fast pyrolysis on bio-oil yield and biochar toxicity [Electronic resource] / H. Merdun, Z. Boubacar Laougé, İ.V. Sezgin, A.S. Çığgın // Waste Management. – 2023. -- V. 157. -- February. -- P. 149 -- 158. – (https://doi.org/10.1016/j.wasman.2022.12.016).

Yang, X. In-situ and ex-situ catalytic pyrolysis of cellulose to produce furans over red mud-supported transition metal catalysts [Electronic resource] / X. Yang, J. Zhang, J. Zheng, Z. Liu, J. Liu, S. Li, Y. Ye, W. Xie, J. Fan, H. Lan, D. Wang, Z. Zheng // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. – 2023. -- Vol. 169. -- January. – (https://doi.org/10.1016/j.jaap.2022.105830).

Ghodke, P. Pyrolysis of sewage sludge for sustainable biofuels and value-added biochar production [Electronic resource] / P.K. Ghodke, A.K. Sharma, J.K. Pandey, W.-H. Chen, A. Patel, V. Ashokkumar // Journal of Environmental Management. – 2021. – V0l. 298. --. November. – (https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021).

Modak, S. Generation and characterization of bio-oil obtained from the slow pyrolysis of cooked food waste at various temperatures [Electronic resource] / S. Modak, P. Katiyar, S. Yadav, S. Jain, B. Gole, D. Talukdar // Waste Management. – 2023. -- Vol. 158. -- March. -- P. 23 -- 36. – (https://doi.org/10.1016/j.wasman.2023.01.002).

Mali, A.R. Polycyclic aromatic hydrocarbons production from the supercritical pyrolysis of n-decane, ethylcyclohexane, and n-decane/ethylcyclohexane blends [Electronic resource] / A.R. Mali, K. Vutukuru, M.J. Wornat // Proceedings of the Combustion Institute. -- 2023. – (https://doi.org/10.1016/j.proci.2022.08.110).

Kasmuri, N.H. Process system engineering aspect of bio-alcohol fuel production from biomass via pyrolysis: An overview [Electronic resource] / N.H. Kasmuri, S.K. Kamarudin, S.R.S. Abdullah, H.A. Hasan, A.Md. Som // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2017. -- Vol. 79. -- November. -- P. 914 -- 923. – (https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.182).

Gangwar, P. Density functional studies on the conversion of hydrogen cyanide to vinyl isocyanide using carbon-supported platinum catalysts [Electronic resource] / P. Gangwar, M. Tiwari, A. Narwal, C.N. Ramachandran // Computational and Theoretical Chemistry. – 2021. -- Vol. 1205. -- November. – (https://doi.org/10.1016/j.comptc.2021.113442).


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


   

                    

© 1998 — 2025 НТФ "Энергопрогресс"

 

Адрес редакции:
129090, Москва. ул. Щепкина, 8, офис 101
Тел. (495) 234-74-17
E-mail: el.stantsii@gmail.com, el-stantsii@yandex.ru