probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2021-23-1-119-130probener-1765Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGПерспективы технологии совместного сжигания биомассы и угля на объектах энергетикиProspects of the technology of joint combustion of biomass and coal at energy facilitiesДремичеваЕ. С.DremichevaE. S.

Дремичева Елена Сергеевна – канд. техн. наук, доцент кафедры «Технологии в энергетике и нефтегазопереработке» (ТЭН)

г. Казань

Elena S. Dremicheva

Kazan

lenysha@mail.ruЗвереваЭ. Р.ZverevaE. R.

Зверева Эльвира Рафиковна – д-р. техн. наук, профессор кафедры «Технологии в энергетике и нефтегазопереработке» (ТЭН)

г. Казань

Elvira R. Zvereva

Kazan

6elvira6@list.ruБургановаФ. И.BurganovaF. I.

Бурганова Фирюза Ильсуровна – соискатель кафедры «Технологии в энергетике и нефтегазопереработке» (ТЭН)

г. Казань

Firyuza I. Burganova

Kazan

ЗверевЛ. О.ZverevL. O.

Зверев Леонид Олегович – студент

г. Санкт-Петербург

Leonid O. Zverev – Graduate School of Technology and Energy

St. Petersburg

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский университет промышленных технологий и дизайна, Высшая школа технологий и энергетикиРоссияSaint Petersburg University of Industrial Technology and Design, Graduate School of Technology and EnergyRussian Federation202113052021231119130Copyright © Дремичева Е.С., Зверева Э.Р., Бурганова Ф.И., Зверев Л.О., 20212021Дремичева Е.С., Зверева Э.Р., Бурганова Ф.И., Зверев Л.О.Dremicheva E.S., Zvereva E.R., Burganova F.I., Zverev L.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1765

ЦЕЛЬ. Биоэнергетика направлена на производство топлива биологического происхождения альтернативного природному органическому топливу. Биотопливо получают из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов, из промышленных отходов, из отходов сельского хозяйства и т.д. В статье изучены свойства каменного угля Кузнецкого бассейна с твердотопливными композициями из местных видов топлива и отходами производства органической природы (биомассы), а также возможность их совместного сжигания в котлах малой и средней мощности. МЕТОДЫ. Для решения поставленных задач в научной статье были использованы расчетный и эмпирический метод исследования – эксперимент. Экспериментальные исследования были проведены в лабораториях кафедры «Технологии в энергетике и нефтегазопереработке» ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет», в лабораториях филиала АО «Татэнерго» «Казанская ТЭЦ-1» и филиала ОАО ТКГ-16 «Казанская ТЭЦ-3». В качестве объектов исследования были выбраны: каменный уголь Кузнецкого угольного бассейна; торф месторождения Сосновое Республики Татарстан; древесные опилки, полученные после переработки лиственных пород деревьев; жмых из переработанных маслосемян на АО «Казанский маслоэкстракционный завод». В соответствии с действующими ГОСТ были определены влажность (ГОСТ Р 52911-2013), зольность (ГОСТ Р 55661-2013), и выход летучих веществ (ГОСТ Р 55661-2013) образцов топлив. Приведены результаты расчетных и экспериментальных исследований по теплоте сгорания; зольности, выхода летучих продуктов в композиции топлив при их совместном сжигании. Рассчитаны экономия природного топлива и предотвращенный экологический ущерб атмосфере и почве при совместном сжигании твердотопливных композиций. Разработана схема совместного сжигания угля и биомассы с последующей комплексной очисткой образующихся вредных газов озонно-аммиачным методом. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Торф и древесные опилки, обладая достаточно высокой теплотой сгорания и малой зольностью, являются перспективным топливом, при их совместном сжигании с каменным углем, для котельных малой и средней мощности в районах с низкой газификацией. Применение местных топливных ресурсов, альтернативных видов топлива позволит сократить расход природного ископаемого топлива, повысить экологическую безопасность предприятий топливно-энергетического комплекса, малой энергетики, обеспечить устойчивый рост валового национального продукта.

TARGET. PURPOSE. Bioenergy is aimed at the production of biological fuels, alternative to natural fossil fuels. Biofuel is obtained from plant or animal raw materials, from the waste products of organisms, from industrial waste, from agricultural waste, etc. The article studies the properties of coal from the Kuznetsk Basin with solid fuel compositions from local fuels and organic waste (biomass), as well as the possibility of their co-combustion in boilers of low and medium power. METHODS. To solve the set tasks in the scientific article, a computational and empirical research method was used - experiment. Experimental studies were carried out in the laboratories of the Department of Technologies in Energy and Oil and Gas Processing of the Kazan State Power Engineering University, in the laboratories of the Kazan CHP-1 branch of Tatenergo and the Kazan CHP-3 branch of TKG-16. As objects of research were selected: coal of the Kuznetsk coal basin; peat from the Sosnovoye deposit of the Republic of Tatarstan; sawdust obtained after processing deciduous trees; cake from processed oilseeds at Kazan Oil Extraction Plant JSC. In accordance with the current GOST, humidity (GOST R 52911-2013), ash content (GOST R 55661-2013), and the yield of volatile substances (GOST R 55661-2013) of fuel samples were determined. The results of calculated and experimental studies on the heat of combustion are presented; ash content, the release of volatile products in the composition of fuels when they are co-fired. The saving of natural fuel and the prevented environmental damage to the atmosphere and soil during co-combustion of solid fuel compositions are calculated. A scheme has been developed for co-firing coal and biomass with subsequent complex purification of the resulting harmful gases by the ozone-ammonia method. CONCLUSION. Peat and sawdust, having a sufficiently high calorific value and low ash content, are a promising fuel, when combusted with coal, for boilers of low and medium power in areas with low gasification. The use of local fuel resources, alternative fuels will reduce the consumption of natural fossil fuels, increase the environmental safety of enterprises in the fuel and energy complex, small-scale energy, and ensure a sustainable growth of the gross national product.

биотопливоторфугользольностьвыход летучихтеплота сгораниясовместное сжиганиеочистка дымовых газовbiofuelash contentrelease of volatilesheat of combustionco-incinerationflue gas cleaningReferencesПанцхава Е.В., Шипилов М.М., Ковалев Н.Д. Биоэнергетика России: настоящее и будущее (биоэнергетика и политика) // Академия Энергетики. 2008. №3(23). С. 40-45.Pantskhava EV, Shipilov MM, Kovalev ND. Bioenergetika Rossii: nastoyashchee i budushchee (bioenergetika i politika). Akademiya Energetiki. 2008;23(3):40-45.Гревцев Н.В., Александров Б.М., Верхотуров И.М., и др. Технологические и геоэкологические аспекты использования торфа в энергетике // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2012. №1. С. 17-21.Grevtsev NV, Aleksandrov BM, Verkhoturov IM, et al. Tekhnologicheskie i geoekologicheskie aspekty ispol'zovaniya torfa v energetike. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal. 2012;1:17-21.De França Lopes G., de Matos Jorge L.M., Paraíso P.R., et al. Dimethyl ether production from sugarcane vinasse: modeling and simulation for a techno-economic assessment // Bioenergy research. 2020. V. 13. N2. pp. 397-410.De França Lopes G, de Matos Jorge LM, Paraíso PR, et al. Dimethyl ether production from sugarcane vinasse: modeling and simulation for a techno-economic assessment. Bioenergy research. 2020;13(2):397-410.Назаров В.И., Макаренков Д.А., Мавлюдова Я.А. Комплексные теплофизические исследования топливных гранул на основе растительных и древесных отходов и техногенного сырья // Кокс и химия. 2018. № 6. С. 43-48.Nazarov VI, Makarenkov DA, Mavlyudova YA. Fuel Granules Based on Organic and Industrial Waste. Coke and Chemistry. 2018;61(6):230-233.Ali S., Shafique O., Mahmood S., et al. Biofuels production from weed biomass using nanocatalyst technology // Biomass and bioenergy. 2020. V. 139. p.105595.Ali S, Shafique O, Mahmood S, et al. Biofuels production from weed biomass using nanocatalyst technology. Biomass and bioenergy. 2020;139:105595.Малыгин П.В., Любов В.К. Характеристики топливных гранул из различных видов древесных пород // Химия твердого топлива. 2015. №5. С. 61–69.Malygin PV, Lyubov VK. Characteristics of fuel granules from different wood species. Solid Fuel Chemistry. 2015; 49(5):326-334.White P.M., Webber C.L., Viator R.P., et al. Sugarcane biomass, dry matter, and sucrose availability and variability when grown on a bioenergy feedstock production cycle // Bioenergy research. 2019. V. 12. №1. pp. 5–67.White PM, Webber CL, Viator RP, et al. Sugarcane biomass, dry matter, and sucrose availability and variability when grown on a bioenergy feedstock production cycle. Bioenergy research. 2019;12(1):5-67.Зверева Э.Р., Шаронова Е.В., Лаптев А.Г. Расчет процесса газификации угля в неподвижном и псевдоожиженном слое // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2005. №5-6. С. 3-10.Zvereva ER, Sharonova EV, Laptev AG. Calculation of process of gasification of coal in motionless and pseudo fluid the layer. Proceedings of higher educational institutions. ENERGY SECTOR PROBLEMS. 2005;5-6:3-10.Селеннов В.Г., Михайлов А.В. Торф в малой энергетике // Академия энергетики. 2009. №1(27). С. 48–56.Selennov VG, Mikhailov AV. Torf v maloi energetike. Akademiya energetiki. 2009; 27(1):48-56.Тимофеева С.С., Мингалеева Г.Р. Перспективы использования торфа в региональной энергетике // Известия Томского политехнического университета. Техника и технологии в энергетике. 2014. Т. 325. № 4. С. 46–55.Timofeeva SS, Mingaleeva GR. Perspektivy ispol'zovaniya torfa v regional'noi energetike. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Tekhnika i tekhnologii v energetike. 2014;325(4):46-55.Tolvanen H., Kokko L., Raiko R. Fast pyrolysis of coal, peat, and torrefied wood: Mass loss study with a droptube reactor, particle geometry analysis, and kinetics modeling // Fuel. 2013. N.111. pp. 148–156.Tolvanen H, Kokko L, Raiko R. Fast pyrolysis of coal, peat, and torrefied wood: Mass loss study with a droptube reactor, particle geometry analysis, and kinetics modeling. Fuel. 2013; 111:148-156.Korjakins A., Toropovs N., Kara P., et al. Application of Peat, Wood Processing and Agricultural Industry Byproducts in Producing the Insulating Building Materials // Journal of architecture and civil engineering. 2013. V. 2. N.1. pp. 62–68.Korjakins A, Toropovs N, Kara P, et al. Application of Peat, Wood Processing and Agricultural Industry Byproducts in Producing the Insulating Building Materials. Journal of architecture and civil engineering. 2013;2(1):62-68.Зверева Э.Р., Фарахов Т.М., Исхаков А.Р. Снижение вредных выбросов тепловых электростанций // Вестник Казанского энергетического университета. 2011. № 1(8). С. 39–44.Zvereva ER, Farakhov TM, Iskhakov AR. Snizhenie vrednykh vybrosov teplovykh elektrostantsii. Vestnik Kazanskogo energeticheskogo universiteta. 2011;8(1):39-44.Кузьмин В.А., Заграй И.А., Десятков И.А. Исследование дисперсности и химического состава частиц в продуктах сгорания при сжигании газоторфяной смеси в паровом котле БКЗ-210-140Ф // Известия вузов. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2016. №5-6. С. 55–64.Kuzmin VA, Zagray IA, Desyatkov IA. Research of dispersity and chemical composition of particles in the combustion products at gas-peat mixture burning in the steam boiler BKZ-210-140F. Proceedings of higher educational institutions. ENERGY SECTOR PROBLEMS. 2016;5-6:55-64.Дремичева Е.С., Гаврилов А.С., Маношин А.О. Оценка потенциала биотоплива для генерации тепловой энергии на объектах топливно-энергетического комплекса // Промышленная энергетика. 2017. №1. С. 55–60.Dremicheva ES, Gavrilov AS, Manoshin AO. Otsenka potentsiala biotopliva dlya generatsii teplovoi energii na ob"ektakh toplivno-energeticheskogo kompleksa. Promyshlennaya energetika. 2017;1:55-60.Дремичева Е.С. Энергетические свойства торфа, насыщенного нефтепродуктами // Надежность и безопасность энергетики. 2020. Т. 13. №2. С. 105–109.Dremicheva ES. Energeticheskie svoistva torfa, nasyshchennogo nefteproduktami. Nadezhnost' i bezopasnost' energetiki. 2020;13(2):105-109.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.