probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2024-26-6-180-194probener-3233Research ArticleТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКАTHEORETICAL AND APPLIED HEAT ENGINEERINGИсследование физико-химических характеристик альтернативного топлива, содержащего синтетические полимерыResearch of physical and chemical characteristics of alternative fuel containing synthetic polymersРыжиковВ. А.RyzhikovV. A.

Рыжиков Владимир Александрович – старший преподаватель кафедры промышленной теплоэнергетики

Санкт-Петербург

Vladimir A. Ryzhikov

St. Petersburg

ЕрохинаО. А.ErokhinaO. A.

Ерохина Ольга Александровна – старший преподаватель кафедры ТЦКМ, зав. лаб.

Санкт-Петербург

Olga Erokhina A.

St. Petersburg

АкимЭ. Л.AkimE. L.

Аким Эдуард Львович – д.т.н., профессор, заведующий кафедры ТЦКМ

Санкт-Петербург

Akim Eduard L.

St. Petersburg

ЛуканинП. В.LukaninP. V.

Луканин Павел Владимирович – д.т.н., профессор, первый проректор

Санкт-Петербург

Lukanin Pavel V.

St. Petersburg

Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна. Высшая школа технологии и энергетикиРоссияSaint Petersburg State University of Industrial Technologies and Design. Higher School of Technology and EnergyRussian Federation202413012025266180194Copyright © Рыжиков В.А., Ерохина О.А., Аким Э.Л., Луканин П.В., 20242024Рыжиков В.А., Ерохина О.А., Аким Э.Л., Луканин П.В.Ryzhikov V.A., Erokhina O.A., Akim E.L., Lukanin P.V.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/3233

АКТУАЛЬНОСТЬ. В данной работе приводятся исследования физико-химических характеристик комбинированных топливных брикетов, состоящих из твердых древесных отходов и отходов производства ламинированной бумаги, полученных по инновационной технологии. ЦЕЛЬЮ исследования является разработка технологии переработки и утилизации отходов целлюлозно-бумажной промышленности, содержащих синтетические полимеры, путем их совместного использования в виде топливных комбинированных брикетов 2-го поколения, состоящих из твердых древесных отходов и отходов производства ламинированной бумаги, с последующей утилизацией в котельной установке с низкотемпературной вихревой топкой. Снижение до минимума вреда для экологической составляющей и повышение максимальной энергетической и экономической эффективности. МЕТОДЫ. Для реализации поставленной цели, в работе были использованы следующие методы исследования: изучение термопластичности синтетических полимеров и влагопластичности полимерных компонентов древесины в процессе формирования брикета, определение эмпирическим путем оптимальной композиции комбинированного брикета, для получения высокой теплотворной способности топлива, низкой концентрации вредных выбросов, высокой прочности и плотности готового продукта, определение низшей теплоты сгорания полученного брикета с помощью калориметрической установки, а так же, конечной зольности с использованием муфельной печи. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье представлены результаты проведенных исследований и экспериментов, в частности, полученных значений плотности, прочности и теплотворной способности полученного брикета при различных композициях исходного сырья. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные, в ходе проведения работы, топливные брикеты имеют высокие показатели по плотности, прочности и теплотворной способности топлива. Помимо этого, инновационная технология переработки древесных отходов и отходов упаковочной ламинированной бумаги позволит снизить до минимума вред для экологической составляющей и повысить максимальную энергетическую и экономическую эффективность. Использование полученного топлива и технологии его производства, даст возможность снизить нагрузку на полигоны с ныне неутилизируемыми отходами и использовать полученную энергию топлива на собственные нужды.

RELEVANCE. This paper presents the research of physical and chemical characteristics of combined fuel briquettes consisting of solid wood waste and laminated paper production waste obtained by innovative technology. THE GOAL of the research is to develop a technology for processing and utilization of pulp and paper industry waste containing synthetic polymers by their joint use in the form of combined fuel briquettes of the 2nd generation, consisting of solid wood waste and laminated paper production waste, with subsequent utilization in a boiler plant with a low-temperature vortex furnace. Minimizing harm to the environmental component and maximizing energy and economic efficiency. METHODS. To realize the set goal, the following research methods were used in the work: study of thermoplasticity of synthetic polymers and moisture plasticity of polymeric components of wood in the process of briquette formation, determination empirically of the optimal composition of the combined briquette to obtain high calorific value of fuel, low concentration of harmful emissions, high strength and density of the finished product, determination of the lower heat of combustion of the obtained briquette with the help of calorimetric installation. RESULTS. The paper presents the results of the conducted research and experiments, in particular, the obtained values of density, strength and calorific value of the obtained briquette at different compositions of feedstock. CONCLUSION. The fuel briquettes obtained in the course of work have high indicators of density, strength and calorific value of fuel. In addition, the innovative technology of processing wood waste and waste packaging laminated paper will minimize the harm to the environmental component and increase the maximum energy and economic efficiency. The use of the obtained fuel and the technology of its production will make it possible to reduce the load on landfills with currently unutilized waste and use the obtained fuel energy for own needs.

целлюлозатопливные брикетыбиотопливосинтетические полимерыпромышленные отходыотходы деревообработкиэкологияellulosefuel briquettesbiofuelssynthetic polymersindustrial wastewood wasteecologyReferencesУмнов В.А., Коробова О.С., Скрябина А.А. Углеродный след как индикатор воздействия экономики на климатическую систему // Вестник РГГУ. Серия «Экономика. Управление. Право». 2020. № 2. С. 85–93. DOI: 10.28995/2073-6304-2020-2-85-93.Umnov V.A., Korobova O.S., Skryabina A.A. Carbon footprint as an indicator of the impact of the economy on the climate system // Bulletin of Russian State University of Science and Technology. Series “Economics. Management. Law”. 2020. № 2. С. 85-93. DOI: 10.28995/2073-6304-2020-2-85-93.Bengtsson A, Bengtsson J, Olsson C, Sedin M, Jedvert K, Theliander H, Sjoholm E (2018) Improved yield of carbon fibres from cellulose and kraft lignin. Holzforschung 72:1007–1016.Bengtsson A, Bengtsson J, Olsson C, Sedin M, Jedvert K, Theliander H, Sjoholm E (2018) Improved yield of carbon fibres from cellulose and kraft lignin. Holzforschung 72:1007– 1016.E. L. Akim, Yu. G. Mandre, and A. A. Pekarets, “Changes in the relaxation state of polymeric components of wood during its high-temperature biorefining,” Khim. Volokna, No. 3, 14–18 (2019).E. L. Akim, Yu. G. Mandre, and A. A. Pekarets, “Changes in the relaxation state of polymeric components of wood during its high-temperature biorefining,” Khim. Volokna, No. 3, 14–18 (2019).Перспективы технологии совместного сжигания биомассы и угля на объектах энергетики / Е. С. Дремичева, Э. Р. Зверева, Ф. И. Бурганова, Л. О. Зверев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2021. – Т. 23, № 1. – С. 119-130. – DOI 10.30724/1998-9903-2021-23-1-119-130. – EDN DRPGTC.Prospects of technology of biomass and coal co-combustion at power engineering facilities / E. S. Dremicheva, E. R. Zvereva, F. I. Burganova, L. O. Zverev // Izvestiya vysokikh uchebnykh obrazovaniya. Problems of power engineering. - 2021. - Т. 23, № 1. - С. 119-130. - DOI 10.30724/1998-9903-2021-23-1-119-130. - EDN DRPGTC.Detlef P. van Vuuren, Elke Stehfest, David E.H.J. Gernaat, Jonathan C. Doelman, Maarten van den Berg, Mathijs Harmsen, Harmen Sytze de Boer, Lex F. Bouwman, Vassilis Daioglou, Oreane Y. Edelenbosch, Bastien Girod, Tom Kram, Luis Lassaletta, Paul L. Lucas, Hans van Meijl, Christoph Müller, Bas J. van Ruijven, Sietske van der Sluis, Andrzej Tabeau, «Energy, land-use and greenhouse gas emissions trajectories under a green growth paradigm», Global Environmental Change, Volume 42, 2017, Pages 237-250, ISSN 0959-3780.Detlef P. van Vuuren, Elke Stehfest, David E.H.J. Gernaat, Jonathan C. Doelman, Maarten van den Berg, Mathijs Harmsen, Harmen Sytze de Boer, Lex F. Bouwman, Vassilis Daioglou, Oreane Y. Edelenbosch, Bastien Girod, Tom Kram, Luis Lassaletta, Paul L. Lucas, Hans van Meijl, Christoph Müller, Bas J. van Ruijven, Sietske van der Sluis, Andrzej Tabeau, «Energy, land-use and greenhouse gas emissions trajectories under a green growth paradigm», Global Environmental Change, Volume 42, 2017, Pages 237-250, ISSN 0959-3780.Совместная переработка отходов картонно-бумажной макулатуры, содержащих целлюлозу и синтетические полимеры, и твердых древесных отходов, входящих в состав топливного брикета / В. А. Рыжиков, Э. Л. Аким, О. А. Ерохина, А. А. Пекарец // Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов: Материалы VII Международной научно-технической конференции имени профессора В.И. Комарова, Архангельск, 14–16 сентября 2023 года / Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова». – RUS: Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, 2023. – С. 65-69.Joint processing of waste cardboard and paper waste containing cellulose and synthetic polymers and solid wood waste, which is part of the fuel briquette / V. A. Ryzhikov, E. L. Akim, O. A. Erokhina, A. A. Pekarets // Problems of mechanics of cellulose and paper materials: Proceedings of the VII International Scientific and Technical Conference named after Professor V. I. Komarov. I. Komarov, Arkhangelsk, September 14-16, 2023 / Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education “Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov”. - RUS: Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, 2023. - С. 65-69.Упруго-релаксационные свойства древесины лиственницы и их роль при получении древесных и древесно-угольных брикетов / А. А. Пекарец, О. А. Ерохина, В. В. Новожилов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2020. – № 1(373). – С. 200-208. – DOI 10.37482/0536-1036-2020-1-200-208. – EDN WVFHPC.Elastic-relaxation properties of larch wood and their role in obtaining wood and charcoal briquettes / A. A. Pekarets, O. A. Erokhina, V. V. Novozhilov [et al.] // Izvestia vysokikh uchebnykh uchebnykh uchebnykh vuzdaniya. Forestry journal. - 2020. - № 1(373). - С. 200-208. - DOI 10.37482/0536-1036-2020-1-200-208. - EDN WVFHPC.Hansen E., Panwar R., Vlosky R. The Global Forest Sector: Changes, Practices and Prospects // NY: CRC Press, Taylor & Francis Group. 2017. P. 462.Hansen E., Panwar R., Vlosky R. The Global Forest Sector: Changes, Practices and Prospects // NY: CRC Press, Taylor & Francis Group. 2017. P. 462.Forest Products Annual Market Review 2021-2022, UNECE,70 р.; Forest Products Annual Market Review 2019-2020 - Forestry and Timber – UNECE, 82p. ISBN 978-92-1-117257-7.Forest Products Annual Market Review 2021-2022, UNECE,70 р.; Forest Products Annual Market Review 2019-2020 - Forestry and Timber – UNECE, 82p. ISBN 978-92-1-117257-7.Ежегодный обзор рынка лесных товаров, 2018–2019 годы: Женева: ЕЭК ООН, 2020- 173с. ISBN 978-92-1-004516.Annual Forest Products Market Review, 2018-2019: Geneva: UNECE, 2020- 173 pp. ISBN 978-92-1-004516.Forest Products Annual Market Review 2023-2024, UNECE, 53р. ISBN 978-92-1-003184-4.Forest Products Annual Market Review 2023-2024, UNECE, 53р. ISBN 978-92-1-003184-4.Луканин П.В., Федорова О.В., Пекарец А.А., Аким Э.Л. Особенности сжигания биотоплива и их взаимосвязь с упруго-релаксационными свойствами исходного сырья и его химическим составом // Матер. VI Междун. научно-технич. конфер. «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов», 09-11 сентября 2021 г. Архангельск, 2021. С. 383-388. 13. Технология полимерных материалов / А.Ф. Николаев, В.К. Крыжановский, В.В. Бурлов [и др.]. СПб.: Профессия, 2008. 544 с.Lukanin, P.V.; Fedorova, O.V.; Pekarets, A.A.; Akim, E.L. Features of biofuel combustion and their relationship with the elastic-relaxation properties of feedstock and its chemical composition // Mater. VI International Scientific and Technical Conference. “Problems of mechanics of cellulose and paper materials”, September 09-11, 2021, Arkhangelsk, 2021. С. 383-388.Михайлин Ю.А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. СПб.: Профессия, 2006. 624 с.Technology of polymeric materials / A.F. Nikolaev, V.K. Kryzhanovsky, V.V. Burlov [et al. Burlov [et al.] SPb.: Profession, 2008. 544 с.Клинков А.С. Разработка технологии и оборудования по утилизации отходов упаковочных материалов/ А.С. Клинков, М.В. Сколово, И.В. Шашков // IX нау. Конф. ТГТУ: тех.докл. -Тамбов: Изд-во Тамб, Гос. Тех. Ун-та, 2004. -С80.Mikhailin Yu.A. Thermo-stable polymers and polymer materials. SPb.: Profession, 2006. 624 с.Померанцев, В. В. Топки скоростного горения для древесного топлива [Текст] / канд. техн. наук В. В. Померанцев; М-во тяжелого машиностроения СССР. Главкотлотурбопром. Центр. науч.- исслед. ин-т им. И. И. Ползунова. - Москва; Ленинград: [Ленингр. отд-ние] Машгиза, 1948 (Л.: тип. "Профинтерн"). – 74 с.Klinkov, A.S. Development of technology and equipment for utilization of packaging materials waste / A.S. Klinkov, M.V. Skolovo, I.V. Shashkov // IX Nau. Conf. TSTU: Tech. docl. - Tambov: Tambov: Izd. University, 2004. -С80.А.А. Тринченко, А.П. Парамонов. Внедрение низкотемпературного вихревого сжигания для энергетического использования каменных углей // Научно-технические ведомости Санкт- Петербургского государственного политехнического университета. 4(231). 2015.Pomerantsev, V. V. Furnaces of high-speed combustion for wood fuel [Text] / Cand. Sci. (Techn.) V. V. Pomerantsev; Ministry of Heavy Engineering of the USSR. Glavkotlotloturboprom. Center. scientific-research institute named after I. I. Polzunov. I. I. Polzunov. - Moscow; Leningrad: [Leningrad Branch] Mashgiza, 1948 (L.: tip. “Profintern”). - 74 с.Комплексный метод утилизации золошлаковых отходов тепловых электростанций / Э. Р. Зверева, В. П. Плотникова, Ф. И. Бурганова, Л. О. Зверев // Вестник Казанского государственного энергетического университета. – 2019. – Т. 11, № 2(42). – С. 15-26. – EDN ZTECWP.A.A. Trinchenko, A.P. Paramonov. Implementation of low-temperature vortex combustion for power utilization of hard coal // Scientific and Technical Bulletins of St. Petersburg State Polytechnic University. 4(231). 2015.Исследование реологических свойств композиционных суспензионных топлив / Э. Р. Зверева, Г. Р. Мингалеева, Б. Р. Валиуллин [и др.] // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2023. – Т. 25, № 1. – С. 143-153. – DOI 10.30724/1998-9903-2023-25-1-143-153. – EDN FPBVXO.Integrated method of utilization of ash and slag waste from thermal power plants / E. R. Zvereva, V. P. Plotnikova, F. I. Burganova, L. O. Zverev // Bulletin of Kazan State Power Engineering University. - 2019. - Т. 11, № 2(42). - С. 15-26. - EDN ZTECWP.Румак В.С., Умнова Н.В. Диоксины и безопасность биосистем: результаты натурных исследований // Жизнь Земли. 2018. Том 40. № 3. С. 308–320.Investigation of rheological properties of composite suspension fuels / E. R. Zvereva, G. R. Mingaleeva, B. R. Valiullin [et al.] // Izvestia vysshee obrazovaniya vysshee obrazovaniya. Problems of power engineering. - 2023. - Т. 25, № 1. - С. 143-153. - DOI 10.30724/1998-9903-2023-25-1-143-153. - EDN FPBVXO.Rumak V.S., Umnova N.V. Dioxins and the safety of biosystems: results of field studies // Life of the Earth. 2018. Vol. 40. No. 3. С. 308-320.Rumak V.S., Umnova N.V. Dioxins and the safety of biosystems: results of field studies // Life of the Earth. 2018. Vol. 40. No. 3. С. 308-320.

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