Исследование физико-химических характеристик альтернативного топлива, содержащего синтетические полимеры

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.

1. Умнов 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.

2. 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.

3. 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).

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Hansen E., Panwar R., Vlosky R. The Global Forest Sector: Changes, Practices and Prospects // NY: CRC Press, Taylor & Francis Group. 2017. P. 462.

9. 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.

10. Ежегодный обзор рынка лесных товаров, 2018–2019 годы: Женева: ЕЭК ООН, 2020- 173с. ISBN 978-92-1-004516.

11. Forest Products Annual Market Review 2023-2024, UNECE, 53р. ISBN 978-92-1-003184-4.

12. 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.

13. Михайлин Ю.А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. СПб.: Профессия, 2006. 624 с.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. Румак В.С., Умнова Н.В. Диоксины и безопасность биосистем: результаты натурных исследований // Жизнь Земли. 2018. Том 40. № 3. С. 308–320.