УДК 62

ЭЛЕКТРОКАТАЛИТИЧЕСКОЕ СЖИГАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

Бордунос А.И.1, Вязовик В.Н.1
1Черкасский государственный технологический университет

Ключевые слова: горение, древесина, электрокатализ

Bordunos A.I.1, Vyazovik V.N.1
1Cherkasy State Technological University

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Бордунос А.И., Вязовик В.Н. Электрокаталитическое сжигание древесины // Современные научные исследования и инновации. 2011. № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2011/11/5411 (дата обращения: 03.10.2017).

С каждым годом запасов угля, нефти и газа становится все меньше и меньше. А потребности человечества в энергии наоборот все больше и больше. Потому во многих странах мира для получения переходят с процессов сжигания ископаемого топлива на сжигание древесины в виде обычных дров или продуктов на основе древесины – пеллет.

Древесина представляет собой продукт фотосинтеза и при сжигании не нарушает баланс СО2, таким образом является привлекательным альтернативным источником энергии, особенно если учесть постоянный рост цен на традиционные виды топлива.
При сжигании древесины выделяется энергия, в среднем равная 4,0 кВт•ч/кг (при влагосодержании 20%). С учетом КПД котла, 1 литр котельного топлива может быть заменен 3 кг древесины. Один кубометр бука по количеству энергии соответствует приблизительно 200 литрам котельного топлива или 200 м3 природного газа. Таким образом, сжигание древесины вносит вклад в сбережение невозобновляемых запасов нефти и газа.
Несмотря на то, что прямое сжигание древесины представляет собой старейшую и наиболее развитую технологию получения энергии из древесины, до сих пор имеется потенциал для ее дальнейшего развития с точки зрения увеличения КПД и улучшения экологических характеристик. Основными технологиями сжигания древесины, использующимися в настоящее время, являются: сжигание в вихревой (циклонной) топке, сжигание распыленного сырья в горелке, сжигание на решетке, сжигание с загрузкой сырья распределительным стокером, сжигание во вращающейся печи, сжигание в кипящем слое, сжигание в циркулирующем кипящем слое [1].
Одним из способов повышения эффективности сжигания любого топлива есть электрокаталитическое сжигания топлива. При электрокаталитическом горении достигается снижение энергии активации эндотермической составной первой стадии горения – разложения углеводородов на углеводородный радикал и протон. Снижение энергозатрат на первую стадию термодеструкции углеводородов топлива приводит к увеличению выделения тепла на целевой теплоноситель, что, в свою очередь, приводит к существенной экономии топлива. [2].
Исследование электрокаталитического горения древесины проводили на установке которая состояла из блока электрокаталитической интенсификации, блока сжигания топлива и нагреваемого тела. Электрокаталитический блок представляет собой систему электродов и катализатор. К блоку подводилось напряжение от 4до 20 кВ и частотой от 50 Гц до 5кГц. Блок сжигания представлял собой 12 кВт бытовой котел с системой циркуляции воды, которая выступала в качестве нагреваемого тела. В качестве топлива использовали березу и сосну.
Каждый эксперимент состоял из двух частей:
- контрольный эксперимент – эксперимент без использования электрокаталитической интенсификации, то есть простое сжигание топлива;
- эксперимент с электрокаталитеческой интенсификацией – эксперимент при тех же условиях, что и контрольный, но с применением электрокатализа.
В обоих частях эксперимента фиксировалась температура нагреваемой воды в системе циркуляции воды через определенный промежутки времени.
На рис. 1-2 представлены некоторые результаты по нагреву воды в циркулирующей системе при сжигании газообразного топлива.

Рис. 1 – Зависимость изменения температуры от времени при сжигании березовых дров.
1 – без обработки; 2 – с обработкой

Рис. 2 – Зависимость изменения температуры от времени при сжигании сосновых дров.
1 – без обработки; 2 – с обработкой

Как видно из рис. 1-2 при использовании электрокатализа при сжигании древесины наблюдается существенное увеличение количества выделяемого тепла. Это происходит по нескольким причинам:
- на первых этапах воздействия электрического разряда происходит быстрая сушка древесины под действием электрического разряда, что ускоряет процесс зажигания и уменьшает количество тепла, необходимого для зажигания дров;
- при контакте паров воды, которые выделились из древесины при сушке, с электрическим разрядом происходит образование радикалов НО и НО2 которые являются инициаторами процесса горения и в свою очередь интенсифицируют процесс горения;
- при прохождении электрического разряда через газообразные вещества, которые выделились из древесины, происходит электрокаталитическое зажигание их, что в свою очередь также снижает потребности тепла в протекании этого процесса;
- после выгорания газообразных веществ, которые выделились из древесины, начинает гореть твердая ( целлюлозная ) часть древесины. Электрический разряд разрушает длинные цепочки молекул целлюлозы и улучшает диффузию кислорода к осколкам молекул целлюлозы.
На процесс электрокаталитического горения древесины так же влияет вид древесины, а именно состав ее летучих веществ и структура твердой части древесины. Это видно, что при сжигании березы наблюдается большее выделение тепла, чем при горении сосны.
Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что использование электрокатализа при горении древесины улучшает процесс сушки и зажигания выделяющихся газообразных веществ, диффузию кислорода в твердой части древесины. При электрокаталитическом сжигании древесины выделяется большее количество тепла из-за быстрой сушки древесины, увеличения концентрации радикалов НО и НО2, разрушения сложной структуры целлюлозы в древесины и зависит от вида древесины.


Библиографический список
  1. Обзор современных технологий сжигания древесины с целью выработки тепла и электроэнергии. Часть 1./ Гелетуха Г.Г., Железная Т.А.//Экотехнологии и ресурсозбережение – 1999- №5 –С. 3-12
  2. Столяренко Г.С. Електрокаталітична інтенсифікація горіння газоподібного палива/Столяренко Г.С., Вязовик В.М., Водяник О.В. Фролов К.І.// Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» -2010 – №13- С.112-120.


Все статьи автора «Виталий»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: