vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"vestift-322Research ArticleЭНЕРГЕТИКА, ТЕПЛО- И МАССООБМЕНPOWER ENGINEERING, HEAT AND MASS TRANSFERИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ ПУТЕМ ПИРОЛИЗА ПОД ДАВЛЕНИЕМSTUDY OF THE PROCESS OF CHARCOAL PRODUCING BY PYROLYSIS UNDER PRESSUREВасилевичС. В.VasilevichS. V.

кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией

Ph. D. (Engineering), Assistant Professor, Head of Laboratory

svasilevich@yandex.ruМалькоМ. В.MalkoM. V.

кандидат физико- математических наук, ведущий научный сотрудник

Ph. D. (Physics and Mathematics), Leading Researcher

mikhailvm@bas-net.byБогачВ. Н.BahachU. N.

научный сотрудник

Researcher

bahach@gmail.comДегтеровД. В.DegterovD. V.

старший научный сотрудник

Senior Researcher

ddegterov@mail.ruАсадчийА. Н.AsadchyiA. N.

научный сотрудник

Researcher

Институт энергетики Национальной академии наук БеларусиInstitute of Power Engineering of the National Academy of Sciences of Belarus201709102017036471Copyright © Василевич С.В., Малько М.В., Богач В.Н., Дегтеров Д.В., Асадчий А.Н., 20172017Василевич С.В., Малько М.В., Богач В.Н., Дегтеров Д.В., Асадчий А.Н.Vasilevich S.V., Malko M.V., Bahach U.N., Degterov D.V., Asadchyi A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/322

Описаны предварительные результаты экспериментального исследования влияния давления на образование древесного угля в процессе пиролиза березовой щепы. Экспериментальное исследование выполнено при давлениях 0,1, 0,3, 0,5, 0,7 МПа и скорости нагрева порядка 1 °С/мин. Исходная влажность щепы составляла 14,2 % вес., а размеры – 17×8×6 мм. Для исследования влияния давления на процесс пиролиза был разработан и сконструирован лабораторный стенд. Установлено, что повышение давления от 0,1 до 0,7 МПа увеличивает выход древесного угля от 25,1 до 32,4 % вес. (по отношению к сухой массе исходного вещества) и содержание углерода от 89,1 % вес. при 0,1 МПа до 96,4 % вес. при 0,7 МПа. Теплотворная способность древесного угля при этом снижается от 34,86 МДж/кг при давлении 0,1 МПа до 30,23 МДж/кг при давлении 0,7 МПа. Это обусловлено выходом из пористой структуры угля кислородосодержащих компонентов, обладающих более высокой теплотворной способностью по сравнению с чистым углеродом. Снижение теплоты сгорания древесного угля при уменьшении количества кислородсодержащих компонентов подтверждает то, что их теплотворная способность превышает теплотворную способность чистого углерода.

 

The preliminary results of an experimental study of the effect of pressure on the formation of charcoal in the pyrolysis of birch chips are discribed. The experimental investigation was carried out at pressures of 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 MPa and at heating rate of the order of 1 °C/min. The initial moisture content of the chips was 14.2 % by weight, and the dimensions – 17×8×6 mm. To investigate the effect of pressure on the pyrolysis process, a laboratory bench was designed and constructed. It was found that increasing the pressure from 0.1 to 0.7 MPa increases the yield of charcoal from 25.1 to 32.4 % by weight (relative to the dry weight of the starting material) and the carbon content from 89.1 % by weight at 0.1 MPa to 96.4 % by weight at 0.7 MPa. The calorific value of charcoal decreases from 34.86 MJ/kg at a pressure of 0.1 MPa to 30.23 MJ/kg at a pressure of 0.7 MPa. This is due to release of oxygen-containing components from the porous coal structure, which have higher calorific value than pure carbon. Reduction of charcoal heat combustion with decrease in the amount of oxygencontaining components confirms conclusion that their calorific value exceeds the calorific value of pure carbon.

пиролизберезовая щепадавлениедревесный угольpyrolysisbirch chipspressurelaboratory reactorcharcoalReferencesТехнологии лесохимических производств / В. А. Выродов [и др.]. – М.: Лесн. пром-сть, 1987. – 352 с.Vyrodov V. A., Kislitzyn A. N., Gluchareva M. I. Technologies of wood- and chemical production. Moskow, Lesnaya promyshlennost Publ., 1987. 352 p. (in Russian).Antal, M. J. The Art, Science, and Technology of Charcoal Production / M. J. Antal, Jr., M. Groenli // Ind. Eng. Chem. Res. – 2003. – Vol. 42, N 8. – P. 1619–1640.Antal M. J., Jr., Groenli M. The Art, Science, and Technology of Charcoal Production. Industrial & Engineering Chemical Research, 2003, vol. 42, no. 8, pp. 1619–1640. Doi: 10.1021/ie0207919Feliciano-Bruzual, C. Charcoal injection in blast furnaces (Bio-PCI): CO2 reduction potential and economic prospects / C. Felicano-Bruzual // J. Mater. Res. Technol. – 2014. – Vol. 3, N 3. – P. 233–243.Feliciano-Bruzual C. Charcoal injection in blast furnaces (Bio-PCI): CO2 reduction potential and economic prospects. Journal of Material Research and Technologies, 2014, vol. 3, no. 3, pp. 233–243. Doi: 10.1016/j.jmrt.2014.06.001Сафин, Р. Р. Математическое моделирование процесса пиролиза древесины при регулировании давления / Р. Р. Сафин, И. А. Валеев, Р. Г. Сафин // Лесн. вестн. – 2005. – № 2. – С. 168–173.Safin R. R., Valeev I. A., Safin R. G. Mathematical modeling of pyrolysis of wood process performed by regulation of pressure. Lesnoi vestnik = Foresty bulletin, 2005, no. 2, pp. 168–173 (in Russian).Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленных органических и неорганических веществ ММII / под ред. Ю. В. Проконова, В. И. Страхова. – СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2002. – 1276 с.Prokonov Yu., Strachov B. I. (eds.). A new handbook of chemist and technologist. Raw materials and products of industrial organic and inorganic substances MMII. Sankt-Peterburg, Professional Publ, 2002. 1276 p. (in Russian).Roberts, A. F. Problems Associated with the Theoretical Analysis of the Burning of Wood / A. F. Roberts // Symposium (International) on Combustion. – 1971. – Vol. 13, N 1. – P. 893–903.Roberts A. F. Problems Associated with the Theoretical Analysis of the Burning of Wood. Symposium (International) on Combustion, 1971, vol. 13, no. 1, pp. 893–903. Doi: 10.1016/s0082-0784(71)80090-5

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