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"10.29235/1561-8358-2026-71-1-48-56vestift-927Research ArticleЭНЕРГЕТИКА, ТЕПЛО- И МАССООБМЕНPOWER ENGINEERING, HEAT AND MASS TRANSFERПолучение древесного угля путем пиролиза древесины в присутствии сверхвысокочастотного электромагнитного поляProduction of charcoal by pyrolysis of wood in the presence of an ultrahigh frequency electromagnetic fieldhttps://orcid.org/0009-0007-4062-3455ГолубевВ. П.GolubevV. P.

Голубев Виктор Петрович – кандидат биологических наук, заведующий сектором 

ул. Академическая, 15, корп. 2, 220072, Минск 

Viktor P. Golubev – Cand. Sci. (Biology), Head of the Sector 

15, building 2, Academicheskaya St., 220072, Minsk 

vpgolubev@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0007-5270-2302ШевчикН. Е.ShevchikN. E.

Шевчик Николай Евгеньевич – кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

ул. Академическая, 15, корп. 2, 220072, Минск  

Nikolai E. Shevchik – Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Leading Researcher  

15, building 2, Academicheskaya St., 220072, Minsk 

neshevchik@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0006-0209-2852ДегтеровД. В.DegterovD. V.

Дегтеров Дмитрий Валентинович – старший научный сотрудник  

ул. Академическая, 15, корп. 2, 220072, Минск 

Dmitry V. Degterov – Senior Researcher 

15, building 2, Academicheskaya St., 220072, Minsk 

ddegterov@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0000-7758-0435АсадчийА. Н.AsadchyiA. N.

Асадчий Андрей Николаевич – старший научный сотрудник 

ул. Академическая, 15, корп. 2, 220072, Минск 

Andrei N. Asadchyi – Senior Researcher  

15, building 2, Academicheskaya St., 220072, Minsk 

asadchyi@tut.byВасилевичС. В.VasilevichS. V.

Василевич Сергей Владимирович – кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник  

ул. Уборевича, 77, 220072, Минск 

Siarhei V. Vasilevich – Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Leader Researcher  

77, Uborevich St., 220072, Minsk 

svasilevich@yandex.ruИнститут энергетики Национальной академии наук БеларусиInstitute of Power Engineering of the National Academy of Sciences of BelarusБелорусская государственная академия авиацииBelarusian State Aviation Academy2026310320267114856Copyright © Голубев В.П., Шевчик Н.Е., Дегтеров Д.В., Асадчий А.Н., Василевич С.В., 20262026Голубев В.П., Шевчик Н.Е., Дегтеров Д.В., Асадчий А.Н., Василевич С.В.Golubev V.P., Shevchik N.E., Degterov D.V., Asadchyi A.N., Vasilevich S.V.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/927

Разработано экспериментальное оборудование для получения древесного угля из остатков лесопиления методом термохимической конверсии биомассы в бескислородной среде. Особенностью данного оборудования является проведение процесса термоконверсии древесного сырья в камере пиролиза, оснащенной источниками сверхвысокочастотного электромагнитного поля (СВЧ). Пиролизное оборудование включает в себя блок получения генераторного газа из органических отходов, блок пиролиза древесины, систему продувки камеры пиролиза инертным газом, камеру дожига газовой смеси генераторного газа и пирогаза, блок регулирования температуры продуктов горения, теплообменник, дымосос, систему управления и контроля за работой пиролизной установки и дымовую трубу. В качестве источников СВЧ использовали магнетроны. Приведено описание методики проведенных испытаний оборудования по получению древесного угля в присутствии и в отсутствие СВЧ. В ходе испытаний использовалась древесина твердолиственных пород (колотые дрова клена). Результаты исследования указывают на то, что использование СВЧ позволяет повысить скорость процесса термохимической деструкции древесины, увеличить производительность оборудования для выработки древесного угля, а также получить больший выход древесного угля на единицу массы исходной древесины, сырье или продукт с большей теплотворной способностью и меньшей зольностью. Так, производительность экспериментальной пиролизной установки при отсутствии СВЧ составила 1,42 кг/ч, а в присутствии СВЧ – 1,73 кг/ч, увеличение составило 22 %. Разработанная технология получения древесного угля термическим пиролизом в присутствии СВЧ является экономически и энергетически перспективной. 

Experimental equipment for producing charcoal from sawmill residues using thermochemical conversion of biomass in an oxygen-free environment has been developed. This equipment features thermal conversion of wood raw materials in a pyrolysis chamber equipped with microwave sources. The pyrolysis equipment includes a unit for producing generator gas from organic waste, a wood pyrolysis unit, a pyrolysis chamber purging system with inert gas, an afterburner for the generator gas and pyrolysis gas mixture, a combustion product temperature control unit, a heat exchanger, a smoke exhauster, a pyrolysis unit control and monitoring system, and a chimney. Magnetrons were used as microwave sources. A description of the testing methodology for the equipment for producing charcoal in the presence and absence of a microwave field is provided. Hardwood (split maple firewood) was used in the tests. The results of the study indicate that the use of microwave technology can increase the rate of thermochemical destruction of wood, increase the productivity of equipment for the production of charcoal, and also obtain a higher yield of charcoal per unit mass of the original wood, raw material or product with a higher calorific value and lower ash content.For example, the productivity of the experimental pyrolysis unit without microwaves was 1.42 kg/h, while with microwaves, it was 1.73 kg/h, an increase of 22 %. The developed technology for producing charcoal by thermal pyrolysis in the presence of microwaves offers economic and energy-efficient potential. 

термохимическая конверсиядревесный угольпиролизное оборудованиедожигсверхвысокочастотное электромагнитное полеthermochemical conversioncharcoalpyrolysis equipmentafterburningmicrowave electromagnetic fieldReferencesКорсак, Е. П. Формирование системы угроз энергетической безопасности Республики Беларусь / Е. П. Корсак // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2019. – Т. 62, № 4. – C. 388–398. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-4-388-398Korsak, E. P. Formation of the System of Threats to Energy Security of the Republic of Belarus. Energetika. Izvestiya vys­ shikh uchebnykh zavedenii i energeticheskikh ob”edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 2019, vol. 62, no. 4, pp. 388–398 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-4-388-398Фортов, В. Е. Состояние развития возобновляемых источников энергии в мире и в России / В. Е. Фортов, О. С. Попель // Теплоэнергетика. – 2014. – № 6. – С. 4–13.Fortov V. E., Popel’ O. S. The current status of the development of renewable energy sources worldwide and in Russia. Thermal Engineering, 2014, vol. 61, no. 6, pp. 389–398. https://doi.org/10.1134/S0040601514060020Лосюк, Ю. А. Некоторые аспекты термохимической конверсии торфа / Ю. А. Лосюк, С. В. Жибрик, С. В. Корчи­ ненко // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2008. – № 5. – C. 60–66.Losyuk Yu. A., Zhibrik S. V., Korchinenko S. V. Some aspects of thermochemical conversion of peat. Energetika. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii i energeticheskikh ob”edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations, 2008, no. 5, pp. 60–66 (in Russian).Bridgwater, A. V. Biomass Fast Pyrolysis / A. V. Bridgwater // Thermal Science. – 2004. – Vol. 8, № 2. – P. 21–49. https://doi.org/10.2298/TSCI0402021BBridgwater A. V. Biomass Fast Pyrolysis. Thermal Science, 2004, vol. 8, no. 2, pp. 21–49. https://doi.org/10.2298/TSCI0402021BMohan, D. Pyrolysis of Wood/Biomass for Bio-Oil: A Critical Review / D. Mohan, Ch. U. Pittman, P. H. Steele Jr. // Energy & Fuels. – 2006. – Vol. 20. – P. 848–889. https://doi.org/10.1021/ef0502397Mohan D., Pittman Ch. U., Steele Jr. P. H. Pyrolysis of Wood/Biomass for Bio-Oil: A Critical Review. Energy & Fuels, 2006, vol. 20, pp. 848–889. https://doi.org/10.1021/ef0502397Chan, W. R. Modeling and experimental verification of physical and chemical processes during pyrolysis of large biomass particle / W. R. Chan, M. Kelbon, B. B Krieger // Fuel. – 1985. – Vol. 64. – P. 1505–1513. https://doi.org/10.1016/0016-2361(85)90364-3Chan W. R., Kelbon M., Krieger B. B Modeling and experimental verification of physical and chemical processes during pyrolysis of large biomass particle. Fuel, 1985, vol. 64, pp. 1505–1513. https://doi.org/10.1016/0016-2361(85)90364-3Catalytic supercritical water gasification of biomass waste using iron-doped alkaline earth catalysts / R. Bakari, T. Kivevele, X. Huang, Y. A. C. Jande // Biomass Conversion and Biorefinery. – 2024. – Vol. 14, iss. 6. – P. 7487–7506. https:// doi.org/10.1007/s13399-022-02800-xBakari R., Kivevele T., Huang X., Jande Y. A. C. Catalytic supercritical water gasification of biomass waste using iron-doped alkaline earth catalysts. Biomass Conversion and Biorefinery, 2024, vol. 14, iss. 6, pp. 7487–7506. https://doi.org/ 10.1007/s13399-022-02800-xМакрокинетика и тепломассоперенос в процессах термохимической конверсии биомассы / Г. И. Пальченок, Н. Г. Хутская, И. В. Янцевич, Т. М. Мощина // Возобновляемые источники энергии: потенциал, достижения, перспективы: материалы Междунар. семинара экспертов (Минск, 22–24 февр. 2011 г.) / под ред. А. А. Михалевича. – Мн.: Бел. навука, 2011. – С. 206–220.Palchenok G. I., Khutskaya N. G., Yantsevich I. V., Moshchina T. M. Macrokinetics and heat and mass transfer in the processes of thermochemical conversion of biomass. Mikhalevich A. A., ed. Vozobnovlyaemye istochniki energii: potencial, dostizheniya, perspektivy: materialy Mezhdunarodnogo seminara ekspertov (Minsk, 22–24 fevralya 2011 g.) [Renewable energy sources: potential, achievements, prospects: Proceedings of the International Expert Seminar (Minsk, 22–24 February 2011)]. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2011, pp. 206–220 (in Russian).Пиролиз горючих сланцев Туровского месторождения / П. Л. Фалюшин, К. В. Добрего, В. М. Крайко, Е. В. Ануфриева // Инженерно-физический журнал. – 2011. – Т. 84, № 3. – С. 583–589.Falyushin P. L., Dobrego K. V., Kraiko V. M., Anufrieva E. V. Pyrolysis of oil shales of the Turov field. Journal of Engi­ neering Physics and Thermophysics, 2011, vol. 84, no. 3, pp. 631–637. https://doi.org/10.1007/s10891-011-0515-7Преобразование энергии биомассы. Опыт России / Е. С. Панцхава, В. А. Пожарнов, Л. В. Зысин [и др.] // Теплоэнергетика. – 1996. – № 5. – С. 33–38.Pantskhava E. S., Pozharnov V. A., Zysin L. V., Farberov V. G., Shramkov V. M., Mayorov N. I., Shkola I. I. Conversion of biomass energy. Experience of Russia. Teploenergetika [Thermal Power Engineering], 1996, no. 5, pp. 33–38 (in Russian).Косивцов, Ю. Ю. Технология пиролиза органических материалов: монография / Ю. Ю. Косивцов, Э. М. Сульман. – Тверь: ТГТУ, 2010. – 124 с.Kosivtsov Yu. Yu., Sulman E. M. Technology of Pyrolysis of Organic Materials: Monograph. Tver, Tver State Techni­ cal University, 2010. 124 p. (in Russian).Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ: в 2 ч. / C. А. Апостолов, С. Е. Бабаш, А. Д. Беренц [и др.]. – СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2005. – Ч. 2. – 1144 с.Apostolov S. A., Babash S. E., Berents A. D., Borutskii P. N., Vasil’ev Yu. V., Vasil’ev S. N. [et al.]. New Handbook of Chemistand Technologist. Raw Materials and Products of the Industry of Organic and Inorganic Substances. Part 2. St. Pe­­ tersburg, ANO NPO “Professional” Publ., 2005. 1144 p. (in Russian).Обзор рынка активированного (активного) угля в СНГ / Объединение независимых экспертов в области минеральных ресурсов, металлургии и химической промышленности. – М., 2019. – 193 с.Association of Independent Experts in the Field of Mineral Resources, Metallurgy and Chemical Industry. Market Overview of Activated (Active) Carbon in the CIS. Moscow, 2019. 193 p. (in Russian).Activated Carbon, Biochar and Charcoal: Linkages and Synergies across Pyrogenic Carbon’s ABCs / N. Hagemann, K. Spokas, H.-P. Schmidt [et al.] // Water. – 2018. – Vol. 10, iss. 2. – P. 182. https://doi.org/10.3390/w10020182Hagemann N., Spokas K., Schmidt H. P., Kägi R., Böhler M. A., Bucheli T. D. Activated Carbon, Biochar and Charcoal: Linkages and Synergies across Pyrogenic Carbon’s ABCs. Water, 2018, vol. 10, iss. 2, p. 182. https://doi.org/10.3390/w10020182Dayton, D. A. Review of the Literature on Catalytic Biomass Tar Destruction. Milestone Completion Report. NREL/ TP-510-32815 / D. Dayton. – National Renewable Energy Laboratory, 2002. – URL: https://www.nrel.gov/docs/fy03osti/32815.pdf (date of access: 10.11.2020).Dayton D. A Review of the Literature on Catalytic Biomass Tar Destruction. Milestone Completion Report. NREL/ TP-510-32815. National Renewable Energy Laboratory, 2002. Available at: https://www.nrel.gov/docs/fy03osti/32815.pdf (accessed 10 November 2020).Devi, L. A review of the primary measures for tar elimination in biomass gasification processes / L. Devi, K. J. Ptasinski, F. J. J. G. Janssen // Biomass and Bioenergy. – 2003. – Vol. 24, iss. 2. – P. 125–140. https://doi.org/10.1016/S0961-9534(02)00102-2Devi L., Ptasinski K. J., Janssen F. J. J. G. A review of the primary measures for tar elimination in biomass gasification processes. Biomass and Bioenergy, 2003, vol. 24, iss. 2, pp. 125–140. https://doi.org/10.1016/S0961-9534(02)00102-2Anis, S. Tar reduction in biomass producer gas via mechanical, catalytic and thermal methods: A review / S. Anis, Z. A. Zainal // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2011. – Vol. 15, iss. 5. – P. 2355–2377. https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.02.018Anis S., Zainal Z. A. Tar reduction in biomass producer gas via mechanical, catalytic and thermal methods: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011, vol. 15, iss. 5, pp. 2355–2377. https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.02.018Performance of tar removal by absorption and adsorption for biomass gasification / A. Paethanom, S. Nakahara, M. Kobayashi [et al.] // Fuel Process Technology. – 2012. – Vol. 104. – P. 144–154. https://doi.org/10.1016/j.fuproc. 2012.05.006Paethanom A., Nakahara S., Kobayashi M., Prawisudha P., Yoshikawa K. Performance of tar removal by absorption and adsorption for biomass gasification. Fuel Process Technology, 2012, vol. 104, pp. 144–154. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2012.05.006

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