Зниження техногенного навантаження на довкілля за рахунок удосконалення технології утилізації біомаси

Abstract

Дисертаційна робота присвячена дослідженню можливості зменшення техногенного навантаження на навколишнє середовище шляхом утилізації невикористаної в сільському господарстві рослинної біомаси. На основі проведеного аналізу визначені екологічні переваги енергетичного використання солом’яної біомаси, її паливні характеристики та існуючі методи утилізації. Обґрунтований вибір соломи озимої пшениці для виготовлення паливних брикетів та доведена можливість і необхідність утилізації золи використанням в якості добрива. Виконані теоретичні дослідження процесу охолодження та сушки паливних брикетів вказують на можливість використання тепла від нагріву брикетів при пресуванні для їх сушки. Проведені дослідження фізико-механічних властивостей соломи та їх впливу на щільність паливних брикетів довели можливість виготовлення паливних брикетів із соломи підвищеної вологості та встановили, що найбільш доцільним буде виробництво паливних брикетів при оптимальній щільності і максимальній вологості 20 % при ступені подрібнення соломи до 10 мм та тиску 120 МПа. Розроблена удосконалена технологія виробництва паливних брикетів, яка забезпечує зменшення витрат на сушку і підвищення рівня екологічної безпеки при утилізації брикетованої соломи. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35823

Диссертационная работа посвящена исследованию возможности уменьшения техногенной нагрузки на окружающую среду путем утилизации неиспользованной в сельском хозяйстве растительной биомассы. На основе проведенного анализа определены экологические преимущества энергетического использования соломенной биомассы, ее топливные характеристики и существующие методы утилизации для выявления возможности дальнейшего применения в энергетических целях. На основе проведенного мониторинга соломенной биомассы на Украине и в Сумской области, разработана методика оценки энергопотенциала соломы по валовому сбору зерна. Обоснован выбор соломы озимой пшеницы для изготовления топливных брикетов по основным топливно-технологическим характеристикам, объему накопления и анализу проблем при сжигании соломы в котлах. Проведенный анализ сжигания пожнивных остатков на полях Украины и Сумской области, а также анализ вредных выбросов от них доказывает целесообразность использования не менее 20 % соломы в энергетических целях. Доказана возможность и необходимость утилизации золы, образованной при сжигании соломы озимой пшеницы, использованием в качестве удобрения для улучшения плодородия почвы. Выполненные теоретические исследования процесса охлаждения и сушки топливных брикетов указывают на возможность использования тепла брикетов от нагрева при прессовании для их сушки, что значительно сократит затраты на процесс сушки, а также уменьшит выбросы загрязняющих веществ за счет отказа от использования топлива для сушки соломы. Проведенные исследования физико-механических свойств соломы и их влияния на плотность топливных брикетов доказали возможность изготовления брикетов из соломы повышенной влажности и установили, что наиболее целесообразным будет производство топливных брикетов при оптимальной плотности и максимальной влажности 20% при степени измельчения соломы до 10 мм и давления 120 МПа. Проведенные экспериментальные исследования топливных брикетов при охлаждении и сушке доказали возможность снижения их влажности за счет использования тепла от нагрева при прессовании. Для обеспечения оптимальной конечной влажности брикетов при максимальной входной влажности (20 %) было установлено, что для времени сушки – 1,5х103 с и скорости воздушного потока – 2 м/с основное снижение влажности идет на первой ступени аппарата для охлаждения и сушки. На ней же идет и наиболее интенсивное их охлаждение. Установлено, что наиболее целесообразно выполнять охлаждение и сушку брикетов при укладке их в один слой на кулачковом транспортере. Разработана усовершенствованная технология производства топливных брикетов, которая обеспечивает уменьшение затрат на сушку и повышение уровня экологической безопасности при утилизации брикетированной соломы. Проведенные сравнения соответствия полученных по усовершенствованной технологии брикетов стандартам и техническим условиям показали соответствие по большинству характеристик классификации CEN/TS при меньших затратах на их изготовление и уменьшении вредных выбросов в окружающую среду. Определена возможность снижения техногенной нагрузки на окружающую среду при замещении угольного топлива соломенной биомассой и за счет снижения влажности соломенных брикетов до оптимальной. Внедрена усовершенствованная технология утилизации соломы в производство. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35823

The thesis is devoted to study the possibility of reducing anthropogenic impact on the environment by disposing of unused agricultural biomass. Based on the analysis there have been identified the environmental benefits of the energy use of biomass straw, its fuel properties and existing methods of disposal. The choice of winter wheat straw for production of fuel pellets and proved the possibility and necessity of recycling ash use as fertilizer. Theoretical study of the process of cooling and drying of fuel pellets indicate the possibility of using heat from heating briquettes in pressing for their drying. Past studies of physical and mechanical properties of straw and their effect on the density of fuel pellets showed possibility of producing fuel briquettes from straw of high humidity and found that the most appropriate to the production of fuel pellets at optimum density and maximum humidity of 20% at stage shredding straw to 10 mm and pressure 120 MPa. There is developed advanced technology of fuel pellets, which would reduce the costs of drying and improve environmental safety in the disposal of baled straw. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35823