КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 19-19-00367

НазваниеРазработка инновационного метода окислительной торрефикации биомассы в неподвижном слое минерального наполнителя

Руководитель Коршунов Алексей Михайлович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им.П.Н.Лебедева Российской академии наук , г Москва

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-401 - Энергетические системы на органическом топливе

Ключевые слова торрефикация, биомасса, биотопливо, утилизация отходов, пеллеты, брикеты, бентонит, пиролиз, гемицеллюлоза, диффузия, теплообмен, теплота сгорания, выход массы, экспериментальное исследование, численное моделирование

Код ГРНТИ44.31.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В рамках настоящего Проекта будет исследована новая технология торрефикации биомассы в неподвижном слое минерального наполнителя, применение которой во многом поможет преодолеть проблемы, возникающие при использовании общепринятых на сегодняшний день концепций торрефикации с использованием реакторов с непрямым нагревом или конвективных реакторов. Основным недостатком реакторов с непрямым нагревом является неоднородность температурного поля вблизи греющих стенок и/или системы труб, что обусловлено низкой теплопроводностью газовой фазы. К недостаткам технологии с использованием конвективных реакторов следует отнести необходимость нагрева значительного количества инертного газа и как, следствие, неизбежное разбавление газообразных продуктов пиролиза этим газом, что затрудняет их последующую утилизацию. Сущность предлагаемой в настоящем Проекте технологии торрефикации состоит в следующем: биомасса в реакторе засыпается слоем минерального наполнителя (такого как бентонитовая глина или микрокальцит), при этом реактор не герметизируется. Нагрев реактора осуществляется через внешнею стенку реактора и/или систему труб, которая проходит внутри реактора. Основная роль минерального наполнителя в рамках рассматриваемой концепции сводится к двум основным функциям. С одной стороны, бентонит способствует более однородному распределению температуры внутри реактора, что обусловлено высокой теплопроводностью минерального наполнителя по сравнению с газом. Кроме того, микрочастицы глины ограничивают диффузионный поток кислорода из окружающей среды к биомассе, поэтому процесс торрефикации можно проводить без использования инертного газа и без герметизации реактора. По своей сути рассматриваемая технология является примером окислительной торрефикации, когда ограниченное количество кислорода принимает участие в процессе пиролиза биомассы. Отметим, что газообразные продукты пиролиза в данном процессе не разбавлены большим количеством инертного газа, поэтому их легко можно утилизировать, либо путем дожигания, либо подвергнув конденсации. В состав газообразных продуктов пиролиза входят ценные химические компоненты – спирты, ароматические соединения и карбоновые кислоты. Использование этих компонентов будет способствовать существенному повышению экономических показателей торрефиекации. Впервые рассматриваемая технология торрефикации биомассы была предложена авторами Проекта в недавно опубликованной работе: Leontiev A., Kichatov B., Korshunov A., Kiverin A., Medvetskaya N., Melnikova K. Oxidative torrefaction of briquetted birch shavings in the bentonite, Energy – 2018. V.165, P.303-313. В рамках настоящего Проекта будет проведено всестороннее экспериментальное и теоретическое исследование процесса торрефикации, направленное на развитие технологии переработки биотоплива. Экспериментальные исследования предполагается проводить на основе разработанного ранее экспериментального стенда. В процессе экспериментального исследования будет проведен анализ роли исходного сырья, режимных параметров и состава минерального наполнителя на энергетические характеристики торрефицированной биомассы. В рамках Проекта будет разработана феноменологическая модель торрефикации биомассы в неподвижном слое минерального наполнителя, с учетом процессов тепло- и массобмена и химических реакций, протекающих при торрефикации биомассы. Будут сформулированы математические модели и проведено компьютерное моделирование, направленное на детализацию экспериментально наблюдаемых процессов.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---