Департамент науки ТГТУ

Номер соглашения РФФИ: 20-38-90013\20 от 24.08.2020г.

Срок реализации проекта: 2 года

Размер гранта: 1 200 000 рублей

Цель проекта – получение фундаментальных знаний о процессе окислительной торрефикации биомассы, о влиянии на этот процесс химического состава биомассы и условий подвода, и отвода тепловой энергии в зону реакции, позволяющих в дальнейшем разработать алгоритм расчета реакторов для окислительной торрефикации биомассы в кипящем слое.

Задачи проекта:

- разработка и создание экспериментальной установки для исследования окислительной торрефикации биомассы в кипящем слое,

- исследование процесса окислительной торрефикации в кипящем слое различных видов биомассы, отличающихся содержанием гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина с установлением оптимальных температурных параметров процесса торрефикации и продолжительности процесса торрефикации,

- исследование экзотермических процессов, сопровождающих процесс окислительной торрефикации биомассы в кипящем слое, и исследование влияния на этот процесс химического состава биомассы и условий подвода, и отвода тепловой энергии в зону реакции,

- разработка модели динамики потоков в кипящем слое, учитывающую как перераспределение потоков газов по мере подъема над газораспределительной решеткой, так и потерю массы частицы в процессе ее термической обработки.

Ожидаемые по окончании проекта научные результаты

Впервые будут получены следующие результаты:

- данные по влиянию химического состава биомассы на свойства биоугля, полученного в процессе окислительной торрефикации,

- данные по влиянию химического состава исходной биомассы на продолжительность процесса окислительной торрефикации,

- данные по влиянию химического состава исходной биомассы на величину экзотермического эффекта, возникающего в процессе окислительной торрефикации биомассы,

- результаты компьютерного моделирования динамики потоков твердой и газовой фаз в кипящем слое, учитывающих перераспределение газовых потоков по мере подъема над газораспределительной решеткой и вызванное этим образование «очагов кипения», а также уменьшение массы и размеров частиц биомассы в процессе ее термической обработки.

Содержание по 1 этапу: (проделано)

1. Создана экспериментальная установка для исследования процесса окислительной торрефикации нескольких видов биомассы в кипящем слое. Установка включает реактор для торрефикации, топочное устройство для генерации дымовых газов с низким содержанием кислорода и вспомогательное оборудование. Установка оборудована стационарным газоанализатором SWG – 300 и переносным газоанализатором Vario Plus Industrial.

2. Разработана методика проведения экспериментов по исследованию кинетики окислительной торрефикации различных видов биомассы в кипящем слое.

3. Проведены исследования по окислительной торрефикации в кипящем слое лузги подсолнечника.

4. Подготовлена статья, излагающая результаты исследований, в журнале «Теплоэнергетика». Статья подана в журнал и принята к публикации.

Содержание по 2 этапу: (проделано)

1. Проведены исследования по окислительной торрефикации в кипящем слое древесных опилок и куриного помета

2. Сопоставлены результаты исследований окислительной торрефикации различных видов биомассы, оценено влияние химического состава биомассы на свойства биоугля, полученного в процессе окислительной торрефикации, оценено влияние химического состава исходной биомассы на величину экзотермического эффекта, возникающего в процессе окислительной торрефикации биомассы

3. Разработана компьютерная модель процесса окислительной торрефикации биомассы

4. Подготовлен доклад, излагающий результаты исследований и принятый к публикации в материалах международной конференции SUMMA 2022 CONFERENCE

5. Подготовлена и подана в редакцию журнала «Химическое и нефтегазовое машиностроение» статья, излагающая результаты исследований.