Регистрация / Вход
Прислать материал

Получение альтернативного топлива с высокой теплотой сгорания из промышленных отходов

Сведения об участнике
ФИО
Забродина Маргарита Владимировна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет им.Т.Ф.Горбачева"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Энергоэффективное производство и преобразование энергии на органическом топливе
Тема
Получение альтернативного топлива с высокой теплотой сгорания из промышленных отходов
Резюме
Суть работы в получении из углеводородсодержащих газов и избыточного активного ила альтернативного топлива. Работа включает 2 части: 1 – анаэробная переработка биомассы с последующей пиролизацией сброженного остатка под действием высоких температур. В результате получаем углеродную матрицу, через которую на 2 этапе пропускаем углеродосодержащий газ в реакторе при высоких температурах.
Происходит разложение углеводородов: углерод заполняет поры углеродной матрицы, тем самым повышая прочность образца и его теплоту сгорания; водород выходит из системы с отходящими газами. На выходе мы получаем продукт высокой прочности с высокой теплотой сгорания – альтернативное топливо.
Ключевые слова
альтернативное топливо, избыточный активный ил, нефтяной попутный газ, промышленные отходы, пиролиз
Цели и задачи
Цель проекта: получение композитного топлива путем использования в качестве исходного сырья отходов промышленных предприятий и биологических очистных сооружений.
Суть идеи заключается в гетерогенном пиролизе газообразных углеводородов при их фильтрации через угольный остаток, являющийся результатом карбонизации биомассы.
Задачи: собрать лабораторную установку, отладить ее режим, получить образцы и их проанализировать, рассчитать технико-экономические показатели процесса.
Введение

 Мы используем данные отходы и получаем топливо с высокой теплотой сгорания. Среди промышленных отходов мы обратили внимание на избыточный активный ил и углеводородсодержащие газы, такие как попутный нефтяной газ, т. к. эти отходы масштабны и наносят большой вред окружающей среде. В Тюменской области сожжено 225 млрд. м3 ПНГ, при этом 20 млн. т загрязняющих веществ поступило в окружающую среду [1]. Если город с 1 млн. жителей и с общим расходом стоков 500 тыс. м в сутки, то объем сухого избыточного ила составит 30 т в сутки [2]. 
Мы используем данные отходы и получаем топливо с высокой теплотой сгорания.

Методы и материалы

В данной работе используется пиролиз. Этот метод утилизации считается безопаснее сжигания. Но, даже не смотря на то, что процесс пиролиза более трудоемкий, чем традиционное сжигание отходов, данная технология является наиболее перспективной, поскольку во время пиролиза количество выбросов попадающих в атмосферу значительно меньше, чем при традиционном сжигании. 
Количество образовавшихся в процессе пиролиза веществ напрямую зависит от начального состава отходов и от текущих условий, при которых происходит сам процесс пиролиза. Существует низкотемпературный пиролиз и высокотемпературный пиролиз. Они протекают с разным температурным уровнем. Наш температурный уровень 900°С, поэтому он считается низкотемпературным пиролизом. При таком пиролизе выход газа минимален, а количество твердого остатка, смол и масел наоборот, максимально. С увеличением температуры пиролиза, количество получаемого газа увеличивается, ну а количество смол и масел, соответственно, уменьшается. 
На втором этапе пиролиза произходит разложение газа на углерод и водород. Углерод уплотненяет пористую структуру образца, путем осаждения его в объем пористых структур. Так для прямолинейной поры, расположенной перпендикулярно к поверхности и имеющей круговое поперечное сечение, кинетическая модель, описывающая процесс диффузионного переноса пропана по длине поры и разложение его на нагретых поверхностях с осаждением пироуглерода. А водород выходит из системы. В следствии чего происходит графитизация.

Описание и обсуждение результатов

Характеристика продукта: черный, твердый сферический образец без запаха, практически не растворим в воде, с большой теплотой сгорания и высокой прочностью. 
Полученные образцы будут дешевыми аналогами кокса, за счет своего состава и довольно легкого способа получения. 
Перспективным и важным является использование местных ресурсов, а особенно отходов для получения энергии и экономии природных ресурсов. 
Разрабатываемый продукт, возможно, использовать на ТЭС, в котельных цехах, в металлургии, а так же для отопления частных домов. Область применения зависит от состава и условий получения топлива. 
На данный момент проект находится на стадии получения лабораторных образцов. 
В современных условиях колебаний валютного рынка, международной ситуации, очень сложно предположить как будут изменяться цены на энергоносители далее. Потому перспективным и важным является использование местных ресурсов, а особенно отходов для получения энергии и экономии природных ресурсов.

Используемые источники
1. [Электронный ресурс] - http://www.russian-energy.ru/ru/services/RussianEnergyPower/1242/
2. [Электронный ресурс] - http://chem21.info/info/792152/
Information about the project
Surname Name
Zabrodina Margarita
Project title
Andrey Ushakov
Summary of the project
The essence of a preparation of industrial waste (hydrocarbon-containing gas and activated sludge) alternative fuels. The work includes two parts: 1 - anaerobic digestion of biomass followed pyrolyzation fermented residue under high temperatures. The result is a carbon matrix through which miss 2 carbonaceous gas phase in a reactor at high temperatures.
Decomposition of hydrocarbons: carbon carbon matrix fills the pores, thereby increasing the strength of the sample and the heat of combustion; hydrogen comes out of the system with the exhaust gases. At the output we get a product of high strength with high calorific value - an alternative fuel.
Keywords
alternative fuel , the excess activated sludge , oil associated gas , industrial waste , pyrolysis