ПЕРСПЕКТИВИ ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ ПІРОЛІЗУ БІОМАСИ ДЛЯ ЗБІЛЬШЕННЯ ОБСЯГІВ ВИРОБНИЦТВА БІОПАЛИВ
DOI:
https://doi.org/10.31471/1993-9868-2024-2(42)-137-145Ключові слова:
відновлювальна енергія, викопні палива, технології піролізу, біонафта.Анотація
В представленій роботі проведено кількісний та якісний огляд, в якому показана можливість збільшення обсягів виробництва і використання відновлювальної енергії за рахунок наявності значної сировинної бази та впровадження технологій піролізу біомаси. Такий підхід дозволяє значною мірою заощаджувати викопні паливно-енергетичні ресурси та покращити стан навколишнього середовища. Разом з аналізом сучасного стану процесу піролізу наведено історію його розвитку та актуальність використання в енергетичних цілях, починаючи з стародавніх часів, в тому числі в Трипільських поселеннях на території сучасної України. Продемонстровано, що для максимального виходу деревного вугілля під час піролізу необхідна низька температура процесу та мала швидкість нагрівання; для отримання рідкої фази – висока швидкість нагрівання, низька температура процесу та коротка його тривалість, а для максимального виходу генераторного газу – висока температура та низька швидкість нагрівання. Наведено особливості отримання та масові виходи продуктів піролізу та представлено їхні технічні характеристики. Проведено порівняльну характеристику піролізного палива біонафти та традиційних рідких палив. Встановлено, що вартість біонафти та деревного вугілля у перерахунку на корисну енергію є меншою в порівнянні з викопним вугіллям, деревними та торифікованими пелетами. Тому використання цих продуктів в енергетичних цілях має досить значні перспективи. Визначено ряд енергетичних застосувань продуктів піролізу, найперспективнішими серед них є: використання біонафти в дизельних та газотурбінних двигунах, в котлах; її сумісне спалювання з викопним вугіллям та природним газом, а також газифікація піролізної рідини. Показано, що промислове використання технологій піролізу біомаси – це новий, перспективний напрямок в біоенергетиці, що в даний час знаходиться на початковій стадії розвитку.
Завантаження
Посилання
1. Panchuk M., Kryshtopa S., Shlapak L., Kryshtopa L., Panchuk A., Yarovyi V., Sladkowski A. Main trend of biofuls Production in Ukraine. Transport Problems. 2017. No 12 (4). P. 95-103.
2. Kryshtopa S., Panchuk M., Kozak F., Dolishnii B., Mykytii I., Hnyp M., Skalatska О. Fuel ekonomi raising of alternative fuel converted diesel engines. Easten-european journal of enterprprise technologies. 2018. No 8 (94). P.6-13.
3. Mandryk O.M., Arkhypowa L. M., Pobigun O.V., Maniuk O.R. Renewable energy sources for sustainable tourism in the Carpation region. IOP Publishing. IOP Conf. Series: Mate-rials Science and Engineering 144(2016)012007. Internacional Conference on Innovative Ideas in Science (IIS2015) 12-13 November, Baia Mare, Romania. Volume 144. August 2016. DOI: 10.1088/1757-899X/144/1/012007
4. Geletukha G.G., Zhelezna T.A. State and Prospects of Bioenergy development in Ukraine. Industrial Heat Engineering. 2017. No 39(2). P. 60-64. [in Ukrainian]
5. Panchuk M., Kryshtopa S., Shlapak L. et al. Main trend of biofuelsproduction in Ukraine. Transport Problems. 2017. Vol. 12. No. 4. P. 95-103.
6. Kryshtopa S., Kryshtopa L., Melnyk V., Dolishnii B., Prunko I., Demianchuk Y. Experi-mental Research on Diesel Engine Workingon a Mixtureof Diesel Fueland Fusel Oils. Transport Problems. 2017. No 12 (2). P.53-63.
7. Panchuk M., Kryshtopa S., Panchuk A. Perspectives for torrefaction technology develop-ment and using in Ukraine. Inter J Ener Clean Env. 2019. Vol. 20. P. 113–134.
8. Venderbosch R.H., Prins W. Fast pyrolysis technology developmentIn. Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2010. P. 178-208. Published Online: 19 March 2010. https://doi.org/10.1002/bbb.205
9. Girio F.M., Fonseca C., Carvalheiro, F., Duarte L.C., Marques S., Bogel-Łukasik R. Hamicelluloses for fuel ethanol: A review. Bioresour. Technol. 2010. No. 101. P. 4775-4800.
10. Demirbas A. Products from lignocellulosic materialsvia degradation processes. Energy Source Part A. 2008. No 30. P. 27–37. DOI: 10.1080/00908310600626705
11. Rowell R.M., Pettersen R., Han J.S., Rowell J.S. , Tshabalala M.A. Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites. Cell Wall Chemistry. Cell Wall Chemistry. CRC Press, Chapter 3, 2005. P. 487.
12. Antal M.J., Grönli M. The art, science, and technology of charcoal production. Industrial and Engineering Chemistry Research. 2003. No 42(8). P. 1619-1640. DOI: 10.1021/ie0207919
13. Mohan D., Pittman C. U., Steele P. H. Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: a critical review. Energy Fuels. 2006. No 20. P.848–889. DOI: 10.1021/ef050239
14. Fisher T., Hajaligol M., Waymack B., Kellogg D. Pyrolysis behaviour and kinetics of biomass derived materials. J. Appl. Pyrolysis, 2002. P. 331–349.
15. Basu P. Biomass gasification and pyrolysis: practical design and theory. Academic Press, 2010. 365 p.
16. Demirbas A. Partly chemical analysis of liquid fraction of flash pyrolysis products from biomass in the presence of sodium carbonate. Energy Convers Manage. (2002) 43:1801–9. https://doi.org/10.1016/S0196-8904(01)00137-6
17. Balat M., Kirtay E., Balat H. Main routes for the thermo-conversion of biomass into fuels and chemicals. Part 1: Pyrolysis systems. Energy Conv. Manag. 2009. Vol. 50. P. 3147–3157. http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2009.08.014
18. Demirbas A. Determination of calorific values of bio-chars and pyro-oils from pyrolysis of beech Trunkbarks. J Anal Appl Pyrol. 2004. 72:215–9. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2004.06.005
19. Demibas A., Arin G. An overview of biomass pyrolysis. Energy Source. Part A. 2002. Vol. 24. P. 471–482.
20. Brammer J.G., Lauer M., Bridgwater A.V. Opportunities for biomass-derived “bio-oil” in European heat and power markets. Energy Policy. 2006ю Vol. 34. P. 2871–2880. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2005.05.005.
21. Chiaramonti D., Oasmaa A., Solantausta Y. Power generation using fast pyrolysis liquids from biomass. Renew. Sustain. Energy Rev. 2007. Vol. 11. P. 1056–1086. https://doi.org/10.1016/j.rser.2005.07.008
22. Lanzetta M., Blasi D.C. Pyrolysis kinetics of wheat and corn straw. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 1998. Vol. 44. P. 181–192. https://doi.org/10.1016/S0165-2370(97)00079-X
23. Mohan D., Pittman C. U., Steele P. H. Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: a critical review. Energy Fuels. 2006, 20:848–889. DOI: 10.1021/ef050239
24. Akmaz S., Gurkaynak M. A., Yasar M. The effect of temperature on the molecular structure of Raman asphaltenes during pyrolysis. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2012. Vol. 96. P. 139-145. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2012.03.015
25. Kern S., Halwachs M., Kampichler G. Pfeifer C., Pröll T., Hofbauer H. Rotary kiln pyrolysis of straw and fermentation residues in a 3MW pilot plant – Influence of pyrolysis temperature on pyrolysis product performance. Journal of Analytical and Applied Pyrlysis. 2012. Vol. 97. P. 1-10.
26. Dobele G., Urbanovich I., Volpert A., Kampars V., Samulis E. Fast pyrolysis – Effect of wood drying on the yield and properties of bio-oil. BioResources. 2007. Vol. 2(4). P. 699-706
27. Demirbas A. The influence of temperature on the yields of compounds existing in bio-oils obtained from biomass samples via pyrolysis. Fuel Proc Technol. 2007, 88:591–7. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2007.01.010.
28. Bridgewater T. Aston University; A guide to fast pyrolysis of biomass for fuels and chemi-cals. PyNe Guide 1; March, 1999. URL: http://courses.washington.edu/pse104/images/newslet6.pdf
29. Vivarelli S., Tondi G. Pyrolysis Oil: annovative liquid biofuel for heating. The COMBIO Project. Int. Workshop “Bioenergy for a sus; tainable development”, Casino Vina del Mar – Chile, 8–9 November 2004.
30. Oasmaa A., Meier D. Norms and standards for fast pyrolysis liquids: 1. Round robin test. J Anal. Appl. Pyrol. 2005. Vol. 73 (2). P. 323–334. DOI: 10.1016/j.jaap.2005.03.003.
31. Shihadeh A. Rural Electrification from Local Resources: Biomass Pyrolysis Oil Combu-stion in a Direct Injection Diesel Engine. PhD Thesis. 1998, MIT. URL: http://hdl.handle.net/1721.1/43601.
32. Elliott D.C. Historical Developments in Hydroprocessing BioOils. Energy Fuels. 2007. Vol. 21. P. 1792-1815. DOI: 10.1021/ ef070044u.
33. Panchuk M., Kryshtopa S., Sładkowski A., Panchuk A. Environmental Aspects of the Production and Use of Biofuels in Transport. Ecology in Transport: Problem and solution, Lectore Notes sn Networks and System124. Springer Nature Switzerland AG. 2020.
34. Bradley D. European Market Study for BioOil (Pyrolysis Oil). URL: http://www.unece.lsu.edu/biofuels/documents/2007July/SRN_009.pdf (accessed on 15 December 2006)
35. Geletukha G., Kramar V., Elik O., Antochsuk T., Titkov V. Comprehensive analysis of the Ukrainian biomass pellets market. Kiev. 2016. URL: http://uabio.org/en/activity/uabio-analytics/3164-comprehensive-analysis-of-biomass-boilers-market-in-ukraine
36. Prins W., Wagenaar B.M. Review of the rotating cone technology for flash pyrolysis of biomass. Proc. of the International Conference on Gasification and Pyrolysis of Biomass. Stuttgart, Germany, 9-11 April 1997. Р. 316-326.
37. Bradley D. European Market Study for BioOil (Pyrolysis Oil). URL: http://www.unece.lsu.edu/biofuels/documents/2007July/SRN_009.pdf (accessed on 15 December 2006)
38. Venderbosch R.H., Prins W. Fast pyrolysis technology development. Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2010. P. 178-208. Published Online: 19 March. https://doi.org/10.1002/bbb.205
39. Solantausta Y., Oasmaa A., Sipila¨ K., Lindfors C., Lehto J., Autio J., Jokela P., Alin J., Heiskanen J. Bio-oil Production from Biomass: Steps toward Demonstration, Energy Fuels. 2012. Vol. 26. P. 233-240. DOI: 10.1021/ef201109t
40. Czernik S., Bridgwater A.V. Overview of appli; cations of biomass fast pyrolysis oil. Energy & Fuels. 2004. Vol. 18 (2). P. 590–598. DOI: 10.1021/ef034067u
41. Venderbosch R.H., van de Beld L., Prins W. Entrained flow gasification of bio-oil for syntes gas. 12thEuropian conference and technology Exibision on Biomass for energy, Industry and climate Protection, Amsterdam, The Netherlands, Juni 17-21, 2002.
42. Sturzl R. The commercial co-firing of RTP bio-oil at the Manitowoc Public Utilities power generation Station. June 1997. URL: http://www.ensyn.com/docs/manitowoc/manitowoc.
43. Moses C. Fuel-Specification Considera-tions for Biomass Liquids. Proceedings of Biomass Pyrolysis Oil Properties and Combustion Meeting, Estes Park, CO., NREL-CP430-7215, September 26-28, 1994. P. 362-382.
44. Ahnger А., Graham R.G. Liquid Biofuel for Diesel Power Production: Techno-Economic Assessment. Proc. of the 9th Europ. Bioenergy Conf., Copenhagen, Denmark, June 24-27, 1996. Pergamon. Vol. 3. Р. 1614-1619.
45. Bridgwater A.V. Biomass Pyrolysis System Design. Proc. of the 8th European Bioenergy Conference. Vienna, Austria, October 3–5, 1994, Vol. 2. P. 1591–1602.
46. Ahnger А., Graham R.G. Liquid Biofuel for Diesel Power Production: Techno-Economic Assessment. Proc. of the 9th Europ. Bioenergy Conf., Copenhagen, Denmark, June 24-27, 1996. Pergamon. Vol. 3. Р. 1614-1619.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Нафтогазова енергетика
TЦя робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
.png)
1.png){kind=logo}
