备用固体燃料产品:复合材料的基于生物物质、泥炭和生物炭

介绍的成就,过去20年的周年纪念为建立固体燃料产品来自可再生原料、废弃物、森林、木,torturerack和。 Receptorsare复合材料与高热值,疏水和相当的耐生物降解可能的他们的应用环境友好的燃烧技术的中小型电锅炉、石灰窑炉、工业生产。 这些燃料产品,适于长期储存作为备用燃料。

 





问题创造的复合材料的基于生物物质、泥炭、废物、林业和木材加工、纸浆和造纸行业、城市固体废物和生物碳有关的科学性和实用性的条款。 在科学方面,迫切需要涉及的需要的理论基础receptorsare固体产品为基础的可再生原材料、泥炭和其他规定的属性。 实际上,相关性的是确定通过调用于改善废物管理。

在实现该目标是减少CO2排放量,发挥关键作用,是完全或部分替代煤炭燃料的基础上可再生的原材料。 目前使用的燃煤发电站,而不是煤和锅炉的设备分布式能源的混合物的木材和固体燃料产品的生物煤或生物煤复合型煤和颗粒而不是燃料石油的低成本和现实的方法减少温室气体的排放。 此外,它可能使用复合,而不是标准的燃料(天然气和煤炭)的一部分资源节约和节省能源的添加剂工业:在水泥窑中,以及玻璃和钢厂。 我们站在门槛的迅速发展的生物煤炭市场。 根据预测的咨询和工程公司贝利2020年生产的生物碳将7.5万吨。 这种增加在生产生物炭是相关的两个扩大的利基市场中其应用:作为一个组成部分的燃料产品,并提高土壤的肥力。

在最近几十年来,生产线的基础上,可再生原材料已经表现出来的兴趣增加与可持续发展的概念的政策,并在与增加的意义的环境问题。 其结果是一个市场潜力,这种环境友好的产品迅速增长的10-20%以上。 它与相关改善的技术能力的优先agropolymer和生物物质、其账户实际上,聚合物的生物降解已经成为主题的众多科学领域,不仅是在科学,而且在市场营销。 许多专家作出努力,探讨性质,特别是热、"绿色"聚合物和扩大他们的实际应用。

然而,生物降解性指数的特性的燃料产品的基于可再生原材料即你需要的—我们致力于这—为了克服使用各种技术和复合制剂的生物燃料,介绍它们的组成,例如,生物碳和固体的疏水性增塑剂的粘合剂。 因此,本条试图扩大的实际应用木质纤维素的聚合物基于可再生原材料,包括形式的生物燃料,主要基于专题、专利和文章的作者[1-5].

发展化学和生产技术的环境友好的聚合物(绿色的聚合物)也是重要的,在科学和实际方面是可持续发展的关键,能够保持我们的舒适的生活。 俄罗斯作为你知道的,不仅是富人在碳氢化合物原材料资源,也是生物能量资源:文化的可耕地占9%的世界总储量的年度木质纤维素材料,如森林储存25%的世界储量的木材(多年生木质纤维素材料中)。 虽然化石燃料的主宰的燃料平衡的运输、生产热能与电能。

应用程序在燃煤发电厂,而不是煤和锅炉的设备分布式能源的混合物的木材和固体燃料产品的生物煤或生物煤复合型煤和颗粒而不是燃料石油的低成本和现实的方法减少温室气体排放量

能源发展战略的俄罗斯直到2020年(批准通过政府决议俄罗斯联邦的28.08.2003№1234-PP),其中表示需要更多地使用泥炭和不同类型的废物,包括城市固体废物和木材残渣生产/农业生产热能和电能意味着增加可再生能源在能源总消耗量至7%之后2020年。 技术潜力的生物物质在俄罗斯是53万吨煤当量。 该方案的循环的多糖类、糖类和性质所示。 1.

现在超分子的结构"绿色"聚合物开始加以研究在纳米级,因为它成为能够观察到的个别分子,并分子团在athanasiadou显微镜(镜). ASM直接的可视化的异质性的生物聚合物结晶或非晶状态。 此外,形态学上的意见可以与相关所得的结果的其他物理测量。 镜是用来观察超分子结构和木素纤维素,使用他们的水溶性衍生物,如甲基纤维素(NaCMC)和磺酸钠(材料). 样品沉积在云母进行了审查,通过镜.

图像的ASM没有。 CMC清楚地观察到硬线。 厚度,该股安排在单一或双层,约为0.7纳米。 据认为疏水的部分分子附着到表面上的云母、以及甲基集团分布在外面。 宽丝范围从15.2到18.2米纳米。 结果获得通过x光衍射法表明,四到五分子被连接在一起,并观察到一丝[6].





木质素生产可再生资源,例如树木、植物和作物。 约30%的组成部分的木材的木质素。 木质素是无毒的,并非常灵活的物理-化学和运作特点。 大多数工业木质素中获得的浆工艺的硫酸盐和亚硫酸盐纸浆。 Ligniny牛皮纸通常作为燃料燃烧的纸浆厂,年生产能力的木素在日本,估计是大约8万吨。 此外,木素得到在水解过程中的乙醇生产。 生产的木质在世界上大约30万吨。 然而,应该指出,这个数值只是估计数,因为没有可靠的统计数据,因为它常常直接燃烧后的生产。 大约一万吨的水溶性衍生物的木质磺酸盐,其副产品的烹饪亚硫酸盐纤维素,用于在日本作为化学品,例如分散剂。

工业用木素是一个副产物的纤维素产业,如上所述,被分离主要是从木材在化学制浆工艺。 如上所述,核心技术的素过程中使用牛皮纸浆亚硫酸盐的方法。 其他技术的素是该过程的溶剂解使用有机溶剂或蒸汽压力高于去除木素是从植物。

通常木质素是自然的聚合物具有任意的网状结构,它们的物理和化学性质有所不同,具体取决于提取过程。 最高结构的木质素,其中包括的要素苯基丙烷、无定型的。 三苯丙单体,例如coniferious醇,snapily醇和coumarinyl酒精,连接,并创建一个三维的网络过程中的激进基于木质生物合成的。 出于上述原因,木素具有规则的结构(如纤维素)是一个物理和化学异构的材料,其化学结构的不确知。

由于每个分子的木素有两个以上的羟基的群体,基于聚氨酯木素的衍生物的衍生的聚和环氧树脂可以通过使用羟基的群体。

纤维素、结构式的描述其在[1,2],是线性的多糖建成的部分С6Н10О5的。 链中含有高达10万糖苷键的链接,捆绑在通过氢键。 扭曲的束形成所谓的纤维,其中,通过hemicellulosic和木素酶分为如果是"粘"每个其他成一个单一刚性的结构。 纤维素是一支多糖很大程度上从构成部分С5Н8О4短于纤维素链。

可再生能源来源基于原木质纤维素材料可以提供范围广泛的能源服务很长一段时间:一个可靠的热量供应、电力和能源用于运输没有温室气体排放量和影响在气候(根据《京都议定书》)。 俄罗斯批准《联合国气候变化公约》,1994年(《京都议定书》)和《巴黎协定》的2016年明确表明,需要寻求和应用新的战略和技术解决方案,以减少二氧化碳排放量。 更重要的是,通过了联合国战略能源的开发直到2030年,其中设想的扩大使用可再生能源以增加他们在能源消耗达到7°%以上。 根据一些估计,一部分过渡,从化石燃料的生物质在俄罗斯将允许保存从10到20亿吨化石碳氢化合物和煤炭每年。 还减少二氧化碳排放到大气中。 使用生物质可能造成额外的投资激励措施的地区,以及新的就业机会。

目前在俄罗斯有两个主要方向的能源生产生物质:使用废木材生产和木材加工生产热和发电、生产燃料颗粒(主要部分是出口)和煤,为国内市场生产液体生物燃料用于运输生物柴油和生物乙醇(图。 2).





生物降解,这是生物降解的生物物质和复合物、颗粒和块根据它在环境中可能由于不同的因素和过程:氧化、水解、机械化学衰减,光降解和生物降解

具有大量的外汇储备的植物原料、废物可用作燃料,俄罗斯公司不能够实现他们在国内市场和在欧洲市场,因为一些困难由于特殊性的生物物质为他们的低容积密度(为80-250公斤/m3)、高湿度和可生物降解性。

生物降解(生物降解)的物质和复合物、颗粒和块根据它在环境中可能由于不同的因素和过程:氧化、水解、机械化学衰减、照片和生物降解。 一种倾向,或者反过来说,抵抗的过程中的生物降解的基础上确定的一套现场和实验室测试,其中包括,在依据标准测试材料ASTM测量的物理参数和机械化学成分的降解产品结果需氧和厌氧降解的聚合物在不同的环境。 这些困难应用的安全的固体燃料产品在其储存、运输、以及减少燃烧、等等。

部分解决这个问题成为可能由于增加了散装重量和密度的热效应的燃烧造球,即生产燃料颗粒。 尽管事实上,发展工业生产的燃料颗粒和乐观的预测,能源生产生物质面临的一些障碍,阻碍其普遍(在俄罗斯和中国家的欧洲联盟)。 正如在"技术开发的生物质基础"的欧洲共同体委员会,目前生产的生物量4%的总量的能源需要,到2020年这一数字将增加到20%。 在能源平衡的俄罗斯联邦将继续占主导地位的化石燃料。 还应该指出,俄罗斯排在第三位的国家名单以最大的CO2排放量之后,美国和中华人民共和国的。

可再生原料用于固体生物燃料是一纸浆和木素酶组成的混合物年度和多年生农业植物、木材(筹码,大块、刨花、木屑粉末)、纸浆和造纸行业,以及动物来源的在pelletierine或brittoniana—这是一种原料用于工业生产。 生物物质不仅仅是固体燃料的炉灶,壁炉和炉自治的住房、发电厂的中低功率,但也液体或气体燃料用于运输。

在最近几年在西欧、北美和日本,大幅增加生产的粒的生物燃料。 Biogranules相对于原有的生物物质具有相对较高的体积密度(在600-700公斤/m3),湿度较低的含量(10%以下),相对较高热值(平均18兆焦耳/公斤)。

提交人开发和专利制订燃料粒料、煤和技术促进他们的生产(如基于再生材料,例如,木屑和其他废木料、木工、纸浆和造纸厂废弃物、农工业综合体,或任何含碳化合物的煤、泥炭、废物、石油产品)的专利在2016年,物组合用于生产固体推进剂产品,它具有的优势,在关系到传统的由于新添加剂的[3,4] 并且可以被用来创建一个备份的生物燃料,因为他们的疏水性、耐久和耐生物降解。





在最近几年在西欧、北美和日本,大幅增加生产的粒的生物燃料。 Biogranules相对于原有的生物物质具有相对较高的体积密度、湿度低,相对较高热值(平均20兆焦耳/公斤)

热性能的上述组成部分的原材料和燃料的复合材料的特点可以通过不同类型的物理和化学研究,包括热重(TG),差热分析(协定)、差示热量扫描(DSC)、热机(TMA)、动态学分析(DMA),和热量燃烧。 同时,我们相结合的热方法用不同的测量,包括光谱方法,例如TG—傅立叶变换红外光谱法(FTIR),TG-DTA的。 分子结构和木素纤维素,研究人员特别注意在过去的100年,因为两者的生物聚合物的主要组件的植物材料。 最近有更多的结构敏感的方法,和晶体结构的纤维素进行了调查,使用x光衍射法和光谱固体状态的核磁共振(NMR)。 另一方面,物理结构的木质在非晶状态几乎没有研究。

继续原型测试的新配方、方法生产的燃料颗粒。 与我们的合作伙伴拥有的设备用于生产的颗粒和煤砖,它计划继续致力于改善制剂和进行测试的新配方、方法生产的燃料颗粒。

优势和新颖的专利的发明(2016年[4])和洁净技术相比传统的燃料产品的描述如下:

1. 可再生原材料、煤、泥炭的主要材料的生物燃料(固体产品)和复合材料。 它是一种工业燃料。 固体塑剂组成的合成燃料产品的粘合剂,相对于液体的粘合剂,这种类型的粘合剂,以及热水和其蒸汽(这是传统上用于塑通过蒸),提供了改善所有的业务参数的煤/丸和减少生物降解能力:

  • 增加值的强度(并减少crochemore);
  • 提高了光泽的表面并且,在某些制剂增加的白色;
  • 促进提高的浓度值高达1.2克/厘米3或更大;
  • 增加的持续时间燃烧(燃烧无烟,正);
  • 增加热值(热的燃烧效果内16-18-30兆焦耳/公斤);
  • 降低能源消耗,由于较低的压力在压制和"干燥"有关的含水量的原料。
2. 环境清洁的不是发射什么,但是无限量的CO2(小灰残留物在燃烧过程中,与自然分解的木材),并且燃烧的煤/丸是包括在自然循环的物质的性质。

3. 增加的效率的压/platinovogo燃料多达80%至90%相比煤炭和木柴。 可能的转换能源生产的,例如热量为电力。 要热的住房和工业楼宇煤/颗粒比较便宜的电能。

4. 多功能性的燃料产品从生物炭和使用的锅炉的家庭和工业目的的,在发电厂和热电站或者,例如,作为一个吸附剂。 也就是,能够使用两个月的燃料市场和市场产品用于土壤改善。

5. 要求在欧洲市场的出口货物。

6. 燃料产品,不同于原始生物量、具有相对较高的体积密度(在600-700公斤/m3),湿度较低的含量(10%以下),相对较高热值(平均值的16日至18兆焦/千克,达到30兆焦/千克在根据发明专利的俄罗斯联邦、2016年)中。

7. 自主结合低火灾危险和方便储存和运输(如煤/丸有一个价值高的体质量)。 可以自动给料下载的锅炉和自动化的过程中获取的热能。





见解

因此,一个最重要的成就的科学技术的进步在研究新的能源系统(用于部分替代化石燃煤和天然气)在过去20年来已经研究、建立和引进技术的生产复合固体燃料产品,燃料具有高热值以及结合这些特性,例如疏水性和抗生物降解,这有助于其长期储存和使用作为备用燃料 和使用多用途包括任命的一部分建造的复合材料和增加土壤的肥力在肥料组成。 出版

 

资料来源:www.c-o-k.ru/articles/rezervnye-tverdotoplivnye-izdeliya-kompozity-na-osnove-biomassy-torfa-i-biouglya