Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Тимербаев Наиль Фарилович
Комплексная энерготехнологическая переработка древесных отходов с применением прямоточной газификации
05.21.05 - Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки 05.21.03 - Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Казань - 2012
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технологический университет Научный консультант доктор технических наук, профессор - Сафин Рушан Гареевич, Казанский национальный исследовательский технологический университет, заведующий кафедрой переработки древесных материалов.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор - Семенов Юрий Павлович, Московский государственный университет леса, заведующий кафедрой теплотехники - доктор технических наук Мингалеева Гузель Рашидовна, Исследовательский центр проблем энергетики Учреждения Российской академии наук КазН - РАН, заведующая лабораторией моделирования систем производства энергии доктор технических наук, профессор Таймаров Михаил Александрович, Казанский государственный энергетический университет, заведующий кафедрой котельных установок и парогенераторов Ведущая организация ФГБОУ ВПО Сибирский государствен - ный технологический университет (Красноярск)
Защита диссертации состоится 23 марта 2012 года в 11.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.080.12 при Казанском национальном исследовательском технологическом университете по адресу: 420015, г.
Казань, ул. К. Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Казанский национальный исследовательский технологический университет.
Автореферат разослан 10 февраля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент Е.И. Байгильдиева
Общая характеристика работы
Актуальность темы:
Современная экономика Российской Федерации имеет ярко выраженный сырьевой характер и более чем на половину состоит из добычи и экспорта углеводородов. Доля продукции лесопромышленного комплекса (ЛПК) в валовом национальном продукте Российской федерации не превышает 5 %. Повышение эффективности и конкурентоспособности деревоперерабатывающих предприятий в Российской Федерации является одной из приоритетных задач развития экономики.
Одним из факторов, сдерживающих развитие предприятий ЛПК, является низкий уровень их технической оснащенности, приводящий к образованию большого количества древесных отходов. Ежегодно на предприятиях лесопромышленного комплекса России образуются миллионы тонн древесных отходов. Наиболее простым способом утилизации древесных отходов является их термическая переработка путем прямого сжигания с целью получения тепловой энергии. Более сложными, но более эффективными являются методы конверсии древесных отходов в жидкое, либо газовое состояние с получением продуктов, востребованных химической и другими отраслями промышленности. Одним из таких продуктов, который можно получить путем прямоточной газификации древесных отходов, является синтез-газ, широко применяемый в химической промышленности.
Применяемые и разрабатываемые в настоящее время слоевые газификаторы направлены в основном на получение тепловой энергии и в большинстве своем вырабатывают генераторный газ, забалластированный азотом, парами воды и загрязненный продуктами сухой перегонки и пиролиза древесины. Различные, не слоевые типы газификаторов, позволяют получать более качественный генераторный газ, однако они работают под большим избыточным давлением, либо при высоких температурах процесса, что значительно усложняет их аппаратурное оформление и, как следствие, их стоимость, что делает нерентабельной переработку древесных отходов в условиях малых деревообрабатывающих предприятий.
Помимо этого, более 70 процентов от общей массы древесных отходов ЛПК имеют высокую влажность, и это значительно осложняет их энерготехнологическую переработку, так как влажность это основной параметр, лимитирующий практически все процессы, протекающие при термохимической переработке древесины.
Вышеперечисленные факторы обуславливают актуальность разработки технологий комплексной энерготехнологической переработки древесных отходов, которые позволяли бы получать тепловую энергию на технологические нужды предприятий ЛПК, генераторный газ в качестве топлива для существующих котельных агрегатов, либо синтез газ, пригодный для дальнейшего получения из него различных химических продуктов в условиях малых деревообрабатывающих предприятий.
Для решения данной задачи необходимо создание научно обоснованных технологических решений, позволяющих получить конечные продукты заданного качества. Таким образом, комплексное исследование процессов сушки высоковлажных древесных отходов и переработки их методом прямоточной газификации, разработка методов расчета и аппаратурного оформления технологических процессов комплексной переработки древесных отходов является актуальной задачей имеющей большое значение для экономики России.
Диссертационная работа выполнялась в рамках государственной научно- технической программы Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья в соответствии с координационным планом НИР ВУЗов (код темы ГРНТИ: 87.51.14), а также при поддержке гранта по программе Старт № 8573р/13910 и государственного контракта № 16.525.11.5008 по теме:
Создание технологии и опытной установки комплексной переработки отходов лесной промышленности с получением теплоизоляционного материала и моторного топлива.
Целью работы является формирование научно-обоснованных теоретических предпосылок, позволяющих разработать методы расчета и аппаратурное оформление энерготехнологической переработки древесных отходов с применением метода прямоточной газификации. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи исследования:
- идентификация физической картины процесса прямоточной газификации древесины;
- разработка математической модели процесса прямоточной газификации древесины с учетом стадии предварительной сушки отходов за счет тепла отходящих топочных газов или тепла продуктов газификации;
- разработка алгоритма расчета и моделирование процесса сушки и прямоточной газификации древесных отходов;
- разработка экспериментальных стендов для исследования процесса сушки древесных отходов отработанными топочными газами, процесса прямоточной газификации древесины и процессов термического разложения древесины в зависимости от режимных параметров;
- разработка новых технических решений по совершенствованию техники и технологии сушки и прямоточной газификации древесных отходов;
- разработка аппаратурного оформления новых технических решений;
- выявление перспективных областей применения результатов моделирования и проведенных исследований.
Степень разработанности проблемы:
Вопросам энергетического использования древесных отходов посвящены работы следующих ученых: Кислицына А.Н., Семенова Ю.П., Головкова С.И., Жидкова А.В., Юрьева Ю.А., Юдкевич Ю.Д.. В работах Пиялкина В.Н., Козлова В.Н., Никитина Н.И., Богдановича Н.И., Сафина Р.Р. рассматриваются термохимические методы переработки древесины. Исследованием кинетических механизмов и моделированием термического разложения органических соединений занимались Померанцев В.В., Вандышев С.С., Таймаров М.А., Сергеев В.В., Кузнецов Г.Ф. Di Blasi, R.C. Brown. Теоретическим основам процессов газификации посвящены работы Канторовича Б.В., Кузнецова Г.Ф., Сергеева В.В., Мингалеевой Г.Р., Любиной Ю.Л., Гроо А.А..
Несмотря на большое количество научных работ в области термического разложения органических соединений следует отметить, что отсутствует единая комплексная методика расчета технологий переработки широкой гаммы древесных отходов методом прямоточной газификации.
Научная новизна:
Работа содержит научно-обоснованные технические и технологические решения, направленные на повышение эффективности энерготехнологической переработки отходов ЛПК:
- создана обобщенная математическая модель процесса энерготехнологической переработки древесных отходов прямоточной газификацией, основанная на теории тепло-массопереноса, осложненного параллельно протекающими химическими реакциями и общих кинетических закономерностях процессов, протекающих при непрерывно повышающемся термическом воздействии на древесину;
- разработана методика расчета процесса предварительной сушки отходов деревообработки перед их газификацией при конвективных и кондуктивных способах подвода рекуперативного тепла с технологических потоков, отработанного топочного газа или произведенного генераторного газа;
- разработаны и реализованы экспериментальные стенды для исследования совмещенного процесса сушки и термического разложения древесины, в которых применены современные средства регистрации и обработки данных;
- предложена новая технология термической переработки отходов деревообработки, содержащих полимерные включения;
- разработан способ прямоточной газификации высоковлажных отходов, позволяющий получить генераторный газ высокой теплотворной способности;
- в результате исследований определен характер влияния влажности отходов, расхода дутьевого воздуха, температуры в зоне горения и высоты зоны восстановления на состав генераторного газа;
- разработана новая технология прямоточной газификации древесных отходов, позволяющая одновременно утилизировать сдувочные газы, образующиеся при переработке продуктов газификации в другие химические продукты;
- выявлены новые области использования результатов проведенных исследований.
Практическая ценность:
В результате физического и математического моделирования процесса термического разложения древесины разработаны и реализованы компьютерные методики расчета процессов газификации влажных древесных отходов с использованием бросового тепла отработанных топочных газов или продуктов прямоточной газификации отходов деревообработки, позволяющие выработать рекомендации по выбору рациональных режимов ведения процессов и конструктивных параметров установок.
Разработаны высокоэффективные энергосберегающие конструкции оборудования для осуществления процессов прямоточной газификации, а также рекомендации, направленные на интенсификацию тепло-массообменных процессов, повышение технологических свойств продуктов термического распада древесины.
Реализация работы:
Результаты проведенных в работе исследований реализованы при создании конструкторских решений, методик расчета, конструкторской документации, паспортов и инструкций по эксплуатации.
Внедрение установок переработки древесных отходов методом прямоточной газификации с общим экономическим эффектом 3,1 млн. рублей осуществлено на предприятиях ЗАО Ласкрафт и ООО Органика и ООО Сириус, ОАО Нижнекамскшина.
Макеты газификатора отходов деревообработки и узла каталитического синтеза метанола, предназначенные для отработки оптимальных режимов производства моторного топлива в соответствии с гос. контрактом 16.525.11.5008, внедрена на опытном полигоне Искра КНИТУ.
Методика расчета процессов переработки древесных отходов различного происхождения внедрены в научно-исследовательских центрах: ОАО ВКНИИЛП, ООО НТ - РТО, ООО НПП Термодрев.
Результаты проведенных исследований реализованы также при реконструкции установки термохимической переработки твердых отходов в ОАО Нижнекамскшина.
Разработанные экспериментальные стенды, методики исследований и програмные продукты внедрены в учебный процесс в рамках курсов Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств и Математическое моделирование процессов в деревообработке.
Основные положения выносимые на защиту:
Решение проблемы, состоящей в создании эффективных технологий и аппаратурном оформление процесса термической переработки высоковлажных древесных отходов и отходов деревопереработки, в том числе содержащих полимерные включения, на основе режимных параметров и конструктивных характеристик, полученных в результате расчета математического описания, а именно:
- математическое описание технологических процессов сушки высоковлажных древесных отходов отработанными топочными газами и их газификации;
- результаты математического моделирования и экспериментальных исследований вышеуказанных процессов;
- способы и конструкции установок термической переработки высоковлажных отходов, и отходов деревопереработки, содержащих полимерные включения;
- способы и конструкции установок прямоточной газификации древесных отходов;
- способы и конструкции установок конверсии отходов деревообработки в химические продукты.
Апробация работы:
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались: на международных симпозиумах Ресурсоэффективность и энергосбережение (Казань 2005, 2006, 2007); на международных конференциях: Математические методы в технике и технологии (Тамбов 2002, Ростов на дону 2003, Казань 2005), Актуальные проблемы лесного комплекса (Вологда 2008), Севергеотех-2009 (Ухта 2009), Энергетика в современном мире (Чита 2009), Молодые ученные в решение актуальных проблем науки (Красноярск 2004, 2009); на всероссийской конференции: Комплексное использование вторичных ресурсов и отходов (рецикл отходов) (Санкт-Петербург 2011); на научнопрактической конференции: Проблемы использования и воспроизводства лесных ресурсов (Казань 2006); на научных сессиях по технологическим процессам КГТУ (Казань 2004-2011).
Результаты работ экспонировались на: Международной выставке научно-технических достижений в Китае (Шеньян 2009), Международной специализированной выставке-форуме WASMA-2007, Международном экологическом форуме (Санкт Петербург 2008), Экологическом форуме Человек. Природа. Наука. Техника (Казань 2006, 2007), Московском международном салоне инноваций и инвестиций (Москва 2005, 2010), Республиканской выставке нефтехимической индустрии Урал экология -2007 (Уфа 2007), Международном конкурсе Экологически безопасная продукция (Москва 2011).
Установка термической переработки древесных отходов удостоена серебряных медалей на Международной выставке научно-технических достижений в Китае и на X Международном салоне инноваций и инвестиций в Москве.
Установка для пирогенетической переработки древесных отходов награждена бронзовой медалью V Международного салона инноваций и инвестиций.
Технология газификации биомассы награждена медалью и внесена в реестр и поставщиков натуральной продукции, отвечающей экологическим требованиям (свидетельство № 1076).
Публикации. По результатам выполненных исследований автором опубликовано 59 печатных работ, в том числе одна монография, 18 статей в ведущих рецензируемых журналах и 10 патентов.
Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений.
Содержание работы:
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель исследований, отмечена научная новизна и практическая ценность работы.
В первой главе дан анализ современного состояния техники и технологии термохимической переработки древесных отходов, проведен анализ существующих подходов к математическому моделированию процессов термохимической переработки и утилизации отходов деревообработки.
Термохимические методы переработки древесных отходов делятся на три основных направления: сжигание, пиролиз, газификация. Эти процессы отличаются друг от друга количеством вводимого кислорода в камеру термической переработки и температурой, каждый из этих процессов имеет различное аппаратурное оформление и представляет собой совокупность весьма сложных явлений, включающих в себя множество связанных между собой физико-механических и химических процессов, таких как тепломассообмен, фазовые переходы, процессы переноса в реагирующих газовых смесях и движение среды. Химические процессы, протекающие при термическом разложении древесины, представляют собой комплекс сложных химических превращений термической деструкции высокомолекулярных соединений, состоящих из множества элементарных взаимодействий.
Анализ существующих технологий слоевой газификации отходов деревообработки показал, что газификация включает в себя взаимосвязанные процессы нагрева древесных отходов, их сушки, пиролиза, горения и химической конверсии продуктов горения в генераторный газ. Последовательность процессов зависит от способа газификации, который в свою очередь зависит от требований, предъявляемых к генераторному газу. Для производства генераторного газа, который непосредственно сжигается в котле утилизаторе, применяют противоточный или перекрестный ток. При необходимости получения более чистого генераторного газа, например для сжигания в двигателях внутреннего сгорания, либо использования в качестве химического сырья, применяется противоточный режим.
Проведенный анализ технологических схем переработки древесных отходов позволяет сделать вывод о том, что для реализации в условиях малых деревообрабатывающих предприятий в настоящее время одним из наиболее перспективных методов является технология прямоточного процесса газификации. Для описания процессов, протекающих при прямоточной газификации, может быть использована общая система нелинейных дифференциальных уравнений тепло-массопереноса, осложненного химическими реакциями, характеризующаяся дополнительными условиями для рассматриваемых ситуаций, а также различной формулировкой начальных и граничных условий. Общая теория переноса вещества и энергии служит теоретической основой аналитических и экспериментальных исследований процессов термической переработки древесных частиц.
Для управления процессами газификации древесных отходов, с целью получения продукт-газа с заданными свойствами, необходимо детальное исследование физико-химических процессов происходящих в каждой из зон газификатора, а также кинетики деструкции древесины при температурном воздействия.
Во второй главе диссертации приведена формализация свойств древесины, существенных для математического описания процесса комплексной энерготехнологической переработки древесных отходов, включающего этапы сушки древесных отходов и их прямоточной газификации. Рассмотрены основные теплофизические свойства, состав и строение древесины. Описаны теплофизические свойства древесных отходов как объекта сушки и представлен анализ механизмов термического разложения древесины.
В отношении теории теплопроводности древесина - сложная многофазная система с ярко выраженной анизотропией, состоящая из твердой фазы - скелета древесного вещества, жидкой фазы - воды, находящейся в связанном и свободном состояниях, и газообразной фазы - паровоздушной смеси, заполняющей часть пор древесины, которая не занята водой. Материалы такого рода в отношении теплопроводности нельзя рассматривать как твердое тело. Коэффициент теплопроводности в этом случае представляет собой некоторую условную величину, так как передача тепла происходит всеми тремя способами - теплопроводностью, конвекцией и излучением. Через скелет древесного вещества тепло передается теплопроводностью, через поры - теплопроводностью, конвекцией и излучением одновременно, при этом теплопроводность каждого из компонентов различная. Из всех компонентов древесины самую высокую теплопроводность имеет влага, поэтому коэффициент теплопроводности пористых тел сильно зависит от влажности.
В процессе термического разложения теплофизические свойства древесины претерпевают изменения. Текущая эффективная теплопроводность рассчитывается как взвешенная сумма проводимостей натуральной древесины, угля и летучих веществ, учитывающая лучистый теплообмен пор. Аналогично, линейной интерполяцией между углем и натуральной древесиной, рассчитывается проницаемость частично пиролизированной древесины.
Термическое разложение древесины является сложным процессом. Оно включает в себя множество физических и химических процессов, таких как теплоперенос с внутренними стоками или источниками, совокупность последовательных экзотермических и эндотермических химических реакций, сопровождающихся повышением давления в материале, изменением свойств материала в зависимости от степени разложения и т.д.
Для математического описания процессов разложения необходимо знать константы скоростей химических реакций, энергии активации и удельную теплоту химических реакций. Числовые значения этих параметров сильно изменяются в зависимости от породы древесины, условий разложения.
Анализ литературных данных позволяет сделать вывод о том, что древесина достаточно хорошо изучена как объект термической переработки. В литературе довольно подробно рассмотрены структурно-сорбционные и массопроводные тепловые и химические характеристики древесины: имеются эмпирические аппроксимированные зависимости теплофизических, влажностных и термодинамических химических характеристик. Широко исследован механизм переноса компонентов в древесине и углеродистом веществе в процессе термического воздействия.
В литературе содержатся сведения о свойствах древесины основных пород, освещается механизм химических преобразований, а также излагаются экспериментально-теоретические методы анализа параметров состояния древесины во время термического воздействия.
Таким образом, на базе современных представлений о влиянии температуры на свойства древесины, о тепломассопереносе, осложненном параллельно протекающими химическими реакциями, а также сорбционнокинетических, тепловых и массопроводных и химических свойствах древесины представляется целесообразным исследование процесса комплексной энерготехнологической переработки древесных отходов.
В третьей главе рассмотрена физическая картина процесса энерготехнологической переработки высоковлажных древесных отходов с предварительной сушкой методом прямоточной газификации, представленная на рис. 1.
Рис 1. Структурная схема энерготехнологического комплекса переработки древесных отходов с применением прямоточной газификации Согласно данной схеме древесные отходы поступают в камеру предварительной сушки 1. Затем высушенные отходы делятся на два потока, основная часть поступает в газогенератор 2, а другая часть подается в топку 3 для производства теплоносителя. Другими входными потоками в систему переработки высоковлажных древесных отходов является воздух, который подается в качестве окислителя в газогенератор и топку и в качестве теплоносителя в утилизатор тепла - 4 при производстве из продуктов газификации химических продуктов 5. На выходе из системы переработки древесных отходов имеем новые химические продукты, отработанный теплоноситель и золу. Внутри рассматриваемой системы протекают взаимосвязанные процессы сушки, пиролиза, горения и восстановления. Поэтому для получения математического описания процесса переработки высоковлажных древесных отходов методом прямоточной газификации необходимо рассмотреть и связать между собой все вышеперечисленные процессы.
В общем виде, при описании процесса тепломассопереноса при сушке отходов деревообработки, состоящих преимущественно из технологической щепы и стружки, внутреннюю задачу можно свести к решению уравнения тепломассопереноса для одномерной симметричной пластины:
U 2U 2Tм kp 2 рм , (1) am am x2 x2 0 x2 Тм 2Tм r U . (2) aт cм х2 Поле общего давления внутри материала зависит от температурного режима сушки и свойств капиллярно-пористого коллоидного тела, которым является древесины. В частности, для пиломатериалов из древесины может быть использовано уравнение, полученное Г.С. Шубиным рм RTм 2рм U рм Tм , (3) кр 0 С0 x2 Тм где пористость древесного материала можно определить из выражения 1 W. (4) С0 1 б д.в 100 ж При рассмотрении частного случая, конвективной сушки древесных отходов топочными газами в режиме противотока в сушильном бункере, изменение влагосодержания и температуры топочного газа по высоте слоя, можно определить из уравнений материального и теплового балансов записанных в следующем виде:
dXг j f B0, (5) dh (1 L)wм dTг q f, (6) dh cг wг 0г а изменение влажности и температуры внутри древесной частицы, в условиях сушильного бункера, при отсутствии общего градиента давления и фазовых превращений внутри древесной частицы, можно определить с помощью системы дифференциальных уравнений тепломассопереноса:
Uм 1 Uм Tм , xГaм м a (7) h xГ x x x wм Tм 1 Tм xГ .
(8) h xГ x x cм0wм Начальные условия для выражений (5)-(8) запишутся в виде:
Xг(0) =Xгк (9) Tг(0) =Тгк (10) Uн(x,0) Uмн (11).
Tн(x,0) Tмн (12) Влагосодержание топочного газа Xгк на выходе из сушильного бункера можно определить из выражения материального баланса процесса сушки:
Bм (U U ) LГ X.
мн мк ГН X (13) ГК LГ Температура Тгк топочного газа на выходе из сушильного бункера определяется из технологических соображений при заданной степени насыщения топочного газа водяными парами. Для этого необходимо решить уравнение P X M к с.г (14) p M M X н в с.г к относительно температуры при заданной относительной влажности , где давление насыщения можно определить с помощью уравнения:
5298,31 96486,pн exp(18,92 ) exp(15,94 ). (15) 1,T 273,15 T 273,15 Граничные условия для выражений (7), (8) запишутся в виде:
- на поверхности частицы Uм Tм , j 0 (pп pcр ) 0am (16) x x ххп ххп м T q (TГ - TМ ) jr м ;
(17) x ххп - в центре частицы при условии симметрии Tм U м 0.
(18) x x x0 xРавновесное влагосодержание древесины Up в зависимости от температуры и относительной влажности топочного газа можно определить из уравнения:
0,131 exp(1,848 Tг ) /Tг 0,4при U Uпг (19) , U р Uпг при U Uпг где предел гигроскопичности для древесины Uпг в зависимости от температуры определяется соотношением:
. (20) Uпг 0,314 1,39 103Tг Теплоту парообразования в граничном условии (17) в зависимости от температуры древесины можно определить выражением:
6174435,2116323,18Tм.
r 1(21) 1 0,0011Tм При решении задачи термического разложения древесного материала в зоне пиролиза установки газификации изменение температуры материала описывается дифференциальным уравнением теплопереноса Tсл Tсл Tсл (22 ) сл ссл qсл эф x x для решения которого необходимо определить сток тепла на прогрев материала, испарение влаги, и приток тепла от химических реакцией на стадии пиролиза. (23) qсл qп qиcп qхр Для решения уравнения (22) сформулированы начальные (24) и граничные условия (25) Tсл (0, х) Тнач.
(24), Tсл (25) эф (Тг Тсл ).
х хСток тепла на испарение влаги определяется выражением м U м qиcп r fч x (26) Изменение влажности определяется совместным решением уравнений (7), (8).
Для определения притока тепла на стадии пиролиза, древесина рассматривается как смесь компонентов: гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина. А процесс пиролиза древесины как совокупность процессов термического разложения, ее основных компонентов. Механизм термического разложения компонентов древесины, представлен на рис. 2 и предполагает разложение компонентов древесины на два конечных продукта: древесный уголь и летучие газы.
Разложение гемицеллюлозы происходит в два этапа: на первом - гемицеллюлоза разлагается на газы и промежуточный остаток, на втором - промежуточный остаток разлагается на газы и уголь. Целлюлоза и лигнин разлагается на газы и уголь в одну стадию. Массовые доли для гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина зависят от породы древесины.
С учетом принятого механизма изменение массы в единице объема для каждого из указанных компонентов запишется уравнениями химической кинетики mгц для гемицеллюлозы:
kгц mгц ( 27) mпв kгц mгц kпв mпв (28) гц mц для целлюлозы:
kц mц (29) mл для лигнина:
kл mл (30) В результате теплоту термического разложения древесины можно записать в виде:
qхр qгц (kгц mгц kгц mгц kпв mпв) гц (31) qц (kц mц ) qл (kл mл ).
Уравнения баланса массы для угля и газа запишутся в виде:
mу kпв mпв (kц mц ) (kл mл ), (32) пв ц л ( mпг ) (wпг mпг ) (1 ) kгц mгц (1 ) kпв mпв гц пв (33) (1 ) kц mц (1 ) kл mл.
ц л Предполагая, что при пиролизе температура частицы равна температуре образующихся газов, а в локальном объеме между компонентами газовой и твердой фазы установлено термодинамическое равновесие, уравнение сохранения энергии запишется в виде T T T T (сгцmгц сцmц слmл суmу спгmпг ) mпгспгwпг qхр .
ч (34) Коэффициент теплопроводности зависит от доли прореагировавшей древесины, и определяется выражением 13,5 c0 Т dпор ( ч (1) м у пг .
(35) Процесс горения продуктов пиролиза описывается уравнениями, позволяющими определить расход необходимого воздуха для горения, температуру продуктов сгорания и их компонентный состав.
При рассмотрении процесса восстановления, вследствие значительного влияния конвективного переноса тепла и массы, теплопроводностью и диффузией по газу пренебрегаем. С учетом принятого допущения уравнения сохранения вещества для каждого компонента газового потока и для угля запишутся в виде:
Сi wгг ki Ci, (36) у z my wу mу .
(37) ki y mУравнение сохранения энергии для газового потока и угля соответственно примут вид:
z Tг-г гг сгг wгг гг (Т Т ) f ki (Ci0 Ci )), (38) у гг (qi у iz Tу су wу гг (Т Тгг ) f ki (Ci0 Ci )).
(39) у у (qi у iДля решения системы уравнений (36-39) приняты граничные условия ;
mу mуСi Сi0; уTу у0 Tг-г у0 у0 (40) Система дифференциальных уравнений решалась методом сеток с помощью конечно-разностных схем. Значения кинетических констант для химических реакций брались из литературных источников.
На рис. 3 представлен алгоритм расчета комплексной энерготехнологической переработки древесных отходов методом прямоточной газификации.
Расчет ведется в следующей последовательности. После ввода постоянных и варьируемых параметров проверяется необходимость расчета процесса сушки. Если отходы высоковлажные Uн>Uнг, т.е. влагосодержание древесных отходов больше требуемой начальной влажности отходов перед газификацией, то рассчитывается процесс сушки либо за счет тепла отработанных топочных газов, либо от рекуперативного тепла продуктов газификации. Если скорость сушки древесных отходов меньше предельной заданной скорости, то рассчитывается дополнительное топочное устройство. Далее проводится расчет процесса газификации.
Расчет процесса газификации проводится в соответствии с блоком, представленным на рис 4. Блок расчета процесса газификации включает в себя: расчет зоны термического разложения древесного материала в отсутствие кислорода (пиролиза), расчет процесса горения продуктов пиролиза и расчет восстановительной зоны процесса газификации. Оптимизационная задача расчета процесса газификации сводится к определению высот зон пиролиза, горения и восстановления, увязанных между собой таким образом, чтобы количество и качество угля образованного в зоне пиролиза удовлетворяло количеству газов получаемых в зоне окисления, с тем, чтобы на выходе из зоны восстановления не оставалось диоксида углерода, паров воды, либо непрореагировавшего углерода. В результате расчета на печать выводятся значения основных технологических параметров процесса газификации и химический состав получаемого синтез-газа.
Рис. 4. Блок расчета процесса газификации В четвертой главе представлено описание экспериментальных установок и методики проведения исследований, а также изложены результаты математического и физического моделирования процессов переработки древесных отходов различного происхождения с применением прямоточной газификации.
Приведены результаты экспериментальной проверки основных кинетических зависимостей, установлена адекватность разработанной модели реальному процессу.
Компьютерная программа моделирования процессов переработки древесных отходов создана в среде Visual Basic for Application. С целью повышения точности и увеличения степени автоматизации расчетов в созданной программе использованы математические функции основных теплофизических, массопроводных и химических параметров древесины, полученные в результате аппроксимации таблиц и диаграмм, известных из литературы.
В качестве модельных материалов для математических расчетов и экспериментальных исследований была выбрана щепа сосны различного фракционного состава, вследствие ее наибольшей распространённости в районах средней полосы России и наличия в литературе наиболее полных сведений о ее теплофизических и физико-химических свойствах.
В соответствии с назначением выделены две группы экспериментальных установок (рис. 5):
- экспериментальные установки для физического моделирования процесса сушки древесных отходов;
- экспериментальные установки для физического моделирования процесса газификации древесных отходов.
Рис. 5 Классификация разработанных экспериментальных установок Для исследования кинетики сушки древесных отходов топочными газами, полученными в результате сжигания генераторного газа, и влияния параметров топочных газов на процесс сушки, был разработан стенд для исследования процесса сушки древесных отходов топочными газами, схема и внешний вид которого представлены на рисунке 6. Данный стенд позволяет также осуществлять исследования процесса горения древесных частиц в слое в зависимости от геометрических размеров, состава топлива и коэффициента избытка воздуха в камере.
Рис. 6. Схема и внешний вид лабораторного стенда для исследования процесса сушки древесных отходов топочными газами (Патент №2274851) Стенд состоит из загрузочного бункера 1, соединенного шнеком 2 с камерой сгорания 3, теплообменника 4, эжектора 5, сушильного бункера 6, приемного бункера 7 и модуля управления и регистрации данных 8.
На рисунке 7 представлена схема и внешний вид экспериментальной установки для исследования процесса прямоточной газификации отходов деревообработки. Экспериментальная установка состоит из последовательно соединенных газификатора 1, камеры дожигания генераторного газа 2, теплообменника 3, системы очистки топочных газов в виде абсорбера 4, модуля управления и регистрации данных 5.
Рис. 7 Схема и внешний вид экспериментальной установки для исследования процесса прямоточной газификации древесных отходов На установке исследованы гетерогенные процессы, протекающие в восстановительной зоне реактора газификации, определено влияние входных параметров на процесс прямоточной газификации древесных отходов.
Разработанные экспериментальные установки обладают новизной, многие из технологических решений положены в основу конструкций лабораторных установок и послужили базой для разработки аппаратурного оформления реальных технологических процессов и были защищены патентами РФ. Ряд экспериментальных установок нашли применение в учебных лабораториях КНИТУ.
Адекватность разработанных математических моделей установлена обработкой результатов измерений, полученных при физическом моделировании, и результатов, полученных расчетом модели для идентичных условий, методами математической статистики.
Погрешность расчета по разработанным моделям зависит от условий протекания процессов и находится в пределах 25-30 %. В результате математического моделирования были разработаны рекомендации по режимным параметрам исследуемых процессов и конструктивным особенностям прямоточных газогенераторов различного назначения.
Для повышения эффективности энерготехнологической переработки высоковлажных древесных отходов целесообразно использование предварительной сушки топлива подаваемого в газификатор, за счет тепла отработанных топочных газов либо тепла, получаемого при охлаждении синтез-газа.
Анализ влажности топочных газов в зависимости от температуры и влагосодержания отходов (рис. 8, 9) показал, что, несмотря на большое количество Рис. 8. Степень насыщения топочного газа от Рис. 9 Степень насыщения топочного газа от температуры при различной влажности отходов влагосодержания древесных отходов влаги, содержащейся в топочных газах, они имеют достаточный потенциал влагопоглощения и могут быть использованы в качестве сушильного агента.
В результате проведенных исследований установлено, что оптимальным является время пребывания, за которое сушильный агент (топочный газ) в результате сушки древесных отходов достигает уровня степени насыщения, близкого к значению 0,95. Более длительное пребывание топочного газа в сушильном бункере нежелательно, так как в верхней части сушильного бункера, начинается процесс конденсации топочных газов на поверхности холодных древесных частиц, поступающих из загрузочного шлюза.
В результате обработки экспериментальных данных и результатов моделирования разработанной математической модели получены графические зависимости, описывающие процесс сушки древесных частиц отработанными топочными газами при различных режимных параметрах процесса сушки. На рис. 10 представлена зависимость равновесного влагосодержания древесины от степени насыщения топочного газа, а на рис. 11- распределение влагосодержания по сечению древесной частицы в зависимости от высоты сушильного бункера. Следует отметить значительное снижение влажности на поверхности частицы, как за счет сушки, так и за счет термодиффузии в глубь частицы, что в свою очередь положительно сказывается при пиролизе частицы в пиролизной зоне газификатора.
U, % 0,H=0.00,H=0.1H=0.10,H=0.20,0,0,-0,005 -0,004 -0,003 -0,002 -0,001 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,0x, м Рис 10. Равновесное влагосодержание дре- Рис 11. Распределение влагосодержания по весины от степени насыщения топочного сечению частицы газа Сравнение экспериментальных и расчетных данных позволяет говорить о достаточно удовлетворительном описании математической моделью реальных процессов сушки древесных отходов отработанными топочными газами.
Расхождение между экспериментальными и расчетными данными не превышает 25 %. Моделирование проводилось для древесных отходов сосны, имеющих форму пластины толщиной 0,01м при начальной температуре частиц Тн=25 С до условия достижения сушильным агентом степени насыщения =0,95.
На рис. 12 представлено распределение среднего влагосодержания материала, температуры топочного газа и температуры материала по высоте слоя. Как видно из данной зависимости скорость сушки по высоте бункера возрастает. Необходимо отметить, что данные кривые являются рабочими линиями процесса сушки при заданных входных параметрах по древесным отходам и выходных параметрах по топочным газам.
T, C U0,01, % H, м 0,160 0,Uм 0,0,10,0,120 Tг=10,0,Tг 0,10,0,66 Tг=180 0,0,60 0,0,0,63 0,Tг=10,0,0,Тм 0,0 0,0 0,05 0,1 0,15 0,0,2 0,4 0,6 0,H, м U 0,01% Рис. 12 Распределение влагосодержания и Рис. 13 Эффективная высота слоя от влаготемпературы материала по высоте слоя содержания топлива На рисунке 13 представлена зависимость эффективной высоты слоя от начального влагосодержания древесных отходов при различных температурах топочного газа на выходе из котла. Как видно из данной зависимости, при увеличении начального влагосодержания топлива и снижении температуры отходящих газов, требуемая поверхность тепло-массообмена, выраженная через высоту слоя, уменьшается вследствие снижения влагоемкости сушильного агента.
Результаты исследований процессов, протекающих в пиролизной зоне прямоточных газификаторов, представлены на рис. 1417, на которых сплошными линиями обозначены данные, полученные расчетным путем, а точками и пунктирными линиями - экспериментальные значения. На рис. 14 представлены экспериментальная и расчетная кривые зависимости убыли массы древесного вещества от температуры процесса в пиролизной зоне. На рис. 15 представлены кинетические зависимости изменения температуры слоя в поперечном сечении пиролизной камеры от продолжительности процесса пиролиза.
Анализ кривых показывает, что ближе к центру слоя расчетные и экспериментальные данные имеют более значительные расхождения. Это объясняется тем, что математическая модель не учитывает двухмерность процесса.
m, % 1Т, С 6560 41 3210 100 200 300 400 500 600 Т, С 700 0 5 10 15 20 25 30 , мин Рис. 14. Зависимость убыли массы от Рис. 15. Зависимость температуры слоя температуры нагрева: 1Цматериал (э); 2 - материал от продолжительности процесса: 1 - у стенки (р), 3 - лигнин (р), 4 - целлюлоза (р), 5 - (на радиусе); 2 - на середине радиуса; 3 - в гемицеллюлоза (р) центре На рис. 16 показаны зависимости содержания летучих и углерода в коксовом остатке от температуры в зоне пиролиза, которые показывают, что при увеличении температуры процесса массовый выход угля падает, а доля содержащегося в нем углерода растет. Это объясняется большей степенью термической деструкции лигно-целлюлозного комплекса при высоких температурах и, как следствие, выделением большего количества летучих веществ, содержащихся в древесной массе.
Зависимость состава пиролизного газа от температуры в зоне пиролиза приведена на рис. 17. Уравнения, полученные аппроксимацией данных зависимостей, были использованы для математического моделирования процесса прямоточной газификации.
Yi,% Xлет, % Хугл, % 30 25 90 20 85 15 10 5 300 350 400 450 500 550 600 650 Т, С 7300 350 400 450 500 550 600 650 Т, С 7Рис. 16 Зависимость содержания летучих и Рис. 17 Зависимость состава пиролизного углерода в коксовом остатке от температу- газа от температуры в зоне пиролиза: 1 - ры в зоне пиролиза H2; 2 - CH4; 3 - СО; 4 - СОНа рис. 18 показана зависимость состава генераторного газа от влажности древесных отходов.
Yi,22 YСH4, % Yi, % YCH4, % % 4.5 20 20 4 18 1.18 3.16 1.16 3 14 1.14 2.5 12 1.1 12 2 10 10 1.5 8 0.6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 U, % 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.72 Рис. 18 Зависимость состава генераторного Рис. 19 Зависимость состава генераторного газа от влажности отхдов:1 - СН4; 2 - СО; 3 - газа от расхода окислителя СО2; 4 - HКак видно из данных зависимостей, увеличение влажности отходов приводит к увеличению образования диоксида углерода и водяного пара, и уменьшению окиси углерода и водорода. Увеличение образования диоксида углерода связано с уменьшением температуры в зоне восстановления и, как следствие, снижением скорости реакций восстановления, что в свою очередь и приводит к уменьшению содержания углекислого газа и увеличению количества водяных паров. Содержание водорода в генераторном газе при значениях влажности в пределах 18-22% имеет максимальное значение, однако с дальнейшим увеличением влажности отходов количество водорода уменьшается в результате понижения температуры в зоне восстановления.
На состав генераторного газа, также оказывает влияние расход окислителя в зоне горения (рис. 19). Увеличение расхода окислителя до значения коэффициента избытка воздуха 0,7 приводит к росту температуры в восстановительной зоне газификатора и, как следствие, к росту содержания горючих компонентов окиси углерода и водорода и уменьшению доли невосстановленного диоксида углерода в генераторном газе. Это объясняется смещением константы равновесия эндотермических реакций восстановления диоксида углерода и паров воды в сторону образования водорода и окиси углерода при более высоких температурах. Увеличение содержания в генераторном газе водорода и окиси углерода, также связано с ростом скорости химических реакций в зонах горения и восстановления за счет увеличения температуры.
Также на установке для исследования процесса прямоточной газификации отходов деревообработки определено влияние содержания летучих в угле в зоне восстановления на состав и теплоту сгорания генераторного газа (см.
рис. 20 и 21). Содержание основных горючих компонентов генераторного газа, при увеличении содержания летучих в угле с 5 до 24%, возрастает, что повышает теплотворную способность генераторного газа. Однако опыты показывают, что дальнейшее увеличение содержания летучих в угле приводит к образованию неразложившихся смол в генераторном газе.
6 32.5 13Yi, % YСО, % Q, ккал/м5 32 124 31.5 123 31 122 30.5 12111 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Xлет, % 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Xлет, % 26 Рис. 20. Зависимость состава генераторного газа от Рис. 21. Зависимость теплоты сгорания содержания летучих в угле в зоне восстановления: генераторного газа от содержания летучих 1 - CH4; 2 - СО2; 3 - СО; 4 - H2; в угле в зоне восстановления На установке исследовано влияние высоты зоны восстановления на параметры генераторного газа. Результаты исследований (рис. 22) показывают, что с увеличением высоты зоны восстановления до 125-135 мм содержание горючих компонентов в генераторном газе увеличивается. Однако дальнейшее увеличение высоты (свыше 135 мм) сопровождается снижением теплотворной способности генераторного газа, вследствие уменьшения количества окиси углерода и метана, связанное с падением температуры в конце зоны восстановления и протеканием обратных реакций. При этом содержание водорода возрастает незначительно.
Yi, % 3.YСН4, % 26 22 2.18 2.14 1 1.10 1.40 60 80 100 120 140 H, мм 1Рис. 22. Зависимость состава генераторного Рис. 23. Зависимость состава генераторного газа от высоты зоны восстановления: 1 - газа от скорости фильтрации: 1 - CH4; 2 - СО2; 2 - H2; 3 - CH4; 4 - СО. СО; 3 - H2;
На рис. 23 приведена зависимость состава генераторного газа от скорости фильтрации газифицирующего агента через слой угля. Кривые показывают рост концентрации горючих компонентов в генераторном газе до значений скорости фильтрации равных 7,4 м/с, далее идет снижение концентраций горючих компонентов. Это можно объяснить тем, что увеличение скорости фильтрации до определенных значений уменьшает толщину пограничного слоя вокруг частиц угля, что приводит к увеличению концентрации диоксида углерода на поверхности угольных частиц и, как следствие, увеличению скорости восстановительных реакций. Однако, чрезмерное увеличение скорости фильтрации газифицирующего агента приводит к проскоку СО2 и Н2О мимо угольных частиц, что снижает концентрацию СО и Н2 в генераторном газе.
CCO, CO2 [% ] С, [% ] 1с 40 0 50 100 150 200 250 300 350 400 4Н, [мм] 0 50 100 150 200 250 300 350 400 4dэкв=5мм СО dэкв=5мм СО2 dэкв=10мм СО dэкв=10 мм СО2 dэкв=15мм СО dэкв=15мм СО2 CO H2 CO2 H2O H, [мм] Рис. 24. Изменение концентрации СО, СО2 Рис. 25 Изменение концентрации СО, Н2, по высоте слоя при различных размерах СО2, Н2О по высоте слоя в реакторе при частиц угля паровой конверсии при dэкв = 5 мм На рис. 24 показано изменение концентрации окиси углерода и диоксида углерода по высоте восстановительной зоны при различных размерах частиц угля. Из кривых видно, что уменьшение фракционного состава угля в восстановительной зоне приводит к увеличению скорости восстановления диоксида углерода, что согласуется с общими законами химической кинетики.
На рис. 25 показаны изменение концентрации паров воды, оксида углерода, диоксида углерода и водорода по высоте восстановительной зоны в реакторе при скорости фильтрации =6 м/сек и различных фракционных составах угля. В отличие от кривых, приведенных на рис. 24, газифицирующим агентом в данном случае являются пары воды, а не диоксид углерода. Сравнительный анализ данных графиков показывает, что содержание в генераторном газе диоксида углерода при паровой конверсии значительно ниже, чем при газификации диоксидом углерода, что говорит о возможности использования паровой конверсии древесного угля для получения чистого синтез-газа, пригодного для дальнейшего производства из него химических продуктов.
Таким образом, в ходе математического моделирования и экспериментальных исследований были определены параметры процессов сушки, пиролиза и прямоточной газификации, значительно влияющие на химический состав и теплотворную способность получаемого генераторного газа.
В пятой главе приводится описание конструкций газогенераторов и технологических схем для реализации процессов переработки древесных отходов в соответствии с их свойствами, а также результаты их опытнопромышленных испытаний в промышленности.
Для газификации высоковлажных древесных отходов, образующихся на лесозаготовительных и лесопильных производствах, разработаны газогенераторы с предварительной сушкой отходов (рис. 26).
а б в Рис. 26 Конструкция узла сушки газификаторов с подводом тепла:
а - с перекрестным режимом, б - с противоточным режимом, в - с противоточным режимом и механическим разрыхляющим устройством.
Конструкция узла сушки данных газификаторов зависит от фракционного состава древесных отходов и их геометрических размеров. Для предварительной сушки технологической щепы целесообразно применять простые в изготовлении и эксплуатации конвективные сушилки шахтного типа с перекрестным или противоточным режимом подачи теплоносителя.
Для мелкодисперсных фракций отходов целесообразно организовывать сушку в противоточном режиме с вводом механических разрыхляющих устройств (рис 26 в). В данной конструкции древесные отходы перемещаются скребками 1, на перфорированных тарелках 2 и продуваются теплоносителем снизу вверх. Перемещение древесных частиц с верхних тарелок на нижние осуществляется через технологические отверстия, расположение которых чередуется. На нечетных тарелках технические отверстия находятся на периферии 3, а на четных в центре 4. Конструкции скребков способствуют разрыхлению слоя древесных частиц и его продвижению к технологическим отверстиям.
Кондуктивный подвод тепла при предварительной сушке древесных частиц целесообразно применять в случаях, когда контакт теплоносителя с древесными частицами не допустим, например, при использовании высшей теплотворной способности топлива или при необходимости одновременного извлечения из влажных древесных частиц экстрактивных веществ. На рис.27.
приведена разработанная конструкция газогенератора прямоточного действия, предназначенного для переработки древесных отходов, содержащих преимущественно кору и зелень хвойных пород древесины. В этой конструкции древесные частицы находятся в герметичной камере 1, поэтому пары ценных летучих веществ, выделяемых при сушке, легко конденсируются в поверхностном конденсаторе 2 и собираются в сборнике 3, а несконденсированные пары эжектируются окислителем в эжекторе 4 и подаются в зону горения 5.
При больших количествах отработанных топочных газов целесообразно использовать высшую теплотворную способность топлива путем выделения скрытой теплоты парообразования из топочных газов. На рис. 28 приведена схема газификатора для переработки высоковлажных древесных отходов, в сушильном бункере которого древесные отходы сушатся конвективно, при Рис. 28. Схема газификатора для переработки высоковлажных древесных отходов с использованием ВТС топлива.
этом топочные газы достигают максимальной степени насыщения влагой. Затем топочные газы проходят через конденсационные трубы и отдают теплоту конденсации древесным отходам в верхней зоне, поступающим на конвективную сушку.
При производстве из генераторного газа новых химических продуктов, например, метанола, моторного топлива возникает необходимость утилизации побочных продуктов реакции: сдувочных и танковых газов, а также легких углеводородов. В связи с этим, разработана специальная конструкция газогенератора (рис. 29), с дополнительным вводом побочных продуктов реакций в зону горения и дополнительной подачей древесного угля в восстановительную зону.
Рис. 29. Схема газификатора с дополнительной подачей угля в восстановительную зону При термической утилизации древесных отходов, содержащих полимерные включения, образуются высокотоксичные вещества, для деструкции которых требуется высокая температура.
Рис. 30. Схема и внешний вид опытно-промышленного газификатора для переработки древесных отходов, содержащих полимерные включения.
В прямоточном газификаторе (рис. 30), разработанном для утилизации таких отходов, высокая температура достигается за счет топочного устройства, встроенного внутрь газификатора. В табл. 1 приведены технологические параметры, полученные при режимных испытаниях данного газификатора.
Таблица Технологические параметры газификатора со встроенной топкой Требования Измеренное к параметру значение Наименование Ед.
параметра изм.
Номинальное Предельное Нормальные значение отклонение условия Расход топлива (щепы) кг/ч 130 5 1Расход синтезЦгаза м3/ч 175 5 1Температура синтезЦгаза С 1150 50 11Состав синтезЦгаза:
СО % 59 2 57,Н2 % 31 2 29,СО2 % 3 1 3,N2 % 6 1 7.CH4 % 1 0,5 1,Другая газогенераторная установка со встроенной топкой для переработки древесных отходов, содержащих полимерные включения (рис. 31), была разработана и принята к внедрению на ОАО Нижнекамскшина.
Рис. 31. Схема установки для термической переработки древесных отходов содержащих полимерные включения (патент № 2400671) Установка работает следующим образом. Предварительно сепарированные древесные отходы от включений полимерных материалов, таких как:
пластмассы, смолы, полиэтилен и др., загружают в бункер для загрузки отходов 1, а древесные отходы, содержащие полимерные включения, загружают в съемные камеры пиролиза 3, и закрывают крышкой 4.
Съемные камеры в нижней части имеют отверстия 5, через которые пиролизные газы выводятся во встроенную топку 2. В топке они сжигаются вместе с генераторным газом и создают высокую температуру, способствующую разложению токсичных веществ. Окончательная очистка отходящих газов осуществляется после рекуперативных теплообменников в многоступенчатом абсорбере 6.
На рис. 32 приведен алгоритм выбора конструкции газогенератора исходя из свойств и вида древесных отходов. После ввода исходных данных, на 1-ой ступени проверяется наличие в древесных отходах полимерных включений.
При наличии полимерных соединений Сп0 выбирается газогенератор со встроенной топкой, затем проверяется требование по качеству генераторного газа, если требуется синтез-газ, то выбирается газогенератор с паровой конверсией угля. При отсутствии полимерных включений проверяется необходимость утилизации сдувочных газов или легких углеводородов, При Сл.у.=0 выбирается газогенератор с дополнительным подводом горючего и древесного угля. Далее проверяется влажность отходов и наличие экстрактивных веществ в древесных отходах. При малом влагосодержании U
В шестой главе приведены результаты по модернизации существующих или созданию новых технологий и оборудования в смежных областях промышленности в основе которых лежат проведенные исследования по газификации древесных отходов. Результаты представленных в данной главе исследований создают базу для дальнейшего развития и более детального исследования смежных процессов.
Результаты исследования процесса сушки древесных отходов за счет конденсации паров влаги, содержащейся в топочном газе, послужили основой разработки установки сушки древесины (патент № 2425306), в которой отсутствует дорогостоящее оборудование для создания вакуума. В предложенном решении, по аналогии с конденсационной сушилкой, пар удаленный из высушиваемой древесины в одной камере конденсируется в калорифере другой камеры и тем самым отдает энергию на сушку материала этой камере.
Узел сушки мелкодисперсных древесных отходов перед термической обработкой, рекомендован для совершенствования установки для получения хвойного экстракта (патент № 2404238).
Изучение свойств древесины в процессе ее нагрева в герметичном объеме показало возможность совершенствования процессов автоклавной обработки древесных материалов, к которым можно отнести процессы тепловой обработки без доступа воздуха с целью получения термомодифицированной древесины. Результаты исследований позволили предложить новый энергосберегающий способ термомодификации древесины (патента № 2422266).
Результаты исследований по газификации древесных отходов легли в основу разработки нового способа термической переработки древесных отходов в моторное топливо (заявка на изобретение 2011152305). Схема установки представлена на рис. 33.
Рис. 33. Схема установки переработки древесных отходов с получением моторного топлива.
В соответствии с разработанным способом в нижней части камеры прямоточной газификации установлен гибкий шнековый транспортер 10 для удаления золы и селективного катализатора. В восстановительную зону газогенератора шнековым транспортером 11 подается древесный уголь, смешанный с селективным катализатором и необходимый для получения генераторного газа с преимущественным содержанием СО и Н2. Древесный уголь дополнительно вырабатывается в установке углежжения 12 (патент №2256686). Образовавшийся генераторный газ кондуктивно нагревает стенки пиролизной зоны газогенератора 5. Далее генераторный газ подается в циклон 13 для очистки от золы и затем поступает в систему охлаждения: вначале в рекуперативный теплообменник 14, охлаждаемый воздухом с помощью вентилятора 15, затем в холодильник 16, охлаждаемый оборотной водой. Затем генераторный газ подается в рукавный фильтр 17, где происходит дополнительная очистка от золы. Далее газ поступает в сепаратор 18 для выделения из генераторного газа метана, который подается, через форсунки 6 в зону сгорания. Полученный таким образом синтез-газ компрессором 19 подается в реактор синтеза 20.
Продукты реакции охлаждаются сначала в рекуперативном теплообменнике 21, затем оборотной водой в холодильнике 22, после чего поступают последовательно в сепаратор высокого давления 23,в сепаратор низкого давления 24, в отстойник 25, 26, и выпарной аппарат 27.
В отстойнике 25 из нестабильной бензиновой фракции выделяется вода, которая собирается в емкости для оборотной воды 26. Из выпарного аппарата 27 бензиновая фракция при помощи жидкостного насоса 28 собирается в сборнике готовой продукции 29. При этом сдувочные газы и легкие углеводороды, выделяемые из аппаратов 18, 24, 26, 27, сжигаются в газогенераторе вместе с пиролизными газами.
В приложении к работе приведены элементы программ расчета исследуемых процессов на ПЭВМ, результаты статистической обработки полученных данных и акты внедрения, подтверждающие практическое использование основных результатов предприятиями, методики и результаты испытаний.
Основные результаты работы:
1. Применение методологического подхода к исследованию технологических процессов, протекающих при термическом воздействии на древесину, позволило впервые научно обосновать и разработать единую методику исследования процессов прямоточной газификации древесных отходов.
2. На основе единой методики исследования и теории тепломассопереноса, осложненного химическими превращениями, разработаны методы расчета термохимических процессов, сопровождающих процесс прямоточной газификации древесных отходов.
3. Разработана обобщенная модель энерготехнологической переработки древесных отходов с использованием метода прямоточной газификации, позволяющая прогнозировать характер протекания процесса, выявить пути его интенсификации, а также обоснованно рассчитать оборудование и рациональные режимные параметры.
4. Предложен алгоритм расчета процесса энерготехнологической переработки древесных отходов с использованием способа прямоточной газификации и компьютерная программа для моделирования.
5. Созданы экспериментальные установки для исследования термохимических процессов, сопровождающих процесс прямоточной газификации.
Отдельные решения, положенные в основу лабораторных установок, в дальнейшем нашли использование при аппаратурном оформлении процессов прямоточной газификации. Экспериментальные установки используются в учебном процессе и отраслевой научной лаборатории КНИТУ Высокоэффективные технологии переработки древесных материалов 6. По результатам математического моделирования выданы рекомендации по режимным параметрам переработки древесных отходов различного происхождения.
7. Увеличение влажности древесных отходов свыше 30% приводит к снижению содержания горючих компонентов и теплотворной способности генераторного газа, поэтому целесообразно организовать предварительную сушку высоковлажных древесных отходов перед газификацией за счет рекуперации тепла с технологических потоков, отработанного топочного газа или произведенного генераторного газа.
8. По результатам исследований разработан способ газификации высоковлажных отходов (свыше 30%), позволяющий получить генераторный газ высокой теплотворности.
9. Высота зоны восстановления зависит от расхода, концентрации и температуры окислителя в зоне горения и количества летучих в угле в зоне восстановления. Увеличение высоты зоны восстановления способствует возрастанию теплотворной способности генераторного газа, дальнейшее увеличение приводит к снижению теплотворной способности генераторного газа.
10. Продолжительность термохимического разложения в зоне пиролиза зависит от фракционного состава и вида полимерных включений в древесных отходах, поэтому при переработке древесных отходов, содержащих полимерные включения, целесообразно организовать предварительную сепарацию отходов и проводить пиролиз отходов в отдельной зоне.
11. Предложена новая технология и установка для термохимической переработки древесных отходов, содержащих полимерные включения, новизна которой подтверждена патентом РФ. Установка принята к внедрению в производство на ОАО Нижнекамскшина с ожидаемым годовым эффектом 1.млн. рублей 12. По результатам анализа математического моделирования процесса прямоточной газификации получены новые решения по усовершенствованию массообменных процессов в других областях деревопереработки. Выявлены новые перспективные способы и аппаратурное оформление для проведения процессов сушки, термомодификации, пиролиза, экстрагирования веществ из коры хвойных пород древесины и зелени.
13. По результатам исследования процесса и в рамках федеральной целевой программы Исследования и разработки по приоритетным направлениям научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы разработана и внедрена новая технология переработки древесных отходов в моторное топливо.
14. Научные и прикладные результаты исследований переданы предприятиям, научно-исследовательским и проектным организациям в виде методик расчета процессов, отчетов, проектов и рекомендаций для реконструкции и проектирования. Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследования составляет свыше 4,3 млн. рублей. Реальный экономический эффект, подтвержденный актами, составляет 3,1 млн. рублей.
Основные обозначения:
Х, X0 - влагосодержание топочного газа, дутьевого воздуха, кг/кг; h - высота слоя, м.; j - поток вещества, кг/(м2с); f - удельная поверхность, м2/м3;
- плотность, кг/м3; - порозность, м3/м3; w - скорость, м/с; B - массовый расход топлива кг/с; L - массовый расход газа, кг/с; Т - температура, K; q - удельная тепловая энергия, Дж/м2с; c - удельная теплоёмкость Дж/кгК, U - влагосодержание, %; Г - параметр, зависящий от формы частиц; aм - коэффициент массопроводности, м2/c; - термоградиентный коэффициент %/С; - коэффициент теплопроводности. Вт/(мК); - относительная влажность %; p - парциальное давление, Па; - коэффициент массоотдачи, м/с; - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К); r - скрытая теплота парообразования, Дж/кг; х - координата, м; M - молярная масса, г/моль; V0 - объем дутьевого воздуха м3;
` - коэффициент избытка воздуха, m - масса вещества в единице объема кг/м3, Кр - коэффициент молярного переноса, k - константа скорости химической реакции, с-1, - доля компонента, - степень пиролиза %, - степень черноты, с - концентрация вещества, моль/м3, с0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела.
Индексы: x Цкоордината; в - вода; м - материал; г - газ; с.г - сухой газ;
о - абсолютно сухое состояние; б - бункер; к - конечный; н - начальный; р- равновесный; п - поверхность; ц - центр; пг - предел гигроскопичности; дес - десорбция; т - топка.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Монография:
1. Тимербаев, Н.Ф. Техника и технологии термической переработки отходов деревообрабатывающей промышлености: Монография [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г.
Сафин, З.Г. Саттарова. - Казань : КГТУ, 2010 г. - 172 с.
Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах:
2. Тимербаев, Н.Ф. Моделирование процесса сушки влажных древесных отходов отработанными газами котельных установок [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, А.Н. Грачев, Р.Г.
Сафин // Известия высших учебных заведений Химия и химическая технология. - 2006 г. - Том 49. - Вып. 11. - С. 103-105.
3. Тимербаев, Н.Ф. Исследование зависимости теплотворной способности ТБО от их морфологического состава [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, И.А. Кузьмин, А.Р.
Садртдинов // Известия высших учебных заведений Химия и химическая технология. - 2008 г. - Том 51. - Вып.10. - С. 79-82.
4. Тимербаев, Н.Ф. Комплексный метод очистки топочных газов, образующихся при сжигании ТБО [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, А.Р. Садртдинов, Д.Ф. Зиатдинова // Известия высших учебных заведений Химия и химическая технология - 2008 г. - Том 51. - Вып.12. - С. 42-45.
5. Тимербаев, Н.Ф. Термомодификация древесины при кондуктивном подводе тепла [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Д.А. Ахметова, Д.Ф. Зиатдинова // Известия высших учебных заведений Химия и химическая технология. - 2008 г. - Том 51. - Вып.7. - С.
76-78.
6. Тимербаев, Н.Ф. Экспериментальное исследование процесса предварительной сушки древесного топлива отходящими топочными газами [Текст] / Н.Ф. Тимербаев // Известия высших учебных заведений Химия и химическая технология. - 2008 г. - Том 51. - Вып.7. - С. 86-89.
7. Тимербаев, Н.Ф. Энергосберегающая технология системы газоочистки при безреактивном расщеплении жиров [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Д.Ф. Зиатдинова, Р.Г.
Сафин // Известия высших учебных заведений Проблемы энергетики. - 2009 г. - № 56. - С. 86-8. Тимербаев, Н.Ф. Моделирование процесса очистки дымовых газов образованных при сжигании органических отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г.
Сафин, А.Р. Садртдинов // Вестник Казанского технологического университета. - 20г. - № 11. - С. 243-247.
9. Тимербаев, Н.Ф. Очистка топочных газов энергетических установок, работающих на твердых органических отходах [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р. Садртдинов // Вестник Казанского технологического университета. - 2010 г. - № 11. - С. 247-252.
10. Тимербаев, Н.Ф. Моделирование процесса сушки древесных частиц при кондуктивном подводе тепла [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р. Хисамеева // Вестник Казанского технологического университета.Ц2011 г. Ц№ 4. ЦС.84-90.
11. Тимербаев, Н.Ф. Газификация органических видов топлива [Текст] / Н.Ф.
Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р. Хисамеева // Вестник Казанского технологического университета. - 2011 г. - № 1. - С.326-330.
12. Тимербаев, Н.Ф. Современное состояние процесса пирогенетической переработки органических веществ [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, И.И Хуснуллин // Вестник Казанского технологического университета. - 2011 г. - № 3. - С.169-174.
13. Тимербаев, Н.Ф. Нейтрализация статического электричества при пневмотранспорте древесных частиц [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, З.Г Саттарова // Вестник Казанского технологического университета. - 2010 г. - № 9. - С.478-482.
14. Тимербаев, Н.Ф. Моделирование процесса прямоточной газификации древесных отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р. Садртдинов, А.Р.
Хисамеева // Вестник Казанского технологического университета. - 2011 г. - № 7. - С.75-80.
15. Тимербаев, Н.Ф. Исследование восстановительной зоны процесса газификации древесных отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, З.Г Саттарова, Д.А. Ахметова // Вестник Казанского технологического университета. Ц2011 г. Ц№ 8. - С.90-96.
16. Тимербаев, Н.Ф. Моделирование процесса пиролиза древесины в установке для производства древесного угля [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, И.И Хуснуллин // Вестник Казанского технологического университета. - 2011 г. - № 9. - С.51-57.
17. Тимербаев, Н.Ф Кондуктивный теплообмен дисперсного материала в установке для производства древесного угля [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, И.И Хуснуллин // Вестник Казанского технологического университета. - 2011 г. - № 18. - С.69-76.
18. Тимербаев, Н.Ф. Непрерывно действующая мобильная установка для производства древесного угля [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р. Садртдинов, В.В Степанов // Вестник Казанского технологического университета. - 2011 г. - № 18. - С.201-206.
19. Тимербаев, Н.Ф. Совершенствование процесса газификации древесных отходов с целью получения моторного топлива [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р Хисамеева, Д.А. Ахметова, А.Г. Мухаметзянова // Вестник Казанского технологического университета. Ц2011 г. Ц№ 20. ЦС.60-64.
Патенты:
20. Патент № 2256686 Российская Федерация, МПК C 10 B 1/04, 53/02.
Углевыжегательная печь / Р.Р. Сафин, Р.Г. Сафин, В.Н. Башкиров, И.А. Валеев, А.Н.
Грачев, Н.Ф. Тимербаев, Е.К. Воронин; патентообладатель Научно - технический центр по разработке прогрессивного оборудования; опубл. 20.07.2005.
21. Патент № 2274851 Российская федерация, МПК G01N25/20. Устройство для определения параметров воспламенения и горения твердых материалов /Р.Р.Сафин, А.Н. Грачев, Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, В.Н. Башкиров, А.А. Нелюбин, Е.К.
Воронин, И.А. Валеев; патентооблодатель ООО Научно - технический центр по разработке прогрессивного оборудования; опубл. 20.04.2006.
22. Патент № 2279612 Российская Федерация, МПК F26B 5/04. Способ сушки пиломатериалов / Р.Р. Сафин, Е.К. Воронин, Р.Г. Сафин, Р.Р. Хасаншин, А.И. Расеев, С.А. Хайдаров, Н.Ф. Тимербаев, Д.А. Мухаметзянова; патентообладатель Научно - технический центр по разработке прогрессивного оборудования; опубл. 10.07.2006.
23. Патент № 2351642 Российская Федерация, МПК C11D 9/02. Способ сушки пиломатериалов / Р.Р. Сафин, А.Е. Воронин, Р.Г. Сафин, В.Н. Башкиров, Е.К. Воронин, Н.Ф. Тимербаев, Д.А. Ахметова, Д.Ф. Зиатдинова; патентообладатель ООО Научно - технический центр по разработке прогрессивного оборудования; опубл. 10.04.2009.
24. Патент № 2386912 Российская Федерация, МПК F26B 3/04. Способ сушки и пропитки древесины / Р.Р. Сафин, Р.Г. Сафин, Н.Р. Галяветдинов, Р.Р.Хасаншин, Е.Ю.
Разумов, Е.И. Байгильдеева, Ф.Г. Валиев, П.А. Кайнов, Н.Ф. Тимербаев, Д.Ф.
Зиатдинова; патентообладатель ООО Научно - технический центр по разработке прогрессивного оборудования; опубл. 20.04.2010.
25. Патент № 2404238 Российская Федерация, МПК С11B 9/02. Способ комплексной переработки древесной зелени / Р.Р. Сафин, А.Е. Воронин, Р.Г. Сафин, Е.Ю. Разумов, Е.К. Воронин, П.А. Кайнов, Д.Ф. Зиатдинова, Н.Ф. Тимербаев;
патентообладатель ООО Научно - технический центр по разработке прогрессивного оборудования; опубл. 20.11.2010.
26. Патент № 2422266 Российская Федерация, МПК B27K 5/00. Способ термообработки древесины / Р.Р. Сафин, Р.Г. Сафин, Е.Ю. Разумов, Н.Ф. Тимербаев, Зиатдинова Д.Ф., Хайрутдинов С.З., Кайнов П.А., Хасаншин Р.Р., Воронин А.Е., А.Р.
Шайхутдинова; патентообладатель ООО Научно - технический центр по разработке прогрессивного оборудования; опубл. 27.06.2011.
27. Патент № 2425306 Российская Федерация, МПК F26B 9/06. Установка для сушки древесины / Р.Р. Сафин, Р.Г. Сафин, Е.Ю. Разумов, Н.Ф. Тимербаев, Д.Ф.
Зиатдинова, Ф.Г. Валиев, Н.А. Оладышкина, П.А.Кайнов, Р.Р. Хасаншин, А.Е.
Воронин; патентообладатель ООО Научно - технический центр по разработке прогрессивного оборудования; опубл. 27.06.2011.
28. Патент № 2400671 Российская Федерация, МПК F23G 5/027. Установка для термической переработки твердых отходов / Н.Ф. Тимербаев, Д.Ф. Зиатдинова, Р.Р.
Сафин, А.Р. Садртдинов, Р.Г. Сафин, И.А. Кузьмин, Е.Ю. Разумов, Р.Р. Миндубаев;
патентообладатель ГОУ ВПО Казанский государственный технологический университет; опубл. 27.09.2010.
29. Патент № 2372569 Российская Федерация, МПК F26B 9/06. Установка для сушки древесины / Р.Р. Сафин, Р.Г. Сафин, Р.Р. Гильмеев, Р.Р. Хасаншин, Н.Ф.
Тимербаев, Д.Ф. Зиатдинова, П.А. Кайнов, Р.Р. Миндубаев; патентообладатель ООО Научно - технический центр по разработке прогрессивного оборудования; опубл.
10.11.2009.
Публикации в прочих изданиях:
30. Тимербаев, Н.Ф. Моделирование химических процессов, протекающих в герметичных условиях [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, Д.Ф. Зиатдинова, В.Н.
Башкиров // Математические методы в технике и технологиях. - ММТТ-15 Т.4. - Тамбов: ТГТУ; - 2002 г. - С.66-67.
31. Тимербаев, Н.Ф. Математическая модель технологических процессов, сопровождающихся локальными выбросами [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, В.Н.
Башкиров, Д.Ф. Зиатдинова // Математические методы в технике и технологиях.ММТТ-16 В10 т.Т4. - Ростов-на-Дону: РГАСХМ; - 2003 г. - С.37-39.
32. Тимербаев, Н.Ф. Исследование процесса сжигания древесных отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, В.Н. Башкиров, А.Н. Грачев // Аннотации сообщений научной сессии. - Казань: КГТУ; - 2004. - С.136.
33. Тимербаев, Н.Ф. Моделирование технологических процессов, сопровождающихся химическими превращениями [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г.
Сафин, Д.Ф. Зиатдинова // Математические методы в технике и технологиях. - ММТТ17 Т 9 Секция 11 - Кострома; - 2004г. - С.22-24.
34. Тимербаев, Н.Ф. Совершенствование термической переработки древесных отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, А.Н. Грачев, В.Н. Башкиров // III Республиканская школа студентов и аспирантов "ЖИТЬ В ХХI ВЕКЕ. - Казань; - 2004. - С.118-119.
35. Тимербаев, Н.Ф. Установка для пирогенетической переработки древесных отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, И.А. Валеев, Р.Р. Сафин, Р.Г. Сафин, А.Н. Грачев // Всероссийская научно-практическая конференция Лесной и химический комплексы - проблемы и решения (экологические аспекты). - Красноярск; - 2004. С.65-66.
36. Тимербаев, Н.Ф. Экспериментальный стенд для исследования процесса сжигания древесных частиц [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, И.А. Валеев, Р.Г. Сафин, В.Н.
Башкиров, А.Н. Грачев // Успехи в химии и химической технологии. - Т.ХVIII.№3(43). - Казань; - 2004. - С.95-97.
37. Тимербаев, Н.Ф. Использование некондиционной древесины в качестве возобновляемых источников энергии [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, А.Н. Грачев // VI Международный симпозиум Ресурсоэффективность и энергоснабжение. - Казань; - 2005.
38. Тимербаев, Н.Ф. Совершенствование системы газоочистки при зарядке аккумуляторных батарей [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Д.Ф. Зиатдинова, Д.А.
Мухаметзянова // Материалы всероссийской научно-технической конференции Интенсификация тепло-массообменых процессов, промышленная безопасность и экология - Казань: КГТУ; - 2005. - С.14.
39. Тимербаев, Н.Ф. К вопросу энергетического использования древесных отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Т.Д. Исхаков, А.Н. Грачев, Р.Г. Сафин // Материалы научно практической конференции Проблемы использования и воспроизводства лесных ресурсов. - Казань; - 2006. - С.185-186.
40. Тимербаев, Н.Ф. Математическое описание сушки влажных древесных отходов отработанными топочными газами [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, А.Н. Грачев, Т.Д.
Исхаков, Р.Г. Сафин // Материалы научно практической конференции Проблемы использования и воспроизводства лесных ресурсов. - Казань; - 2006. - С.116-119.
41. Тимербаев, Н.Ф. Оптимизация сжигания летучих компонентов топлива [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Т.Д. Исхаков, А.Н. Грачев, Р.Г. Сафин // Материалы научно практической конференции Проблемы использования и воспроизводства лесных ресурсов. - Казань; - 2006. - С.118-119.
42. Тимербаев, Н.Ф. Пути повышения эффективности установок по сжиганию отходов деревообрабатывающих предприятий [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Н. Грачев, Т.Д. Исхаков // Труды VI Международного симпозиума Ресурсоэффективность и энергосбережение. - Казань: КГТУ; - 2006. - С.335-336.
43. Тимербаев, Н.Ф. Сжигание отходов деревообработки с предварительной сушкой отходящими дымовыми газами [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, А.Н. Грачев, Т.Д.
Исхаков, Р.Г. Сафин // Труды VI Международного симпозиума Ресурсоэффективность и энергосбережение. - Казань: КГТУ; 2006. - С. 333-334.
44. Тимербаев, Н.Ф. Экспериментальная установка для исследования взаимосвязанных процессов термического разложения и выгорания летучих [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Т.Д. Исхаков, А.Н. Грачев, Р.Г. Сафин // Материалы научно практической конференции Проблемы использования и воспроизводства лесных ресурсов. - Казань; - 2006. - С.190-192.
45. Тимербаев, Н.Ф. Системный подход к технологии обезвреживания ТБО с дальнейшей рекуперацией энергии [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, И.А. Кузьмин, А.Р.
Садртдинов // Труды VI Международного симпозиума Ресурсоэффективность и энергосбережение. - Казань; - 2007. - С. 235-337.
46. Тимербаев, Н.Ф. Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств: лабораторный практикум / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г.
Сафин, Р.Р. Сафин, Д.Ф. Зиатдинова. - Казань, Издательство КГТУ; - 2007. -164с.
47. Тимербаев, Н.Ф. Влияние термообработки на сорбционные свойства древесины [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, А.И. Ахметзянов, Д.А. Ахметова, Д.Ф. Зиатдинова // Материалы международной научно-технической конференция Актуальные проблемы развития лесного комплекса. - Вологда; - 2008. - С. 100-101.
48. Тимербаев, Н.Ф. Влияние термообработки на эксплуатационные характеристики изделий из древесины [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, З.Р. Муетафин, Д.А.
Ахметова, Д.Ф. Зиатдинова // Материалы международной научно-технической конференция Актуальные проблемы развития лесного комплекса. - Вологда; - 2008. - С. 100-101.
49. Тимербаев, Н.Ф. Газификация твердых бытовых отходов в низкотемпературной плазме [Текст] / А.Р. Садртдинов, И.А. Кузьмин, Н.Ф. Тимербаев // Материалы научной сессии Казанского технологического университета. - Казань; - 2008. - С. 319.
50. Тимербаев, Н.Ф. Комплексный метод очистки отходящих газов [Текст] / А.Р.
Садртдинов, Н.Ф. Тимербаев, И.А. Кузьмин, А.Е. Воронин // Материалы международной научно-технической конференции Актуальные проблемы развития лесного комплекса. - Вологда; - 2008. - С. 112-113.
51. Тимербаев, Н.Ф. Способ дожигания синтез-газа с помощью кислородного дутья [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, И.А. Кузьмин, А.Р. Садртдинов // Аннотация сообщений к научной сессии. - Казань: КГТУ; - 2008. - С.321.
52. Тимербаев, Н.Ф. Повышение энергетической эффективности установок термической переработки отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, А.Р. Садртдинов, И.А.
Кузьмин, И.А. Шафиков // Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции Энергетика в современном мире. - Чита: ЧитГТУ; - 2009.ЦЧ2.ЦС.92-97.
53. Тимербаев, Н.Ф. Расчет состава газа на различных стадиях газификации твердых бытовых отходов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, А.Р. Садртдинов, И.А. Кузьмин // Материалы Х международной молодежной научной конференция Севергеоэкотех2009. - Ухта: УГТУ; - 2009. - Ч4. - С. 85-87.
54. Тимербаев, Н.Ф. Технология очистки топочных газов, образующихся при термической переработке ТБО [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, И.А. Кузьмин, А.Р.
Садртдинов // Материалы Х международной молодежной научной конференция Севергеоэкотех-2009. - Ухта: УГТУ; - 2009. - Ч4. - С. 403-405.
55. Тимербаев, Н.Ф. Математическое описание предварительной сушки твердых медицинских отходов в установке термической переработки [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, З.Г. Саттарова // Материалы IV международной научно-практической конференция СЭТТ - 2011. - Москва; - 2011. - Т1. - С.36-37.
56. Тимербаев, Н.Ф. Моделирование процесса сушки отходов деревообработки при кондуктивном подводе тепла [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р Хисамеева // Материалы IV международной научно-практической конференция СЭТТ - 2011. - Москва; - 2011. - Т2. - С.155-157.
57. Тимербаев, Н.Ф. Предварительная сушка древесной биомассы топочными газами в установке для производства древесного угля [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г.
Сафин, И.И. Хуснуллин // Материалы IV международной научно-практической конференция СЭТТ - 2011. - Москва; - 2011. - Т2. - С.275-278.
58. Тимербаев, Н.Ф. Сушка древесных отходов перед термической переработкой [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Р. Сафин, А.Р. Садртдинов // Материалы IV международной научно-практической конференция СЭТТ - 2011. - Москва; - 2011. - Т2. - С.333-335.
59. Тимербаев, Н.Ф. Создание технологии и опытной установки комплексной переработки отходов лесной промышленности с получением теплоизоляционных материалов [Текст] / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р. Хисамиева //Всероссийская научно-практическая конференция Комплексное использование вторичных ресурсов и отходов (рецикл отходов). - Санкт-Петербург; -2011. - с.23.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям