DETERMINATION OF THE FEATURES OF THERMAL DECOMPOSITION OF SUNFLOWER HUSK IN A FLUIDIZED BED
Sunflower husk (SH) is a plant waste fuel. The carbon content in different samples of SH ranges from 40.5% to 54.5% in an operating state, with ash content ranging from 1.5% to 8.5%, moisture content ranging from 6.9% to 9.5%, chlorine content ranging from 0.05% to 0.3%, and lower heating value rang...
Збережено в:
| Видавець: | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
|---|---|
| Дата: | 2024 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/464 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Репозиторії
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-464 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
biomass sunflower husks waste-to-energy fluidized bed heat treatment pyrolysis volatiles carbon resi-due. біомаса лушпиння соняшника перетворення відходів на енергію киплячий шар термічна оброб-ка піроліз леткі речовини вуглецевий залишок. |
| spellingShingle |
biomass sunflower husks waste-to-energy fluidized bed heat treatment pyrolysis volatiles carbon resi-due. біомаса лушпиння соняшника перетворення відходів на енергію киплячий шар термічна оброб-ка піроліз леткі речовини вуглецевий залишок. Haponych, L. Topal , O. Holenko , I. Kobzar , S. DETERMINATION OF THE FEATURES OF THERMAL DECOMPOSITION OF SUNFLOWER HUSK IN A FLUIDIZED BED |
| topic_facet |
biomass sunflower husks waste-to-energy fluidized bed heat treatment pyrolysis volatiles carbon resi-due. біомаса лушпиння соняшника перетворення відходів на енергію киплячий шар термічна оброб-ка піроліз леткі речовини вуглецевий залишок. |
| format |
Article |
| author |
Haponych, L. Topal , O. Holenko , I. Kobzar , S. |
| author_facet |
Haponych, L. Topal , O. Holenko , I. Kobzar , S. |
| author_sort |
Haponych, L. |
| title |
DETERMINATION OF THE FEATURES OF THERMAL DECOMPOSITION OF SUNFLOWER HUSK IN A FLUIDIZED BED |
| title_short |
DETERMINATION OF THE FEATURES OF THERMAL DECOMPOSITION OF SUNFLOWER HUSK IN A FLUIDIZED BED |
| title_full |
DETERMINATION OF THE FEATURES OF THERMAL DECOMPOSITION OF SUNFLOWER HUSK IN A FLUIDIZED BED |
| title_fullStr |
DETERMINATION OF THE FEATURES OF THERMAL DECOMPOSITION OF SUNFLOWER HUSK IN A FLUIDIZED BED |
| title_full_unstemmed |
DETERMINATION OF THE FEATURES OF THERMAL DECOMPOSITION OF SUNFLOWER HUSK IN A FLUIDIZED BED |
| title_sort |
determination of the features of thermal decomposition of sunflower husk in a fluidized bed |
| title_alt |
ВИЗНАЧЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ ТЕРМІЧНОГО РОЗКЛАДАННЯ ЛУШПИННЯ СОНЯШНИКА В КИПЛЯЧОМУ ШАРІ |
| description |
Sunflower husk (SH) is a plant waste fuel. The carbon content in different samples of SH ranges from 40.5% to 54.5% in an operating state, with ash content ranging from 1.5% to 8.5%, moisture content ranging from 6.9% to 9.5%, chlorine content ranging from 0.05% to 0.3%, and lower heating value ranging from 14.5 MJ/kg to 20.5 MJ/kg. These characteristics make it a suitable substitute for fossil fuels in power boilers.
Waste-to-energy (WTE) technologies are rapidly developing worldwide, offering the potential for generating renewable energy from waste, including agricultural and food industry waste such as SH. According to our estimates, Ukraine has an annual energy potential of approximately 3.4 million tons of SH or about two million tons of fuel equivalent. Approximately half of this volume is currently being burned in oil extraction plants' boilers; however, up to one million tons of SH end up in landfills annually, resulting in significant energy losses.
To develop new and improve existing WTE technologies that utilize SH as a fuel source, it's essential to understand the thermal processing characteristics of SH under conditions similar to those found in different zones within real power boilers - specifically the heating of fuel particles at rates up to 500 °C/s over a temperature range of 500–1000 °C. In this study, we aimed to investigate the thermal processing characteristics by subjecting SH particles within a laboratory fluidized bed reactor to high-speed heating within the aforementioned temperature range.
During rapid heating between 500–1000 °C temperatures range, SH particles undergo conversion into volatile compounds and solid carbon residue. Two distinct stages can be observed on the dynamic yield curves for volatiles. The release and burnout of volatiles occurs during the first stage while the second stage involves coke ash residue burnout. We obtained empirical temperature-dependents for total heat treatment time and carbon residue burnout time under fast heating conditions in the investigated temperature range.
The stage of carbon residue combustion is the most enduring and determines the overall duration of thermal treatment. This stage determines the degree of fuel transformation, especially in cases where low-reactivity carbon residue enters the low-temperature combustion chamber area of the boiler. The obtained regularities have practical significance in designing combustion chambers for thermal processing of sunflower husk. |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/464 |
| work_keys_str_mv |
AT haponychl determinationofthefeaturesofthermaldecompositionofsunflowerhuskinafluidizedbed AT topalo determinationofthefeaturesofthermaldecompositionofsunflowerhuskinafluidizedbed AT holenkoi determinationofthefeaturesofthermaldecompositionofsunflowerhuskinafluidizedbed AT kobzars determinationofthefeaturesofthermaldecompositionofsunflowerhuskinafluidizedbed AT haponychl viznačennâosoblivostejtermíčnogorozkladannâlušpinnâsonâšnikavkiplâčomušarí AT topalo viznačennâosoblivostejtermíčnogorozkladannâlušpinnâsonâšnikavkiplâčomušarí AT holenkoi viznačennâosoblivostejtermíčnogorozkladannâlušpinnâsonâšnikavkiplâčomušarí AT kobzars viznačennâosoblivostejtermíčnogorozkladannâlušpinnâsonâšnikavkiplâčomušarí |
| first_indexed |
2024-07-02T04:05:12Z |
| last_indexed |
2024-07-02T04:05:12Z |
| _version_ |
1803619665017044992 |
| spelling |
veorgua-article-4642024-07-01T17:37:52Z DETERMINATION OF THE FEATURES OF THERMAL DECOMPOSITION OF SUNFLOWER HUSK IN A FLUIDIZED BED ВИЗНАЧЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ ТЕРМІЧНОГО РОЗКЛАДАННЯ ЛУШПИННЯ СОНЯШНИКА В КИПЛЯЧОМУ ШАРІ Haponych, L. Topal , O. Holenko , I. Kobzar , S. biomass; sunflower husks; waste-to-energy; fluidized bed; heat treatment; pyrolysis; volatiles; carbon resi-due. біомаса, лушпиння соняшника, перетворення відходів на енергію, киплячий шар, термічна оброб-ка, піроліз, леткі речовини, вуглецевий залишок. Sunflower husk (SH) is a plant waste fuel. The carbon content in different samples of SH ranges from 40.5% to 54.5% in an operating state, with ash content ranging from 1.5% to 8.5%, moisture content ranging from 6.9% to 9.5%, chlorine content ranging from 0.05% to 0.3%, and lower heating value ranging from 14.5 MJ/kg to 20.5 MJ/kg. These characteristics make it a suitable substitute for fossil fuels in power boilers. Waste-to-energy (WTE) technologies are rapidly developing worldwide, offering the potential for generating renewable energy from waste, including agricultural and food industry waste such as SH. According to our estimates, Ukraine has an annual energy potential of approximately 3.4 million tons of SH or about two million tons of fuel equivalent. Approximately half of this volume is currently being burned in oil extraction plants' boilers; however, up to one million tons of SH end up in landfills annually, resulting in significant energy losses. To develop new and improve existing WTE technologies that utilize SH as a fuel source, it's essential to understand the thermal processing characteristics of SH under conditions similar to those found in different zones within real power boilers - specifically the heating of fuel particles at rates up to 500 °C/s over a temperature range of 500–1000 °C. In this study, we aimed to investigate the thermal processing characteristics by subjecting SH particles within a laboratory fluidized bed reactor to high-speed heating within the aforementioned temperature range. During rapid heating between 500–1000 °C temperatures range, SH particles undergo conversion into volatile compounds and solid carbon residue. Two distinct stages can be observed on the dynamic yield curves for volatiles. The release and burnout of volatiles occurs during the first stage while the second stage involves coke ash residue burnout. We obtained empirical temperature-dependents for total heat treatment time and carbon residue burnout time under fast heating conditions in the investigated temperature range. The stage of carbon residue combustion is the most enduring and determines the overall duration of thermal treatment. This stage determines the degree of fuel transformation, especially in cases where low-reactivity carbon residue enters the low-temperature combustion chamber area of the boiler. The obtained regularities have practical significance in designing combustion chambers for thermal processing of sunflower husk. Лушпиння соняшника (ЛС) – це паливні відходи рослинного походження. Вміст вуглецю в перерахунку на робочий стан у різних зразках ЛС коливається в межах 40,5–54,5 %, зольності – 1,5–8,5 %, вологості – 6,9–9,5 %, хлору – 0,05–0,3 %, а нижча теплота згоряння в межах 14,5–20,5 МДж/кг. З огляду на вказані характеристики це паливо придатне для використання як замінник викопного палива в енергетичних котлах. Останніми роками у світі стрімко розвиваються технології перетворення відходів на енергію (WTE), які мають потенціал для отримання відновлюваної енергії з відходів, зокрема сільськогосподарських. За нашими оцінками, щорічний енергетичний потенціал ЛС в Україні сягає 3,4 млн т, або близько 2 млн т умовного палива. Близько половини цього обсягу спалюється в котлах олійноекстракційних заводів, але щорічно до 1 млн т лушпиння потрапляє на звалища, що призводить до значних енергетичних втрат. Розробка нових та вдосконалення існуючих технологій WTE, що використовують ЛС як паливо, має базуватися на розумінні закономірностей його термічної переробки. Тому метою цієї роботи було дослідження закономірностей термічної переробки ЛС у характерних для різних зон енергетичних котлів умовах – при нагріванні частинок палива зі швидкістю до 500 °С/с в інтервалі температур 500–1000 °С. Така швидкість нагріву була реалізована в лабораторному реакторі киплячого шару. При швидкісному нагріванні в діапазоні температур 500–1000 °C частинки ЛС перетворюються на леткі і твердий вуглецевий залишок. Динамічні криві виходу газоподібних летких мають дві ділянки: перша відповідає виходу і вигорянню летких, а друга – вигорянню вуглецевого залишку. Отримано емпіричні температурні залежності загального часу термообробки та часу вигоряння вуглецевого залишку лушпиння соняшника при швидкому нагріванні в інтервалі температур 500–1000 оС. Стадія вигоряння вуглецевого залишку є найтривалішою і визначає загальний час термообробки. Ця стадія визначає ступінь перетворення палива, особливо у випадках, коли низькореакційний вуглецевий залишок потрапляє в низькотемпературну область камери згоряння котла. Отримані закономірності мають практичне значення при проєктуванні камер згоряння котлів термічної переробки лушпиння соняшника. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2024-07-01 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/464 10.36296/1819-8058.2024.2(77).137-149 Возобновляемая энергетика; № 2(77) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 137-149 Відновлювана енергетика; № 2(77) (2024): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 137-149 Vidnovluvana energetika ; No. 2(77) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 137-149 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2024.2(77) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/464/373 Copyright (c) 2024 Vidnovluvana energetika |