Повышение энергоэффективности комбинированных искусственных топлив
Т.А. Кулагина, И.В. Кириллова, Т.А. Соловьева
Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 1, сс. 5—11
Скачать PDF
Состояние вопроса. Использование композиционных видов биотоплива, используемых для получения энергии на основе ископаемого топлива с добавлением отходов, имеющих существенную органическую составляющую, представляет собой своевременное решение задач ресурсосбережения и управления отходами. Важную роль в процессе их брикетирования играет лигнин, выступающий в качестве природного связующего. Исследования показывают, что комбинирование различных видов полуфабрикатов, например древесных опилок с агроотходами, возможно без использования первичных ресурсов и позволяет нивелировать их индивидуальные недостатки и улучшать характеристики конечного продукта.
Материалы и методы. Исследование проведено на основе лабораторного анализа топливных брикетов, состоящих из смеси опилок хвойных пород и органических отходов кролиководства. Биотопливные брикеты формировали методом прессования на экструзионном прессе. Древесную составляющую смеси подвергали первичной сушке, измельчению, термообработке, гомогенизации. Для оценки качества образцов с варьируемым содержанием биомассы от 0 до 40 % проведен комплексный анализ ключевых характеристик: влажности, насыпной плотности, прочности на сжатие, теплотворной способности и зольности. Статистическая обработка данных выполнена с использованием аналитической платформы Loginom Community.
Результаты. Проведен лабораторный анализ ключевых характеристик топливных брикетов из смеси опилок хвойных пород и органических отходов кролиководства. Экспериментально установлено, что содержание биомассы существенно влияет на свойства брикетов: теплотворная способность возрастает с увеличением ее доли до 25–30 %; прочность на сжатие достигает пикового значения при 20 % биомассы, после чего снижается из-за нарушения однородности структуры; зольность последовательно уменьшается с 4,5 % (0 % биомассы) до 1,8 % (40 % биомассы) благодаря низкому содержанию минеральных веществ в органических отходах; влажность сырья и насыпная плотность увеличивается с ростом доли биомассы, положительно влияя на уплотнение. В результате статистического анализа выявлена прямая корреляция между содержанием биомассы, влажностью и теплотворной способностью, а также обратная между содержанием биомассы и зольностью. Наилучший баланс между высокими энергетическими показателями и удовлетворительными прочностными характеристиками достигается в диапазоне 20–25 %.
Выводы. На основании проведенного исследования определено оптимальное содержание биомассы (органических отходов кролиководства) в комбинированном топливном брикете при значительном снижении зольности продукта. Разработанная рецептура и технология позволяют производить твердое биотопливо с улучшенными эксплуатационными и экологическими свойствами, пригодное и удобное для практического использования.
1. Пекарец А.А., Аким Э.Л. Создание технологии получения топливных и угольных брикетов из опилок древесины лиственницы // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: материалы III Междунар. науч.-техн. конф., Санкт-Петербург, 23–24 мая 2018 г. – СПб., 2018. – Т. 2. – С. 117–119.
2. Утилизация отходов деревообрабатывающих предприятий Республики Саха (Якутия) в топливные брикеты / Л.А. Николаева, С.Н. Попов, О.Н. Буренина, Т.М. Соловьев // Интернет журнал «Науковедение». – 2017. – Т. 9, № 6. – С. 45–51.
3. Гнидан Е.В. Лигнин древесины осины: особенности состава, строения, фракционирования и конверсии // Международный научно-исследовательский журнал. – 2022. – № 4-2 (118). – С. 162–166.
4. Multi-purpose production with valorization of wood vinegar and briquette fuels from wood sawdust by hydrothermal process / C. Wang, S. Zhang, S. Wu et al. // Fuel. – 2020. – Vol. 282. – P. 3–9.
5. Эколого-технологические аспекты использования местных видов топлива на основе биомассы в энергетических целях / О.Н. Редькин, Е.В. Зеленухо, В.И. Глуховский, С.А. Лаптенок // Международный научный журнал «Научные горизонты». – 2024. – № 7(83). – С. 76–90.
6. Thygesen O., Johnsen T. Manure-based energy generation and fertiliser production: Determination of calorific value and ash characteristics // Biosystems Engineering. – 2012. – Vol. 113, Issue 2. – P. 166–172.
7. Евдокимов Н.В., Александров А.В. Разработка технологии брикетирования древесных отходов с использованием связующей композиции на основе механоактивированного гидролизного лигнина // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2014. – Т. 2, № 2-3 (7-3). – С. 65–68.
8. Кулагина Т.А., Кириллова И.В., Гурина Р.В. Композиционное твердое топливо на основе местных энергетических ресурсов // Справочник. Инженерный журнал. – 2025. – № 6(339). – С. 54–57.
9. Кулагина Т.А., Кириллова И.В. Усовершенствование состава топливных брикетов путем включения отходов кроличьих ферм // Наука, образование, производство в решении экологических проблем (Экология-2022): сб. ст. – Уфа, 2022. – С. 194–198.
10. Совершенствование производства круглых топливных брикетов из древесных опилок / А.Р. Бирман, Е.Г. Хитров, С.А. Угрюмов, Ю.Н. Власов // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2020. – № 1. – С. 41–46.