Русская версия English version

Экспериментальное исследование окислительного пиролиза твердых бытовых отходов

Р.Н. Габитов, О.Б. Колибаба, К.В. Аксенчик, В.А. Артемьева

Вестник ИГЭУ, 2017 г. выпуск 3, сс. 14—19

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса: Одним из основных направлений энергетической политики России является использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии. К таким источникам относят и твердые органические отходы, в том числе бытовые. В настоящее время существует возможность экономически выгодно, эко­логически безопасно и технически доступно перерабатывать твердые бытовые отходы без предвари­тельной сортировки, используя термические методы, в том числе пиролиз. Изучению процесса пиролиза посвящены работы П.Басу, Шубова Л.Я., Кузнецова Г.В., Копачева А.Г. и др. Между тем окислительный пиролиз, являющийся наиболее универсальным и не зависящим от фракционного состава и фазового состояния отходов, их влажности и зольности, изучен недостаточно. В связи с этим актуальной задачей является экспериментальное исследование окислительного пиролиза смеси твердых бытовых отходов и отдельных ее компонентов.

Материалы и методы: В качестве методов термического анализа для исследования процесса окислительного пиролиза твердых бытовых отходов использованы: термогравиметрический анализ (ТГ-анализ), в ходе которого непрерывно регистрировалось изменение массы исследуемого образца при изменении его температуры; дифференциально-сканирующая калориметрия, в ходе которой непрерывно регистрировались термические эффекты, которыми сопровождались фазовые и химические превращения образца при его  нагреве; масс-спектрометрия газовых смесей (МС-анализ).

Результаты: Проведен термический анализ смеси твердых бытовых отходов среднего морфологического состава и отдельных ее компонентов в процессе окислительного пиролиза с содержанием кислорода в атмосфере 1 и 10 %. По результатам экспериментов определены температурные диапазоны процесса пиролиза и скорость убыли массы образца твердых бытовых отходов при протекании процессов сушки и окислительного пиролиза, тепловые эффекты, сопровождающие данные процессы, а также состав и объемы газов, получаемых при окислительном пиролизе смеси твердых бытовых отходов и ее компонентов в среде с содержанием кислорода 1 и10 %.

Выводы: Установлено, что окислительный пиролиз при наличии кислорода в атмосфере 1 % сопровождается меньшим тепловым эффектом, чем пиролиз с содержанием кислорода 10 %, но при этом образуется более калорийный пиролизный газ. Результаты экспериментальных исследований окислительного пиролиза могут быть использованы для расчета конструктивных и режимных параметров термических реакторов для переработки твердых бытовых отходов.

Ключевые слова: твердые бытовые отходы, термический пиролиз, синхронный термоанализатор, масс-спектрометрия, термогравиметрический анализ, дифференциально-сканирующая калориметрия.

Список литературы на русском языке: 
  1. Переработка твердых бытовых отходов методом пиролиза. Обз. информ. – М.: ЦНИИТЭИМС, 1983. – 40 с.
  2. Basu P. Biomass gasification and pyrolysis: Practical design and Theory. – Burlington, USA, 2010. – 365 p.
  3. Кузнецов Г.В., Полсонгкрам М. Зависимость состава продуктов пиролиза древесной биомассы от режима теплового воздействия // Научно-технический вестник Поволжья. – 2011. – № 1. – С. 125–129.
  4. Любов В.К., Любова С.В. Повышение эффективности энергетического использования биотоплив. – Архангельск, 2010. – 496 с.
  5. Исследование влияния влажности на температурный режим переработки твердых бытовых отходов, содержащих текстиль, термическими методами / О.Б. Колибаба, В.А. Горбунов, О.И. Горинов и др. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – 2016. – № 2. – С. 192–196.
  6. Уэндландт У. Термические методы анализа. – М.: Мир, 1978. – 527 с.
  7. Термическая утилизация твердых бытовых отходов. Концепция НИИСтромкомпозит. – Красноярск, 2006. – 15 с.
  8.  Открытая база данных масс-спектров NIST [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http: //webbook. nist.gov/ chemistry/
  9. Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия органической химии. – М.: БИНОМ., 2003. – 493 с.
  10. Thermal analysis in numerical thermodynamic modeling of solid fuel conversion / A.N. Kozlov, D.A. Svishchev, I.G. Donskoi, A.V. Keiko // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2012. – Vol. 109, No. 3. – P. 1311–1317.

 

Ключевые слова на русском языке: 
твердые бытовые отходы, термический пиролиз, синхронный термоанализатор, масс-спектрометрия, термогравиметрический анализ, дифференциально-сканирующая калориметрия
Ключевые слова на английском языке: 
municipal solid waste, thermal pyrolysis, simultaneous thermal analyzer, mass spectrometry, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2017.3.014-019
Количество скачиваний: 
8