Printer Friendly

A case study on biomass burning in vaidotai settlement/Biomases deginimo tyrimai vaidotu katilineje.

Ivadas

Lietuvos geografine padetis ir klimatines salygos nera labai palankios kai kurioms atsinaujinanciosios energijos rusims naudoti. Priezastys sios: poveikis gamtai ir landsaftui, brangi technologine iranga ir nedidelis jos efektyvumas riboja vandens, vejo, saules, geotermines energijos, bioduju ir kitos alternatyvios energijos istekliu naudojima. Taciau brangstant tradiciniam kurui ir didejant siltnamio efektui, visame pasaulyje, taip pat ir Lietuvoje ieskoma efektyvesniu atsinaujinanciosios energijos naudojimo budu (Kyoto ... 1997; An Energy ... 1995). Vis daugiau naudojama organines neiskastines biologines kilmes medziagu, vadinamu biomase, kuriu kai kurios dalys (stiebai, sakos, lapai, seklos, lukstai ir kt.) gali buti panaudotos kaip energijos saltinis. Tuomet naudojant ivairias technologijas, isgaunama ivairiu rusiu energija.

Biomase buna pirmine ir antrine. Pirmine--tai specialiai energetiniams tikslams naudojama sparciai auganti augaline biomase (gluosniai, saulegrazos, topinambai, grudiniai augalai ir kt.). Antrine--augalu atliekos po ju pirminio panaudojimo kitiems tikslams (isspaudos, pjuvenos, skiedros, zieve, sakos, siaudai, lapai ir t. t.). Energetinems reikmems visu rusiu biomase gali buti panaudota tiesiogiai arba po tam tikro perdirbimo: susmulkinimo, suslegimo, isdziovinimo, issunkimo ir t. t. Taip gaunamas patogesnis naudoti kuras: skiedros, pjuvenos, granules, briketai, malkos ir kt., kurio tiekimo i pakura procesa galima mechanizuoti ir net automatizuoti. Toks gautas biomases apdorojimo produktas vadinamas biokuru.

Bioenergijai gaminti Lietuvoje siuo metu dazniausiai naudojamas ivairiu rusiu medienos biokuras. Tai lemia daugelis priezasciu: nemazos jo atsargos, santykinai nedidele kaina ir nebrangios energijos gavybos is jo technologijos, be kita ko, leidziancios sumazinti su degimo produktais ismetamu tersalu kiekius lyginant su kai kuriomis kitomis kuro rusimis (Nakciunas, Plieskis 2007; Biokuro ... 1999). Taciau tersalu emisija labai priklauso nuo deginamos medienos kokybes, o vieni is svarbiausiu ja lemianciu veiksniu yra dregnis ir svarumas. Daugiausia naudojamas atliekinis medienos kuras is medienos perdirbimo imoniu. Jis yra pigus, nes neieina paruosimo sanaudos, kurios buna gerokai didesnes, jei mediena specialiai ruosiama kurui: renkama miskuose, smulkinama, dziovinama, presuojama. Tokio medienos kuro kaina labai dideja--arteja prie mazuto kainu (Baltrenas, Vasarevicius 2003).

Sio darbo tikslas--kietojo kuro katile deginant pjuvenas eksperimentiniais tyrimais nustatyti dregnio itaka aplinkos tarsai.

Tyrimu objektas

Tyrimai atlikti Vaidotu gyvenvietes naujai rekonstruotoje automatizuotoje konteinerineje biokuro katilineje, kurios principine schema pateikta 1 paveiksle. Degimo produktai i aplinka ismetami pro murini 30 m aukscio, 1,5 m vidinio skersmens kamina.

Katilineje pastatytas 0,95 MW silumines galios kaitrovamzdzio tipo vandens sildymo katilas, kurenamas is medienos perdirbimo imoniu tiekiama antrine biomase--medienos atliekomis: pjuvenomis ir skiedromis. Jame irengta mechanizuota automatine biokuro tiekimo sistema (2 pav.). Tyrimams naudotas skirtingo dregnio pjuvenu ir skiedru misinys.

[FIGURE 1 OMITTED]

[FIGURE 2 OMITTED]

Tyrimu metodika

Deginiu emisijai i aplinka nustatyti taikytas elektrocheminis analizes metodas. Temperatura, deguonies kiekis dumuose ir pagrindiniu tersalu--anglies monoksido, azoto oksidu ir sieros dioksido--koncentracijos dumuose buvo ismatuotos duju analizatoriumi "TESTO-350".

Tai vidine atminti turintis elektroninis prietaisas, kurio anglies monoksido matavimo diapazonas yra nuo 0 iki 40 000 ppm, o matavimo tikslumas siekia [+ or -] 10%. Azoto oksidu matavimo diapazonas yra nuo 0 iki 5000 ppm, o matavimo tikslumas siekia [+ or -] 5% (TESTO-350 ... 1997). Tyrimu prietaiso zondas (3 pav.) buvo itvirtintas kvadratinio dumtraukio skerspjuvio viduryje esancioje tiesiojoje jo atkarpos dalyje. Matavimai atlikti trims skirtingo dregnio pjuvenu variantams (30%; 50% ir 70%), kartojant tris kartus. Tarp meginiu emimo turi buti 0,5 valandos laikotarpis katilo siluminiam rezimui atstatyti.

Meginiu emimo zonda sudaro metalinis dvigubas vamzdelis, kurio vidiniame vamzdelyje imontuota termo-pora temperaturai meginiu emimo vietoje matuoti.

Naudojant duju analizatoriuje esanti siurbli degimo produktai vidiniu vamzdeliu patenka i duju paruosimo bloko pasildyta vamzdi. Isorinis vamzdelis meginiu paemimo zonde skirtas slegiui nustatyti matavimo vietoje. Tiriami degimo produktai pakaitinami iki 160[degrees]C temperaturos duju paruosimo bloko sildomajame vamzdyje. Taip paruosti degimo produktai patenka i meginiu paruosimo bloka (3 pav.), kuriame sumontuotas Peltje elementas. Ji naudojant degimo produktai labai staigiai atsaldomi iki rasos tasko temperaturos, sitaip is meginiu pasalinant dregni. Pasildytos dujos atsaldomos labai greitai, kad susidariusiame kondensate nespetu istirpti azoto ir sieros oksidai.

Is duju paruosimo bloko tiriamieji degimo produktai patenka i duju analizatoriu, kuriame sumontuota daug mechaniniu ir pluostiniu filtru. Siuose filtruose sulaikomos kietosios daleles (pelenai ir suodziai), kurios galetu sugadinti elektrochemines celes. Paruosti degimo produktai siurbliu nukreipiami i elektrochemines celes. Gauti matavimo rezultatai pateikiami elektroniniame pulte.

[FIGURE 3 OMITTED]

Ismetamuju duju, turinciu kietuju, skystuju ir dujiniu tersalu, turio srauto debitas isreiskiamas [m.sup.3]/h esant normaliosioms salygoms (273[degrees]K temperaturai ir 101,3 kPa slegiui), arba atmetus vandens garu kieki--[Nm.sup.3]/h.

Tersalu koncentracija--kokios nors medziagos, esancios kura deginancio irenginio ismetamosiose dujose, kiekis. Ji skaiciuojama pagal medziagos mase ismetamuju duju turio vienete ir isreiskiama [Nm.sup.3]/h, laikant, kad deguonies kiekis ismetamuju duju turyje, deginant kietaji kura, yra 6%.

Ismatuotos tersalu koncentracijos (ppm) i mg/[Nm.sup.3] perskaiciuojamos pagal formules:

CO(mg/N[m.sup.3]) = CO(ppm)-1,25, (1)

N[O.sub.x] (mg/[Nm.sup.3]) = N[O.sub.x] (ppm) x 2.05, (2)

cia CO (ppm), N[O.sub.x] (ppm)--anglies monoksido (4 pav.) ir azoto oksidu ismatuota faktine koncentracija ppm (milijoninemis dalimis).

Ismetamuju tersalu koncentracijos, esant standartiniam deguonies kiekiui, perskaiciuojamos pagal sia formule:

C = [C.sub.x] [21 - [O.sub.S]]/[21 - [O.sub.M]], (3)

cia: C--apskaiciuota ismetamuju tersalu koncentracija, esant standartiniam deguonies kiekiui; [C.sub.x--ismatuota] ismetamuju tersalu koncentracija; [O.sub.S]--standartinis deguonies kiekis degant medienai 6%; [O.sub.M]--ismatuotas deguonies kiekis (5 pav.).

[FIGURE 4 OMITTED]

[FIGURE 5 OMITTED]

Tyrimu rezultatai

Atlikus anglies monoksido emisijos, priklausomai nuo smulkinto biokuro dregnio, matavimus, nustatyta jo koncentracija milijoninemis dalimis (ppm) pateikta 4 paveiksle. Dregniui padidejus nuo 30% iki 70%, anglies monoksido emisija padideja net 13 kartu.

Dregniui padidejus nuo 30% iki 70%, deguonies kiekis deginiuose nuo 11,7% padidejo iki 17,3% (5 pav.).

Norint palyginti ismatuota CO koncentracija deginiuo-se su didziausia leistina CO koncentracija 4000 mg/[Nm.sup.3] (LR aplinkos ... 2001), reikia perskaiciuoti CO i mg/[Nm.sup.3] (6 pav.). Matome, kad tik iki 30% dregnio pjuvenas kurenant katile, nevirsijama leistina 4000 mg/N[m.sup.3] CO reiksme. Dregnesnes pjuvenas pries kurenant reiketu isdziovinti bent iki 30% dregnio, kad nebutu tersiama aplinka.

[FIGURE 6 OMITTED]

Sieros oksidu deginiuose nenustatyta, o azoto oksidu koncentracijos visi variantai sieke nuo 300 iki 346 ppm ir atitiko matavimu paklaidos ribas. Kure esantis dregnis mazina isskiriama siluma, nes jai isgarinti sunaudojama dalis degimo metu issiskiriancios silumos.

Isvados

1. Kad nebutu tersiama aplinka anglies monoksidu, pries kurenant pjuvenas butina isdziovinti bent iki 30 % dregnio.

2. Kadangi sieros oksidu deginiuose nenustatyta, galima teigti, kad is medienos perdirbimo imoniu tiekiamos pjuvenos yra svarios, be priemaisu.

doi: 10.3846/mla.2012.83

Literatura

An Energy Policy for the European Union. 1995. Com (95) 628 of 13, 12: 1-54.

Baltrenas, P.; Vasarevicius, S. 2003. Atmosferos apsauga silumineje energetikoje: monografija. Vilnius: Technika. 195 p.

Biokuro ir bioenergijos gamyba ir panaudojimas Lietuvoje. 1999. Mokslinis technologinis parkas "Nova". Kaunas.

Kyoto Proticol to the United Nations Framework Convention on Climate Change. 1997. UNFCCC (FCC/CP/1997/l7/Add.1, December 1997).

LR aplinkos ministro isakymas. 2001. Del ismetamu tersalu is dideliu kura deginanciu irenginiu normu ir ismetamu tersalu is kura deginanciu irenginiu normu LAND 43-2001 nustatymo. Vilnius. Nr. 486.

Nakciunas, M.; Plieskis, K. 2007. Skystuju degalu misiniu emisijos tyrimas, LZUU ZUI instituto ir LZU universiteto mokslo darbai 39(4): 52-59.

TESTO-350 instrukcija. 1997.

Tomas Alisauskas (1), Gintas Viselga (2), Algirdas Jasinskas (3)

(1,2) Vilniaus Gedimino technikos universitetas (3) Aleksandro Stulginskio universiteto Zemes ukio inzinerijos ir saugos institutas

El. pastas: (1)alisauskas.t@gmail.com; (2)gintas.viselga@vgtu.lt; (3)algirdas.jasinskas@asu.lt
COPYRIGHT 2012 Vilnius Gediminas Technical University
No portion of this article can be reproduced without the express written permission from the copyright holder.
Copyright 2012 Gale, Cengage Learning. All rights reserved.

 
Article Details
Printer friendly Cite/link Email Feedback
Title Annotation:Mechanics, Material Science, Industrial Engineering and Management/Mechanika, medziagu inzinerija, pramones inzinerija ir vadyba
Author:Alisauskas, Tomas; Viselga, Gintas; Jasinskas, Algirdas
Publication:Science - Future of Lithuania
Article Type:Report
Geographic Code:4EXLT
Date:Dec 1, 2012
Words:1215
Previous Article:Changes in energy demand for a partially glazed greenhouse/Energijos poreikiu kitimas is dalies istiklintame siltnamyje.
Next Article:Modelling a compliant-based precise positioning stage/ Auksto tikslumo pozicionavimo sistemos modeliavimas taikant besideformuojancius mechanizmus.
Topics:

Terms of use | Privacy policy | Copyright © 2018 Farlex, Inc. | Feedback | For webmasters