Разработка методов расчета технологии и оборудования пирогенетической переработки древесины в жидкие продукты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, доктор технических наук Грачев, Андрей Николаевич

• Грачев, Андрей Николаевич
• доктор технических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор технических наук Грачев, Андрей Николаевич

Глава Название Стр.

ВВЕДЕНИЕ

I СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НАУКИ И ТЕХНИКИ В 17 ОБЛАСТИ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

1.1 Термохимические методы переработки древесины

1.2 Механизм термического разложения древесины и основных её 19 составляющих

1.3 Существующие математические модели и подходы к 26 моделированию термического разложения древесины

1.4 Научные основы процесса термического разложения 32 древесины в режиме абляции

1.5 Аппаратурное оформление технологии пирогенетической 36 переработки древесины

Выводы

Постановка задачи исследований

II РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ 64 МОДЕЛИ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

2.1 Физическая картина процессов, протекающих при 64 пирогенетической переработке древесины

2.2 Формализация процессов, протекающих при 73 пирогенетической переработке древесины и отходов лесного комплекса

2.3 Обобщенная математическая модель термического 83 разложения древесины

2.3.1 Математическая модель термического разложения древесины 86 с учетом фильтрации продуктов пиролиза

2.3.2 Математическая модель термического разложения древесины 93 без учета фильтрации продуктов пиролиза

2.3.3 Математическая модель термического разложения с учетом 94 фильтрации продуктов пиролиза и дефектов каркаса

2.3.4 Математическая модель термического разложения древесины 98 в абляционном режиме

2.4 Математическая модель внешних взаимодействий 110 парогазовой смеси в реакторе при термическом разложении древесины

2.5 Математическая модель конденсации парогазовой смеси при 116 пирогенетической переработке древесины

2.6 Алгоритм расчёта обобщенной математической модели 125 пирогенетической переработки древесины

Выводы

III РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ И МЕТОДИК ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

3.1 Экспериментальное оборудование и методы для исследования 144 процесса термического разложения древесины

3.1.1 Экспериментальная установка для исследования процесса 144 термического разложения древесины

3.1.2 Экспериментальный стенд для исследования термического 148 разложения древесины при кондуктивном подводе тепла

3.1.3 Экспериментальная установка для исследования 157 коэффициента проницаемости при термическом разложении древесины

3.2 Экспериментальное оборудование и методы для исследования 160 термического разложения древесины в абляционном режиме

3.2.1 Экспериментальная установка для исследования термического разложения древесины в режиме механической абляции

3.2.2 Методика проведения экспериментов и обработки 165 экспериментальных данных при исследовании термического разложения древесины в режиме механической абляции

3.2.3 Методика определения коэффициента трения скольжения при 169 термическом разложении древесины в режиме абляции

3.3 Экспериментальная установка для исследования процессов 170 термического разложения древесины в условиях кипящего слоя и конденсации паров

Выводы ., * ■ п >.

IV МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ 176 ПРИ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ДРЕВЕСИНЫ

4.1 Анализ результатов математического моделирования и 177 эксперементальных исследований процесса термического разложения древесины при конвективном нагреве

4.2 Анализ результатов физического и математического 187 моделирования процесса термического разложения древесины при кондуктивном подводе тепла

4.3 Анализ результатов математического моделирования и 204 экспериментальных исследований процесса термического разложения древесины в режиме механической абляции

4.4 Результаты математического моделирования и 218 экспериментальных исследований процессов термического разложения древесины в условиях кипящего слоя и конденсации парогазовой смеси

4.5 Исследование свойств сырья и продуктов термического 232 разложения при пирогенетической переработке древесины Выводы

V ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ И АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ И ОТХОДОВ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА

5.1 Оценка маркетингового потенциала оборудования для 247 пирогенетической переработки древесины

5.2 Промышленная реализация технологии пирогенетической 251 переработки древесины в установках периодического действия ;!;

5.2.1 Установка для пирогенетической переработки древесины 251 периодического действия

5.2.2 Опытно - промышленная передвижная установка для 256 пиролиза древесных отходов

5.3 Промышленная реализация технологии пирогенетической 261 переработки древесины в установках непрерывного действия

5.3.1 Технологическая схема производственного комплекса 261 пирогенетической переработки древесины в жидкие продукты

5.3.2 Опытно-промышленная установка для термической 263 переработки древесины в жидкие продукты

5.3.3 Инженерная методика расчета реактора для термического 269 разложения древесины в режиме механической абляции

5.4 Результаты производственных испытаний опытно- 272 промышленной установки для термической переработки древесины в жидкие продукты

5.4.1. Результаты испытаний реактора абляционного пиролиза в 278 составе опытно-промышленной установки для термической переработки древесины в жидкие продукты

5.4.2 Результаты испытаний модуля газоочистки и конденсации в составе опытно-промышленной установки для термической переработки древесины в жидкие продукты 5.5. Оценка возможности использования продуктов пирогенетической переработки древесины 5.6 Технико-экономический анализ технологии и оборудования 297 для пирогенетической переработки древесины Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов расчета технологии и оборудования пирогенетической переработки древесины в жидкие продукты»

Актуальность темы Существенной проблемой лесопромышленного комплекса при существующем уровне его развития является низкая эффективность использования сырьевых ресурсов. Значительная доля древесной биомассы в процессе переработки выходит из производственного оборота в виде отходов лесозаготовок, лесопиления, деревообработки или вовсе оказывается непригодной для переработки с применением существующих технологий лесопиления. При уровне заготовки древесины 178 млн. м3 ежегодное количество только отходов деревообработки составляет более 70,чмлн. м . Постоянное недоиспользование расчетной лесосеки приводит к накоплению невостребованной низкокачественной древесины, большая часть которой ухудшает экологическую обстановку, приводит к деградации лесных насаждений и повышает пожарную опасность. С другой стороны, в связи с нестабильностью мировых цен на ископаемые энергоносители человечество все больше задумывается о вовлечении в сырьевую базу химических производств и топливно-энергетический комплекс альтернативных возобновляемых ресурсов, одним из которых является биомасса древесины. Однако использование биомассы в качестве топлива' и химического сырья в ряде случаев малоэффективно, ввиду того что она рассеяна по территории, имеет малую транспортную плотность и практически не приспособлена к существующей производственной инфраструктуре, ориентированной на потребление ископаемых ресурсов. Минимизировать негативное влияние данных факторов возможно с помощью предварительной децентрализованной переработки растительной биомассы в промежуточные продукты с более высокой плотностью, которые в дальнейшем могли бы »перерабатываться в крупных промышленных центрах с получением традиционных продуктов нефтехимии.

Пирогенетическая переработка - один из неселективных методов переработки древесной биомассы в твердые, жидкие и газообразные продукты. В зависимости от внешних условий и свойств сырья состав и количество продуктов термического разложения сильно изменяются, что, в свою очередь, влияет на эффективность термохимических процессов. Наибольший интерес при вовлечении древесного сырья в существующую инфраструктуру представляют жидкие продукты. Максимизировать выход жидких продуктов при термическом разложении древесины можно путем увеличения скорости нагрева и снижения продолжительности пребывания продуктов в зоне реакции, что требует существенной интенсификации процессов, происходящих при пирогенетической переработке древесины. Интенсификация процессов, протекающих при пирогенетической переработке древесины, открывает широкие перспективы в области повышения эффективности промышленной технологии и невозможна без глубоких теоретических знаний и новых методов расчета высокоэффективных технологий пирогенетической переработки.

Таким образом, • комплексное исследование процессов пирогенетической переработки древесины в жидкие продукты, разработка методов расчета технологических процессов и аппаратурного оформления производственных процессов пирогенетической переработки отходов лесного комплекса и низкотоварной древесины, а также совершенствование действующих и создание новых высокоэффективных ресурсо- и энергосберегающих технологий является актуальной задачей, имеющей важное значение для экономики.

Работа выполнена при поддержке: гранта Президента РФ № МК-2950.2007.3, гранта Всемирного банка в рамках конкурса «Инновации для устойчивого развития РТ», гранта по программе Старт № 09-4-Н4.4-0133.

Степень разработанности проблемы. Исследованию процессов и технологии пирогенетической переработки древесины посвящены работы В.Н. Козлова, В.И. Корякина, Н.И. Никитина, Н.И. Богдановича, Ю.Д. Юдкевича, IO.JI. Юрьева, С. Briens, F. Berruti, R. Graham, M. Gronli, M.J. Antal. Вопросы изучения кинетических механизмов термического j и | IVv * разложения древесины и ее компонентов были в центре внимания таких ученых, как А.Д. Кислицин, F. Thurner, С.А. Koufopanos, A. Broido, A Liden, и др. Моделированием процесса термического разложения древесины занимались С. Н. Bamford, P.S. Маа, J. Lede, С. Di Blasi, Н.С. Kung, E.G. Kansa. Изучением термического разложения древесины в интенсивных режимах с целью получения жидких продуктов занимались В.Н. Пиялкин , A.V. Brigewater, D. Meier, J. Lede, W. Prins, R.C. Brown.

Но, несмотря Has имеющийся значительный опыт и задел исследований в области пирогенетической технологии, в связи с высокой сложностью процессов, при современном уровне развития теории отсутствуют единые методы расчета процессов пирогенетической переработки древесины в интенсивных режимах, в жидкие продукты.

Цель работы состоит в исследовании совокупности процессов и разработке обобщенных методов расчета оборудования и технологий пирогенетической переработки древесины и отходов лесного комплекса в жидкие продукты.

В связи с этим в представленной работе были поставлены следующие задачи: • (/. провести теоретический анализ свойств древесины и физико-химических процессов, протекающих при термическом воздействии на древесину в общем и частных случаях с определением ключевых технологических направлений пирогенетической переработки; разработать обобщенную математическую модель технологических процессов, протекающих при пирогенетической переработке древесины; разработать алгоритм расчёта обобщенной математической модели пирогенетической переработки древесины;

У разработать экспериментальное оборудование и методики проведения экспериментов и • обработки данных при исследовании процессов, протекающих при пирогенетической переработке древесины; идентифицировать^ экспериментальным путем основные неизвестные характеристики и константы, необходимые для моделирования и количественной оценки процессов, протекающих при пирогенетической переработке древесины; определить основные физико-химические свойства продуктов пирогенетической переработки древесины; осуществить математическое моделирование и экспериментальные исследования процессов, протекающих при пирогенетической переработке древесины с определением основных зависимостей; разработать .методики расчета основных конструктивных характеристик оборудования и рациональных режимных параметров для реализации производственных процессов при пиролизе древесины; разработать технологические схемы и оборудование для промышленной реализации производственных процессов пирогенетической переработки древесины.

Научная повизиа. <.

1. Впервые разработана обобщенная математическая модель пирогенетической переработки древесины, учитывающая основные производственные стадии: термического разложения древесины при различных условиях реализации процесса и конденсации парой в составе парогазовых продуктов.

2. Разработан комплекс экспериментального оборудования и методик проведения исследований и обработки данных, позволивших определить основные закономерности и идентифицировать неизвестные параметры в ходе изучения процессов, протекающих при пирогенетической переработке древесины. • •

3. В результате ,> физического и математического моделирования определены зависимости основных режимных параметров при термической переработке древесины в режиме механической абляции при интенсивном подводе тепла и конденсации паров в составе парогазовой смеси. >

4. Впервые экспериментально определены коэффициент трения скольжения и оптимальная скорость смещения образца относительно поверхности нагрева, при которой обеспечиваются минимальные удельные механические затраты при термическом разложении древесины в режиме абляции.

5. Экспериментально определена зависимость коэффициента проницаемости системы древесина - уголь в процессе термического разложения. .

6. Проведено исследование состава и физико-химических свойств (химический состав, коэффициент кинематической вязкости, давление паров, плотность и др.) жидких продуктов термического разложения древесины.

7. Разработаны способ термической переработки древесины и оборудование для его осуществления, новизна которых подтверждена патентами (пат. РФ№2395559, № 74386).

Практическая ценность. На основании результатов исследования процесса термической переработки древесины и разработанных методик расчета стадий термического разложения древесины и конденсации паров появилась возможность * определять скорость процесса, выход продуктов, динамику температуры, плотности и давления в зависимости от гидродинамических условий, температуры и давления в реакторе, степени механического воздействия и параметров сырья. Разработан экспериментальный стенд и методика проведения экспериментов, которые позволяют определить. теплофизические характеристики и обеспечить комплексное исследование температуры, плотности, давления при кондуктивном термическом разложении древесины. Также разработан экспериментальный стенд и методика проведения на нем экспериментов и обработки экспериментальных данных для определения характеристик процесса термического разложения древесины в режиме абляции. Разработанные конструкция реактора абляционного пиролиза и методика его расчета могут быть использованы при проектировании производственных и комплексов термической переработки древесины. Обоснована возможность применения жидких продуктов быстрого пиролиза в качестве топлива для энергетического использования и в качестве сырья для химического производства. Разработана технология термической переработки древесины и ее аппаратурное оформление, внедрение которых позволит получить значимый экономический эффект за счёт обеспечения комплексного использования отходов и низкотоварной древесины.

Реализация работы. Результаты проведенных в работе исследований реализованы при создании конструкторских решений, методик расчета, конструкторской документации, паспортов и инструкций по эксплуатации оборудования для термической переработки древесины. По результатам исследований разработан ряд рекомендаций и конструкторских решений. Разработаны установка для энергетического использования древесных отходов, передвижная и стационарные промышленные установки для пиролиза древесины, производственный комплекс термической переработки древесины в жидкие продукты. Разработана и внедрена на ООО «Сабинский полидрев» и ГБУ «Учебно-опытное пригородное лесничество» опытно-промышленная установка для термохимической переработки низкокачественной древесины в жидкие продукты. Внедрение разработок позволило обеспечить переработку низкотоварной древесины и отходов лесопиления и деревообработки с суммарным экономическим эффектом в размере 3,36 млн. руб. в год.

Основные положения, выносимые на защиту.

Обобщенная математическая модель пирогенетической переработки древесины, учитывающая основные производственные стадии: термического разложения древесины при различных условиях реализации процесса и конденсацию паров в составе парогазовых продуктов.

Конструкции экспериментального оборудования для исследования процессов пирогенетической переработки древесины в различных режимах и методики проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных.

Результаты математического моделирования и экспериментальных исследований, полученные при изучении процессов пирогенетической переработки древесины и продуктов переработки.

Методы расчета производственных процессов: пиролиза древесины в различных режимах и способах организации процесса; термического разложения в режиме механической абляции; утилизации продуктов термической переработки.

Схемы и конструкции разработанных промышленных установок для пирогенетической переработки древесины и отходов лесного комплекса.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Наиболее существенные результаты, выносимые на защиту, относятся к пунктам 1, 2 паспорта специальности 05.21.05 - «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки»; к пунктам 11, 19 паспорта специальности 05.21.03 - «Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались: на IV Республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан», Казань, 2000 г.; Всероссийских научно-практических конференциях «Химико-лесной комплекс - проблемы и решения», Красноярск, 2002-2004 г.; Международной научно-технической конференции «Лес -2004», Брянск, 2004 г.; Международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях», 2002, 2004, 2005, 2007, 2009 гг.; Международной научной конференции «Энерго-' и ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства», Иваново, 2004 г.; IV Международном симпозиуме «Строение, свойства и качество древесины -2004», Санкт-Петербург, 2004 г.; Международных симпозиумах «Ресурсоэффективность и энергосбережение», Казань, 2005, 2006, 2009 гг.; региональных форумах "Лес и человек- Казань", Казань, 2006-2009 гг.; научно практической конференции «Проблемы использования и воспроизводства лесных ресурсов», Казань, 2006 г.; Международной научно-технической конференции "Энергетика 2008: инновации, решения, перспективы", г. Казань 2008 г.; Международной научно-технической конференции " Актуальные проблемы развития лесного комплекса", г. Вологда, 2004, 2008-2009 гг., II Всероссийской научно-технической конференции "Интенсификация тепломассообменных процессов, промышленная безопасность и экология", Казань, 2008 г.; Международной молодежной научной конференции "Тинчуринские чтения", г.Казань, 2009 г.; IV Всероссийской научно-практической конференции «Энергетика в современном мире», г. Чита, 2009; Международной научно-практической конференции "Биоэнергетика и биотехнологии - эффективное использование отходов лесозаготовок и деревообработки", г. Москва, 2009 г.; IV Международном конгрессе «Топливный Биоэтанол — 2009», Москва, 2009 г.; II Международном конгрессе-выставке «ЕвразияБио-2010», Москва, 2010 г.; Международном форуме возобновляемой энергетики, Санкт Петербург, 2010г.; Международном конгрессе "Биомасса: топливо и энергия", Москва, 2011г.;

Личное участие автора заключается в разработке основных идей диссертации, а также в постановке и решении задач теоретического, экспериментального и прикладного характера. Автором разработаны оригинальные методики и изготовлены экспериментальные стенды для исследования процессов термической переработки древесины; выполнены эксперименты и проведены промышленные испытания. Автору принадлежат основные идеи опубликованных в соавторстве и использованных в диссертации работ.

Публикации. По результатам выполненных исследований автором опубликовано 116 печатных работ, из которых 25 статей в журналах, рекомендуемых ВАК, и 9 патентов РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основное содержание изложено на 340 страницах машинописного текста и включает в себя 174 рисунков и 13 таблиц. Список литературы содержит 201 источник, из них 83 зарубежных авторов.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель исследований, отмечена научная новизна и практическая ценность работы. В первой главе «Современное состояние науки и техники в области пирогенетической ,.^переработки древесины» представлен анализ современного состояния науки и техники в области термической переработки древесины. Рассмотрены основные направления и классификация технологий термической переработки древесины. Проведен анализ существующих технологических схем процессов термической переработки древесины и рассмотрены конструктивные особенности ключевых элементов и основного оборудования в составе технологических схем. Рассмотрены теоретические основы процессов . и проанализированы основные подходы экспериментального исследования и математического моделирования процессов, протекающих при термическом разложении древесины, в различных режимах.

Во второй главе «Разработка обобщенной математической модели пирогенетической переработки древесины» проведен подробный анализ процесса, сформулированы основные допущения и на их основе разработана обобщенная математическая модель термической переработки древесины и алгоритм ее расчета.

В третьей главе «Разработка экспериментального оборудования и методик исследования процессов пирогенетической переработки древесины» представлено описание экспериментального оборудования и методик проведения экспериментов, применявшихся для изучения процессов термической переработки древесины. Для исследования процессов термического разложения были разработаны и использовались: экспериментальная установка для исследования термического разложения при конвективном подводе тепла, экспериментальный стенд для исследования динамики термического разложения, экспериментальный стенд для исследования процессов термического разложения древесины в условиях кипящего слоя и конденсации продуктов разложения и экспериментальный стенд для исследования термического разложения в режиме механической абляции.

В четвертой главе «Моделирование процессов, протекающих при пирогенетической переработке древесины» приведены результаты экспериментальных исследований термического разложения древесины и осуществлена проверка разработанных математических моделей на адекватность реальным процессам. Проведено математическое моделирование с целью определения рациональных технологических режимов и конструктивных характеристик оборудования для различных вариантов реализации процесса термической переработки, а также представлены результаты исследований свойств и характеристик продуктов термического разложения.

В пятой главе «Промышленная реализация результатов исследований и разработка технологий и аппаратурного оформления процессов пирогенетической переработки древесины и отходов лесного комплекса» на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны технологические схемы и инженерные методы расчета производственных процессов термической переработки древесины, представлены результаты промышленного внедрения разработанных установок и технологических схем, проведена оценка технико-экономической эффективности термической переработки древесины. Спроектированы передвижная и стационарная промышленные установки для пиролиза древесины и производственный комплекс термической переработки. В приложении приведены программы расчета математических моделей, результаты статистической обработки полученных данных, акты внедрения разработок в промышленность.

Заключение диссертации по теме «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки», Грачев, Андрей Николаевич

выводы

В результате проведённых теоретических и экспериментальных исследований процесса пирогенетической переработки древесины определены потенциальные пути развития и интенсификации процесса. Маркетинговый анализ и оценка рыночного потенциала технологии показали, что с точки зрения дальнейшей переработки, накопления, транспортировки и перспектив дальнейшего использования древесины в существующей инфраструктуре разрабатываемое оборудование эффективнее чем больший выход жидких продуктов оно обеспечит, кроме того наиболее востребованный в условиях современного лесного хозяйствования диапазон производительности установок находится на уровне 50-500 кг/ч.

С учетом этих особенностей был разработан ряд технологических схем и опытных установок для пирогенетической переработки древесины с утилизацией парогазовой смеси периодического и непрерывного действия. В ходе проектно-изыскательских работ была разработана, а впоследствии и изготовлена опытно-промышленная установка для термической переработки древесины в жидкие продукты. Как показали производственные испытания, выход жидких продуктов пиролиза в пересчете на сухую массу сырья составил 59%, а общая термическая эффективность процесса - 83,7%.

Проведенные испытания реактора выявили наиболее проблемную его часть -лопатки, которые обеспечивают прижим древесных частиц к горячей поверхности. Важным режимным параметром, влияющим на потребление электроэнергии, на дисперсность угля и качество получаемых жидких продуктов быстрого пиролиза, является частота вращения ротора реактора. В ходе проведенных испытаний рекомендовано значение скорости смещения частиц древесины относительно поверхности абляции не более 1,25 м/с. Также в ходе производственных испытаний определены основные режимные параметры и проблемные места модуля газоочистки и конденсации в составе опытно-промышленной установки для термической переработки древесины в жидкие продукты.

Проведенный технико-экономический анализ разработанного оборудования показал экономическую целесообразность его применения при переработке отходов лесопромышленного комплекса и древесины даже при небольших производительностях (на уровне 200 кг/ч). При рассмотрении проектов по пирогенетической переработке древесины необходимо учитывать возможности сырьевой базы и рассредоточенность биомассы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Существенной проблемой лесопромышленного комплекса является проблема низкой эффективности использования сырьевых ресурсов. Настоящая работа содержит в себе комплекс исследований направленных на разработку методов расчета технологии и оборудования для пирогенетической переработки данных ресурсов в жидкие продукты.

В результате проведенного аналитического обзора осуществлен анализ термохимических методов переработки древесины, существующих математических моделей и подходов к моделированию термического разложения древесины в различных режимах, рассмотрены основные кинетические модели и механизмы термического разложения компонентов древесины, а также рассмотрено современное состояние техники и технологии термической переработки древесины. На основе проведённых аналитических исследований сформулированы цель и основные задачи настоящей научной работы.

На основании анализа физической картины и формализации рассматриваемых технологических процессов разработано обобщенное математическое описание процесса пирогенетической переработки древесины. Согласно данной модели технологический процесс пирогенетической переработки древесины включает в себя основные стадии термического разложения и утилизации продуктов пиролиза. Причем модель термического разложения древесины рассматривается в рамках как внутренней (в масштабе частицы), так и внешней задач (в масштабах реактора) с учетом организации процесса. Модель утилизации продуктов пиролиза включает в себя модель вторичного термического разложения парогазовой смеси при движении в газоходах и модель конденсации паров. С учетом сложности внутренней задачи процесса термического разложения и многообразия возможных режимных параметров проработаны частные случаи данной части математической модели: термическое разложение с учетом фильтрации продуктов пиролиза, термическое разложение без учета фильтрации продуктов пиролиза, термическое разложение с учетом фильтрации продуктов пиролиза и дефектов каркаса и термическое разложение в абляционном режиме. С целью осуществления математического моделирования и для получения количественных численных решений математической модели сформулированы разностные аналоги дифференциальных уравнений и разработаны алгоритмы расчёта, на основе которых создана моделирующая программа в среде МаШСАО 14.

С целыо экспериментального исследования процессов, протекающих при пирогенетической переработке древесины, разработаны: комплекс экспериментального оборудования и методов проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных; экспериментальные установки для исследования процессов термического разложения древесины в отсутствие механического воздействия и в режиме механической абляции, экспериментальный стенд для исследования термического разложения древесины в условиях кипящего слоя и для исследования процесса конденсации паров в составе продуктов разложения; методы экспериментального определения пространственно-временного распределения плотности, давления и температуры при разложении с кондуктивным подводом тепла, методы обработки экспериментальных данных и определения коэффициента трения скольжения при термическом разложении в режиме механической абляции, а также методика определения коэффициента проницаемости системы древесина-уголь при термическом разложении древесины.

На стадии расчётно-экспериментального исследования процессов, протекающих при пирогенетической переработке древесины, и проверки на адекватность разработанной обобщенной математической модели проведены исследования процесса термического разложения при конвективном и кондуктивном подводе тепла, термического разложения древесины в режиме механической абляции и в условиях кипящего слоя, изучен процесс внешнего взаимодействия парогазовой смеси в реакторе и при движении в газоходах, исследован процесс конденсации паров при прямоточном движении парогазовой смеси с распыленным хладагентом, а также проведено исследование свойств сырья и продуктов термического разложения при пирогенетической переработке древесины. В ходе экспериментальных работ определена динамика температуры, плотности и давления при термическом разложении древесины в условиях кондуктивного и конвективного подвода тепла. Определен характер эволюции зоны термического разложения и влияние размера частицы. Проведены исследования коэффициента проницаемости системы древесина-уголь при термическом разложении древесины. Экспериментально установлена допустимость применения закона Дарси при моделировании процессов переноса парогазовой среды в древесине при термическом разложении. На основе экспериментальных данных и результатов математического моделирования определены Т-Р -функция состояния пористого каркаса и температурный предел распространения парогазовой смеси (Тн =200°С) при термическом разложении древесины. В ходе математического моделирования изучено влияние режимных параметров на профили скорости и парциальные концентрации продуктов пиролиза, а также установлено влияние удельного сечения дефектов каркаса/р на динамику профиля давления при термическом разложении древесины.

На стадии исследования процесса термического разложения древесины в режиме механической абляции был идентифицирован механизм процесса, определены значения коэффициента трения скольжения в процессе, получены зависимости скорости абляции древесины сосны при различных температурах, давлениях и частотах вращения диска, определены оптимальные удельные механические затраты на процесс, необходимые для расчета аппаратурного оформления процесса. В ходе математического моделирования установлено, что при толщине жидкого слоя интермедиата менее 100 мкм реагированием в слое можно пренебречь и выход жидких продуктов максимален (составляет 79 %).

При исследовании процессов термического разложения древесины в условиях кипящего слоя и конденсации продуктов термического разложения были получены опытные образцы пиролизной жидкости, осуществлена оценка распределения температуры по радиусу частицы, выявлено влияние плотности древесины, диаметра частицы и температуры реактора на кинетику процесса, а также влияние температуры и длины реактора на выход продуктов. В ходе исследования процесса конденсации паров в составе парогазовой смеси в спутном потоке распыленной жидкости были определены зависимости и характеристики гидравлического распыливания пиролизной жидкости, влияние режимных параметров (температура хладагента, содержание неконденсируемого газа) процесса конденсации на выход жидких продуктов и эффективность конденсации. С целыо однозначного определения математической модели были также проведены исследования необходимых физико-химических свойств пиролизной жидкости, полученной в результате термического разложения древесины. Определены состав жидких продуктов термического разложения, температурная зависимость коэффициента кинематической вязкости, зависимость давления смеси паров пиролизной жидкости и ряд других физико-химических характеристик. Удовлетворительная сходимость расчётных и опытных данных позволяет сделать вывод об адекватности разработанных математических моделей и методов расчета реальному процессу и о правомочности принятых допущений. Максимальное расхождение между расчетными и экспериментальными данными, полученными в идентичных условиях, составило не более 25 %.

В результате проведённых теоретических и экспериментальных исследований процесса пирогенетической переработки древесины определены потенциальные пути развития и интенсификации процесса в части промышленной реализации. Осуществленный маркетинговый анализ и оценка рыночного потенциала технологии показали, что с позиций дальнейшей переработки, накопления, транспортировки и перспектив дальнейшего использования древесины в разрабатываемом оборудовании наиболее эффективно обеспечить наибольший выход жидких продуктов, и то, что наиболее востребованный в условиях современного лесного хозяйствования диапазон производительности установок находится на уровне 50-500 кг/ч. На основе данного анализа был разработан ряд технологических схем и опытных установок для пирогенетической переработки древесины с утилизацией парогазовой смеси периодического и непрерывного действия. В ходе проектно-изыскательских работ была разработана, а впоследствии и изготовлена опытно-промышленная установка для термической переработки древесины в жидкие продукты. Как показали производственные испытания, выход жидких продуктов пиролиза в пересчете на сухую массу сырья составил 59%, а общая термическая эффективность процесса - 83,7%. На основании результатов проведенных испытаний рекомендовано значение скорости смещения частиц древесины относительно поверхности нагрева не более 1,25 м/с. Также в ходе производственных испытаний определены основные режимные параметры и проблемные места модуля газоочистки и конденсации в составе опытно-промышленной установки для термической переработки древесины в жидкие продукты.

Проведенный технико-экономический анализ разработанного оборудования показал экономическую целесообразность его применения при переработке отходов лесопромышленного комплекса и древесины даже при небольших производительностях (на уровне 200 кг/ч), кроме того, при рассмотрении проектов по пирогенетической переработке древесины необходимо учитывать возможности сырьевой базы и рассредоточенность биомассы.

В заключение в качестве основных результатов и выводов по работе можно представить следующие положения:

1. Проведен анализ современного состояния научных основ термической переработки древесины и сформулированы основные допущения процесса пирогенетической переработки древесины.

2. Разработана обобщенная математическая модель пирогенетической переработки древесины, учитывающая частные случаи термического разложения и конденсацию паров.

3. Разработаны алгоритм расчёта и моделирующая программа обобщенной математической модели термического разложения древесины.

4. Разработан комплекс экспериментального оборудования и методик проведения исследований и обработки данных, позволивших определить основные закономерности и идентифицировать неизвестные параметры в ходе изучения процессов, протекающих при пирогенетической переработке древесины.

5. Определены температурные зависимости коэффициента проницаемости при термическом разложении древесины, экспериментально установлено, что режим фильтрации парогазовой смеси в системе "древесина-уголь" соответствует закону Дарси .

6. Теоретически сформулирована и экспериментально определена Т-Р -функция разрушения каркаса при термическом разложении древесины.

7. Проведены исследования влияния скорости смещения, температуры поверхности нагрева и давления на образец на скорость термического разложения древесины в режиме механической абляции.

8. В ходе математического моделирования термического разложения древесины в режиме абляции установлено, что при толщине жидкого слоя интермедиата менее 100 мкм реагированием в слое можно пренебречь, а выход жидких продуктов максимален и составляет 79 %.

9. Проведены исследования коэффициента трения скольжения при термическом разложении древесины в режиме абляции, который колеблется в диапазоне 0,08 - 0,2.

Ю.Исследованы состав и физико-химические свойства (химический состав, коэффициент кинематической вязкости, давление паров, плотность и др.) жидких продуктов термического разложения древесины.

11. По результатам исследования разработаны и внедрены в производство, с суммарным экономическим эффектом 3,36 млн. руб., технологические схемы и аппаратурное оформление процессов пирогенетической переработки древесины, новизна которых подтверждена патентами РФ.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ л р - плотность (парциальная плотность), кг/м ;

Т- температура, °К; с-теплоемкость, Дж/кг К;

П- коэффициент пористости; е - порозность слоя ;

Пр - производительность, кг/час

Я - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К); - скорость, м/с

К-объем, м3;

Р - давление, Па; к - коэффициент проницаемости, м ; ц - динамическая вязкость, Па-с; Мрасх ' коэффициент расхода форсунки; У а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м -К); -коэффициент массоотдачи, м/с Л

Б -коэффициент диффузии, м /с

X - коэффициент теплопередачи, Вт/(м-К);

Е- энергия активации, Дж/моль;

К0 - предэкспоненциальный множитель, сек"1; константа скорости химической реакции, сек"1; КТепл - коэффициент теплопередачи Вт/(м -К);

К - коэффициент, учитывающий разрушение каркаса при термическом разложении; фактор Ватсона; ш-масса, кг; в- массовый расход , кг/сек; М- молекулярная масса, кг/моль;

АЛ - удельная теплота химической реакции, Дж/кг; х - доля прореагировавшей древесины, кг/кг; х, г ,1- координата, м; г - радиус, м;

Х-размер (параметр Максвелла-Боннела (2.150)-(2.152)), м;

Г - коэффициент формы;

I - размер/диаметр, м;

8 - площадь поперечного сечения , м2

Б - площадь поверхности , м2 - координата границы раздела фаз, м; стнах -поверхностное натяжение, н/м; кбдя - постоянная Больцмана, Дж/К; е - излучательная способность; т - время, сек л j, J - массовый поток, кг/м сек. Г - удельная поверхность , м2/м3 q - удельный тепловой поток, Вт/м2 <2 - количество теплоты, Дж

8 - толщина промежуточного слоя интермедиата ,мм

Ь,а- протяженность зоны разложения (коэффициенты прогонки), м г - удельная теплота парообразования, Дж/кг;

У,у - массовая доля, (массовый выход), кг\кг, (%);

X; ,Хг объемная/мольная доля компонента

1, а2, аз, а4-элементно-температурные коэффициенты в выражении (2.143) у -корневой угол факела,

С,Н,0- число атомов углерода, водорода и кислорода в молекуле Од-значение интеграла столкновений; £"12 -характеристическая энергия; т12 - характеристическая длина; ^-параметр полярности; Мдш, -дипольный момент, Дебай; п-показатель адиабаты; в -безразмерная плотность; Аг- критерий Архимеда; Ие-критерий Рейнольдса; Рг-критерий Прандтля; 8с- критерий Шмидта; \¥е- критерий Вебера; Ьр- критерий Лапласа.

Индексы

О - начальный;

1,2,3 - реакции первичного термического разложения;

4,5- реакции вторичного термического разложения;

32- объемно -поверхностный диаметр; др - древесина; г-газ; у-уголь; п - пар; с - смола; общ - общая; тв - твёрдая ун - унос; кр - критическая/ий; р - реактор; с - сопло, реак - реакции пов - поверхность ф - фазы ж - жидкость пр - пребывание см - смещения трм - термического/ий разл - разложение обр - образец пгс - парогазовая смесь хим - химический исп - испарение ср - средняя абл - абляция кип - кипение

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Грачев, Андрей Николаевич, 2012 год

1. Абдурагимов, И. М Процессы горения / И. М Абдурагимов, А. С. Андросов и др. Под ред. И. М.Абдурагимова // М.: Изд-во ВИПТШ МВД СССР, 1984. - 270с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. М.: Машиностроение, 2001. -920 с.3. . Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работыаппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем Л.: Химия, 1968

3. Багрова, Р. X. Исследование выходов продуктов пиролиза березы, сосны и ели в зависимости от различных конечных температур пиролиза Текст. / Р. X. Багрова. -Свердловск, -1953.-Уральский лесотех. Инс-т.-212с.

4. Басниев, К.С., Кочина, И.Н., Максимов, В.М Подземная гидромеханика. -М: Недра, 1993, -416 с.

5. Борисов, Г. С. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию Текст. / Г. С.Борисов,

6. В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополи. // -М.: Химия, -1991. -496с.

7. Боровиков, А. М. Справочник по древесине Текст. / А. М. Боровиков, Б. Н. Уголев. М.: Лесная пром-сть, -1989. - 296 с.

8. Бретшнайдер, С. Свойства газов и жидкостей. Инженерные методы расчёта. Текст. / С. Бретшнайдер // JL: Химия, -1966,-535с.

9. Бронзов, О. В. Древесный уголь: получение, основные свойства и области применения древесного угля Текст. / О.В. Бронзов, Г. К. Уткин, А.Н. Кислицин // -М.: Лесная промышленность, -1979. -137 с.

10. Бухман, C.B. Вспучивание частиц натуральных углей в процессе термической обработки Текст. / C.B. Бухман, Н.П. Крылова // Сб.: Проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики .-1972. -Вып. 8. С. 48-52.

11. Бойлс Д. Биоэнергия: технология, термодинамика, издержки. -М.: Агропромиздат, 1987.-152с.

12. Вайнштейн Э.Ф., Переработка биомассы и бедных органических полезных ископаемых высокоскоростным пиролизом, Научно-технический журнал «ВНТР» №1, 2007 г. Национальная Технологическая Группа

13. Валеев, И. А. Термическая переработка отходов деревообрабатывающих предприятий: Дис. . канд. тех. наук. -Казань, 2006.- 156 с.

14. Варгафтик, Н. Б. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов Текст. / Н. Б. Варгафтик, Л. П. Филлипов, А. А. Тарзиманов и др.-М.: Энергоатоиздат.-1990.-352с

15. Возобновляемая энергетика в России// отчет Международного энергетического агентства, 2003. -120с.

16. Гелетуха Г.Г. Обзор современных технологий сжигания древесины с целью выработки тепла и электроэнергии. Часть 2/ Г.Г Гелетуха,

17. Т.А. Железная // Экотехнологии и ресурсосбережение. 1999. - №6. -С. 3-11.

18. Гелетуха, Г. Г. Обзор технологий получения жидкого топлива из биомассы. Часть I Текст. / Г. Г. Гелетуха, Т. А. Железная // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2000. - № 2. - С. 3-10.

19. Гелетуха, Г.Г. Обзор современных технологий газификации биомассы Текст. / Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железная // Экотехнологии и ресурсосбережение. 1998. - № 2. - С. 21-29.

20. Головков С. И. Энергетическое использование древесных отходов Текст. / С.И. Головков, И.Ф. Коперин, В.И.Найденов // -М.: Лесн. пром-сть, -1987. -224с.

21. Гольдман Н.Л./ Обратные задачи Стефана Теория и методы решения. М.: Изд-во МГУ, 1999

22. Гордон Л. В., Скворцов С. О., Лисов В. И., Технология и оборудование лесохимических производств. 5 изд., М., 1988.-360с.

23. Гортышов Ю. Ф. Теория и техника теплофизического эксперимента Текст. / Ю. Ф. Гортышов, Ф. Н. Дресвянников и др. // Учеб. пособие для вузов. -М.: Энсргоатомиздат, -1985. -360 с.

24. Грачев, А. Н. Моделирование нестационарных процессов теплопроводности при термической обработке древесины Текст. / А. Н., Грачев, В. Н. Башкиров, Р. Г Сафин // ММТТ- 18.том 9.-Казань: -2005.-С.134.

25. Грачев, А. Н. Моделирование процесса сушки влажныхдревесных отходов отработанными газами котельных установок Текст. / А. Н. Грачев, Н. Ф. Тимербаев, Р. Г.Сафин. // Изв. вузов. Химия и химическая технология. -2006.-Т. 49. -Вып. 11. -С. 103106.

26. Грачев, А. Н. Пиролиз отходов деревообрабатывающих предприятий Текст. / А. Н. Грачев, И. А. Валеев, Р. Г. Сафин // Изв. вузов. Химия и химическая технология. -2006.-Т. 49. -Вып. 10. -С. 104-108.

27. Грачев, А.Н. Биомассу в жидкое топливо Текст. / А.Н. Грачев, Р.Г. Сафин // Ресурсоэффективность в Республике Татарстан. -2007. -№ 1. - С. 22-23.

28. Грачев, А.Н. Исследование быстрого пиролиза биомассы растительного происхождения/ А.Н. Грачев // Известия вузов химия и химическая технология.-2008.-Т. 51. -Вып. 12. -С. 110-113

29. Грачев, А.Н. Исследование быстрого пиролиза древесины в абляционнном режиме/ А.Н. Грачев, Р.Г. Хисматов, Р.Г. Сафин,Р.Г., В.Н.Башкиров //Известия Самарского научного центра РАН. -2008, Специальный выпуск.-С. 25-29

30. Грачев, А.Н. Исследование свойств жидкого продукта быстрого пиролиза отходов деревообработки/ А.Н. Грачев, Р.Г. Сафин, М.А. Таймаров, К.Х. Гильфанов, Д.В Тунцев // Проблемы энергетики. -2009.-№ 11-12.-С. 21 -25.

31. Грачев ,А.Н. Математическая модель термического разложения древесины/Сафин Р.Г., Канарский A.B., Сабиров А.Т., Хисматов Р.Г// Известия вузов. Проблемы Энергетики, 2010. №6, -С. 79-85.

32. Грачев, А.Н. Технология быстрого пиролиза при энергетическом использовании низкокачественной древесины/ А.Н. Грачев, В.Н. Башкиров, И.А. Валеев, Р.Г. Хисматов, A.A. Макаров, Д.В Тунцев //

33. Энергетика Татарстана. 2008. - № 4(12). - С.16 - 20.

34. Грачев, А.Н. Экспериментальные исследования скорости убыли массы древесины в процессе абляционного пиролиза /Р.Г. Сафин,Р.Г. Хисматов, A.A. Макаров //Известия вузов. «Лесной журнал», 2009, №4.-С. 116-122

35. Дрейпер, П. Прикладной регрессионный анализ Текст. / П. Дрейпер, Г. Смит. // М.: Статистика, -1973.- 392с.

36. Дытнерский, 10. И. Процессы и аппараты химической технологии. Текст. / 10. И. Дытнерский // Изд. 3-е. В 2-х кн.: Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. М.: Химия, 2002,-368с.

37. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1992. — 672 с.

38. Иоффе, И. Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии / И. Л. Иоффе // Л.: Химия,- 1991. - 352 с.

39. Исаев С. И. Теория тепломассообмена Текст. / С. И. Исаев, И. А. Кожинов, и др.; Под ред. А. И. Леонтьева // -М.: Высш. школа, -1979. -495 с.

40. Исхаков, Т. Д. Энерго и ресурсосбережение при утилизации отработанных шпал методом пиролиза : автореф. Дис. . канд. техн. наук / Т.Д. Исхаков. Казань., 2008. - 152 с.

41. Калиткин, H.H. Численные методы Текст. / H.H. Калиткин //1. М.: Наука, -1978.-512с.

42. Канторович, Б. В. Основы теории горения и газификации твердого топлива Текст. / Б. В. Канторович // М.: Изд. АН СССР, 1958. -598 с.

43. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химических технологий Текст. /А. Г Касаткин // М.: Химия -1971.-784с.

44. Кислицын, А. Н. Пиролиз древесины. Химизм, кинетика, продукты, новые процессы Текст. / А. Н. Кислицын // -М.: Лесн. пром-сть, -1990. -312с.

45. Коверницкий, И. Н. Комплексная химическая переработка древесины: Учебник для вузов Текст. / И. Н. Коверницкий, В. И. Комаров, С. И. Третьяков, и др. // Архангельск: Арханг. ГТУ, -2002. - 347с.

46. Коган, В. Б. Гетерогенные равновесия Текст. / В. Б. Коган // -Д.: Химия, -1968. -432с.

47. Козлов, В.Н. Технология пирогенетической переработки древесины Текст. / В. Н. Козлов, А. А. Нивицкий // -Л.: Гослесбумиздат, 1954. - 456с.

48. Корякин, В. И. Термическое разложение древесины/ В. И.Корякин // Л.: Гослесбумиздат, -1962. -678 с.

49. Крестовников А.Н., Вигдорович В.И. Химическая термодинамика. — М.: Металлургия, 1973. 250 с

50. Кречетов, И. В. Сушка древесины Текст. / И. В. Кречетов // -М.: -1997.-532 с.

51. Кречетов, И. В. Сушка древесины топочными газами Текст. / И. В. Кречетов, // М., 1961. -270с.

52. Кутателадзе, С. С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. Текст. / С. С. Кутателадзе

53. М: Энергоатомиздат, 1990.- 367 с.

54. Кухлинг, X. Справочник по физике Текст. / X. Кухлинг. // М.: Мир, 1982.- 520с.

55. Лащинский, А. А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: справочник Текст. / А. А. Лащинский, А. Р. Толчинский. // Л.: Машиностроение, 1970 . - 752с.

56. Лопатин, А. Н. Исследование некоторых вопросов пиролиза гемицелюлозы.: Дис. канд. тех. наук. Ленинград, 1969. - 105с.

57. Лыков, А. В. Теория сушки Текст. / А. В. Лыков. // М.: Л.: Госэнергоиздат.- 1950.-416 с.

58. Мазуркин П.М., Скорикова Л.А. Динамика температуры горения древесных опилок при испытании сжиганием // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 7. -С. 58-61.

59. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений, рациональных предложений // М.: Экономика, -1977. - 60 с.

60. Мигай, В. К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования Текст. / В. К. Мигай // Л.: Энергоатомиздат, -1987,- 264 с.

61. Михеев М.А., Основы теплопередачи. Госэнергоиздат, 1949

62. Муштаев, В. И. Сушка дисперсных материалов Текст. / В. И. Муштаев, В. М Ульянов. // М.: Химия, 1988.-352с.

63. Навалов, Л. Т. Тепло и массоперенос в газах Текст. / Л. Т. Навалов // М.: Энергия, -1968. - 650 с.

64. Никитенко, Л. И. Термические методы переработки отходов Текст. / Л.И. Никитенко. // -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1982.-250 с.

65. Никитин, Н. И. Химия древесины и целлюлозы Текст. / Н. И.

66. Никитин. // -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962.-250с.

67. Основные положения Энергетической стратегии России на период до 2020 года (вторая редакция) // Прил. к обществ, дел. журн. «Энергетическая политика». -М.: ГУПИЭС, -2000.

68. Основы практической теории горения Текст. / Под ред. В.В. Померанцева, 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, 1986.- 312с.

69. Пажи, Д. Г. Основы техники распиливания жидкостей Текст. / Д. Г.Пажи, В. С. Галустов. // -М.:Химия. -1984. -266с.

70. Пальгунов, П. П. Утилизация промышленных отходов Текст. / П. П. Пальгунов, М. В Сумароков. // — М.: Стройиздат, 1990.352 с.

71. Пат. 2256686 Российская Федерация, МПК7 С 10 В 1/04, 53/02. Углевыжигательная печь Текст./ Сафин Р.Р, Сафин Р.Г., Башкиров В.Н., и др.; заявитель и патентообладатель ООО НТЦ РТО.- № 2004108939/15; заявл. 25.03.2004; опубл. 20.07.2005, Бюл. № 20. -6 с.

72. Пат. № 2150483 Российская Федерация, МПК7 С10В53/02, 1/04 Устройство для получения древесного угля / Ягодин В.И.ДОдкевич Ю.Д.,Свирин Л.В.-№ 99116075/12, заявл. 26.07.1999 опубл. 10.06.2000.

73. Пат. № 2281313 РФ, МПК С10В53/02 Абляционный реактор/ Стеблинин А. Н., Лисицкий А. А., Зубанов В. В., Исакова О. А.,

74. Стеблинин Н. А.- № 2005105170/15, Заявл . 24.02.2005, Опубл. 10.08.2006.

75. Пат. № 74914 Российская Федерация, МПК7 С10В1/04, Устройство для получения угля/ Самойленко С. А., Юрьев Ю. Л., Мехренцев А. В. Жевлаков А. Н. -№2008106598/22, Заявл. 20.02.2008, Опубл. 20.07.2008.

76. Патанкар С.В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. -М.: Энергоатомиздат, 1984.

77. Патанкар С.В. Численное решение задач теплопроводности и конвективного теплообмена при течении в каналах -М.: Изд. МЭИ, 2003. -312с.

78. Перелыгин, JI. М. Строение древесины Текст. / Л. М. Перелыгин // М.: АН СССР. -1954. -200с.

79. Периков, Э. К. Проведение и обработка экспериментов в теплоэнергетике Текст./ Э. К Периков, Э. К. Арекилян, Г. П. Киселев, А. В. Андрюшин.-М.: МЭИ, -1984.- 64 с .

80. Перспективы использования в Украине современных технологий термохимической газификации и пиролиза биомассы / Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железная, И.И. Борисов, A.A. Халатов / / Пром. теплотехника. -1997. Т. 19, №4-5. - С. 115-120.

81. Пижурин, А. А. Основы научных исследований в деревообработке Текст. / А. А. Пижурин // -М.: ГОУ ВПО МГУЛ, -2005. -305 с.

82. Пиролиз углеводородного сырья/Мухина Т. Н., Барабанов Н. Л., Бабаш С. Е. и др. М.: Химия, 1987,240 с.

83. Пиялкин В.Н., Грязнов С.Е., Цыганов Е.А., Чалова A.B., Соколов О.М., Богданович Н.И. Технические и экономические аспекты термохимических методов получения жидкого топлива издревесного сырья. // Лесной журнал, 2001, № 4. С. 94 - 95.

84. Пиялкин, В. Н. Научные основы и технология скоростного пиролиза древесного сырья: Дис. док. тех. наук. С-П, 1997 - 650 с.

85. Плановский, А. Н. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности Текст. / А.Н. Плановский, В. И. Муштаев, В. М. Ульянов М.: Химия, -1979 - 288 с.

86. Помарников, Ф. В. О необходимости использования вторичного древесного сырья Текст. / Ф. В. Помарников //Лесная промышленность. -1998. №3, -С. 5-6.

87. Померанцев, П. Р. Горение топлив. Текст./ П.Р. Померанцев // Промышленная энергетика.-1985.-№2.-18с

88. Рамм В.М. Абсорбция газов. — М.: Химия. 1976. — 655с

89. Распыливание жидкостей / Ю.Ф. Дитякин и др.. М.: Машиностроение, 1977. - 208с.

90. Рассев, А. И. Сушка древесины. Текст. / А. И. Рассев. // Изд . 4-е.-М.: МГУЛ , 2000.

91. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей. Справочное пособие Текст. / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд // Л.: Химия, -1982.-592 с.

92. Рихтмайер, Р. Д. Разностные методы решения краевых задач. Текст. / Р. Д. Рихтмайер, К. Нортон // -М.: Мир, -1972.-420 с.

93. Романков, П. Г. Массобменные процессы химической технологии. Текст. / П. Г. Романков, Н. Б. Рашковская, В. Ф. Фролов // Л.: Химия, -1975. - 336 с.

94. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. 616 с.

95. Самарский, А. А. Устойчивость разностных схем Текст. / А. А. Самарский, А. В. Гулин // М.: Наука, -1973. -285 с.

96. Сафин, Р. Г. Технологические процессы и оборудованиедеревообрабатывающих производств: Учеб. пособие Ч. II. Текст. / Р. Г. Сафии. // Казань: Казан, гос. техн. ун-т., -2000. -400с.

97. Сафин, Р. Г. Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств: Учеб. пособие Ч. I./ Р. Г. Сафин. // Казань: Казан, гос. техн. ун-т., -2000. -350с.

98. Семенов, Н. Н. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности Текст. / Н. Н. Семенов // -М., Изд-во АН СССР, -1958. 686 с.

99. Славянский А.К., Медников Ф. А. Технология лесохимических производств. М.: Лесная пром-сть, 1970. 392 с.

100. Справочник по пыле- и золоулавливанию/ Под ред. Русанова A.A. — М.: Энергоатомиздат. 1983 312 с.

101. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей // -М.: Наука, 1972.-720с.

102. Страус В. Промышленная очистка газов: Пер. с англ. — М. Химия, 1981. 61С с, ил.

103. Суханов, B.C. Роль биоэнергетики в повышении эффективности работы лесопромышленного комплекса России Текст. / B.C. Суханов // Лесной вестник. 2010. - №4. - с. 5-12.

104. Суханов журнал лесной вестник

105. Теплотехника: Учеб. для вузов / А. П. Баскаков. Б. В Берг. О. К. Витт и др.; Под ред. А. П. Баскакова- 2-е изд., перераб. М.: Энергоагомиздат, 1991.- 224 с: ИЛ.

106. Теплотехника: Учеб. для вузов/В.Н. Луканин, М.П Шатров, Т34 Г.М. Камфер и др.; Под ред. В.Н. Луканина. — 2-е изд., перераб. — М: Высш. шк, 2000.— 671 с: ил.

107. Теплотехнический справочник Текст. // М.:Энергия, -1975. Т-1 -744 с.

108. Туманов, Ю. Н. Плазменный пиролиз твердых бытовых отходов. Текст. / Ю. Н. Туманов, А. Ф. Галкин, В. Б. Соловьев // Экология и промышленность Росси.-1999.-№2. -С. 8-11.

109. Уголев, Б. Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения Текст. / Б. Н. Уголев // М.: Лесная пром-сть. -2001. -340 с.

110. Уонг X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров: Пер. с англ. / Справочник. — М.: Атомиздат, 1979. — 216 с

111. Фенгел, Д. Древесина (химия, ультраструктура, реакции) Текст. / Д. Фенгел., В. Вегене; пер. с анг.; Предисловие А. А. Леоновича // Под ред. д.т.н., проф. А.А.Леоновича М.: Лесная пром.-ть, -1988. -512с.

112. Франк-Каменецкий, Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике Текст. / Д. А. Франк-Каменецкий // -Изд.2.е. М., «Наука», -1967. -490 с.

113. Хиематов, Р.Г. Исследование процесса быстрого контактного пиролиза Текст. / Р.Г. Хиематов, А.Н. Грачёв // Материалы конкурса студенческих научно-исследовательских работ Казань: изд-во Казан. Гос. Технол. Ун-та, 2007.-С 276-278.

114. Юдкевич Ю.Д. Получение химических продуктов из древесных отходов / Ю.Д.Юдкевич, С.Н. Васильев,. В.И. Ягодин. СПб: СПбЛТА, 2002. - 84 с

115. Юренева, В. Н. Теплотехнический справочник Текст. / В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева // Энергия, -1976. Т.2. -896 с.

116. Ahnger A., Graham R.G. Liquid Biofuel for Diesel Power Production : a Techno-Economic Assess-mentA'Proc. of the 9th Europ. Bioenergy Conf.,

117. Copenhagen, Denmark, 24-27 June, 1996. Per-gamon, 1996. - Vol. 3. -P. 1614-1619

118. Alves, S. A Model for Pyrolysis of Wet Wood Text. / S. Alves, J. L. Figueiredo //Chemical Engineering Science. -1989.-44(12). -P. 28612869.

119. Antal, M. J. Biomass Pyrolysis: A Review of the Literature -Carbohydrate Pyrolysis, Advances in Solar Energy Text. / K. W. Boer, J. A. Duffie // American Solar Energy Soc., Boulder, CO. Part 1 -1982.-Vol. 1,P. 61- 111.

120. Babu, BV and AS Chaurasia, 2002(a). Modeling & Simulation of Pyrolysis: Effect of Convective Heat Transfer & Orders of Reactions. Proceedings of International Symposium & 55th Annual Session of IIChE (CHEMCON-2002). Hyderabad: OU, December, 19-22.

121. Bamford, C.H., J. Crank, and D.H. Malan. The combustion of wood. Part I. Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, 1946, University of Cambridge, UK., pp. 166-182.

122. Biochar and Sustainable Agriculture, Schahczenski, Jeff, A Publication of ATTRA—National Sustainable Agriculture Information Service, 02/2010, Number IP358, p.1-12, (2010)

123. Biomass fast pyrolysis, Bridgwater A.V. Review paper, Thermal science: vol. 8(2004), no. 2, pp. 21-49.

124. BioTherm. 1999. BiothermTM A system for continuous quality, fast pyrolysis bio oil. Fourth Biomass Conference of the Americas, Oakland, California. September. 1999.

125. Bradbury, A, Y Sakai and F Shafizadeh, 1979. Journal of Applied Polymer Science, 23: 3271.

126. Bramer E.A., Holthuis M.R. and Brem G., A novel thermogravimetric vortex reactor for the Determination of the primary pyrolysis rate ofbiomass, Proceedings Conference on Science in Thermal and Chemical Biomass Conversion, Vancouver, September 2004.

127. Bridgwater A. V., Czernik S., Piskorz J., An Overview of Fast Pyrolysis Technology, in:Progress in Thermochemical Biomass Conversion (Ed. A. V. Bridgwater), Blackwell, Oxford, UK, 2001, pp. 977-997

128. Bridgwater A. V., Humphreys C.L., Dowden K. PyNe is the Pyrolysis Network//Ibid.-P. 1571 1574.

129. Bridgwater A. V., Peacocke G. V., Fast Pyrolysis Processes for Biomass, Sustainable and Renewable Energy Reviews, 4 (1999), 1, pp. 1-73

130. Bridgwater A. V., The Status of Fast Pyrolysis of Biomass in Europe / / Proc. of the 10-th Europ. Bioenergy Conf., Wurzburg, Germany, 8-11 June, 1998.-CARMEN, 1998.-P. 268-271.

131. Bridgwater A.V. Biomass Pyrolysis System De-sign//Proc. of the 8th Europ. Bioenergy Conf., Vienna, Austria, 3-5 Oct., 1994. Vol. 2. - P. 1591-1602.

132. Bridgwater A.V. Biomass Pyrolysis Technologies//Proc. of the 5th Europ. Bioenergy Conf., Lisbon, Portugal, 9-13 Oct., 1989. Elsevier, 1989. -Vol.2. - P. 489-496.

133. Bridgwater A.V., Renewable Energy World / January-February, 2001, p.67

134. Bridgwater, A. V., Maniatis, K., The Production of Biofuels by the Thermochemical Processing of Biomass, in: Molecular to Global Photosyn the sis (Eds. M. D. Archer, J. Barber), ICPress, London, UK, 2004, pp. 521-612

135. Bridgwater, A.V. Biomass fast pyrolysis Text. / A.V. Bridgwater // Thermal Science.- 2004 -№8. -P. 17-45.

136. Bridgwater, A.V. Renewable fuels and chemicals by thermal processing of biomass Text. / A.V. Bridgwater // Chem EngJ.-2003.91:87-102.

137. Bridgwater, A.V. Thermal conversion of biomass and waste: the status. Proc. of Conference "Gasification: the Clean Choice for Carbon Management"Text. / A.V. Bridgwater // Noordwijk, the Netherlands. -2002. pp. 1-25.

138. Broido, A, M Evett and С Hodges, 1975. Carbohydr. Res., 44: 267.

139. Browning, B. L. The Chemistry of Wood Text. / Intersci. Publ., New York, London. -1963.

140. Chen M. M. Analytical Studv of Laminar Film Condensation. — «Trans. ASME, J. Heal Transfer», 1961, v. 83C, p. 46.

141. Cote, W. A. Wood Ultrastructure in Relation to Chemical Composition, In: The Structure, Biosynthesis, and Degradation of Wood Текст. / F. A. Loewus, V. С Runeckles Eds. // Plenum Press, New York, London. -1977. pp. 1—44.

142. Czernik, S. Overview of applications of biomass fast pyrolysis oil Text. / S. Czernik, A. Bridgwater // Energy Fuels. 2004. - Vol. 18. -P. 590-98.

143. Czernik, S., Johnson, D., Black, S., Stability of Wood Fast Pyrolysis Oil, Biomass and Bioenergy, 7 (1994), pp. 187-192

144. Demirbas, A. Biomass resource facilities and biomass conversion processing for fuels and chemicals Text. / A. Demirbas. Energy conversion and Management. -2001. -42. P. 1357-1378.

145. Di Blasi Colombia, Heat transfer mechanisms and multi-step kinetics in the ablative pyrolysis of cellulose

146. Di Blasi, C, 1993. Analysis of convection and secondary reaction effects within porous solid fuels undergoing pyrolysis. Combustion Science Technology, 90:315-339.

147. Di Blasi, C. "Heat, momentum and mass transport through ashrinking biomass particle exposed to thermal radiation." Chemical Engineering Science. -1996. -51(7). -P. 1121-1132.

148. Diebold, J. P. and ScaHill, J. in Fundamentals of Termochemikal Biomass Conversion Text. / J. P. Diebold, J ScaHill // YMCA of the Rockies, Estes Park. -1982.

149. Diebold, J.P., Scahill, J.W., 1997, Improvements in the Vortex Reactor Design, Developments in thermochemical biomass conversion, ed. by A.V. Bridgwater, Blackie Academic &Professional, pp. 242-252.

150. Elliott, D., Water, Alkali and Char in Flash Pyrolysis Oils, Biomass and Bioenergy, 7 (1994), pp. 179-185

151. Elliott, D.C. and Baker, E.G. (1987) Hydrotreating biomass liquids to produce hydrocarbon fuels, in Energy from Biomass and Waste X, Institute of Gas Technology, Chicago, pp. 765-784.

152. Era, V. and Hannula, J. 1974, Pap. Puu 56, pp. 489—496

153. Fast pyrolysis of wood: direct measurement and study of ablation rate, Jacques Lede, Janis Panagopoulos, Laboratoire des Sciences du Genie Chimique, CNRS-ENSIC, 1, rue Grandville, France

154. Freudlung, B. Modelling of heat and mass transfers in wood structures during fire. Fire Safe J., 20: 39-69.

155. Fusion-like behaviour of wood pyrolysis Text. / J. Lede [et al.] // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2003. -Vol. 70, issue 2. fflP. 601-618.

156. Galgano, A. and C. Di Blasi. Modelling wood degradation by theunreacted-core-shrinking approximation. Ind. Eng. Chem. Res., 2003, 42: 2101-2111.

157. Gronli, M.G. and Melaaen, M.C. (2000). "Mathematical model for wood pyrolysis -comparison of experimental measurements with model predictions. Energy and Fuels 14(4): 791-800.

158. Gust, S., Nieminen, J-P., Nyronen, T., Forestera™ Liquefied Wood Fuel Pilot Plant, in: Pyrolysis and Gasification of Biomass and Wastes (Ed. A. V. Bridgwater), CPL Press,Newbury, UK, 2003, pp. 169-174.

159. Hayes, M. H. Biochar and biofuels for a brighter future. Nature, Volume 443(7108), p.144-144, (2006)

160. Kansa, E.J., H.E. Perlee and R.F. Chaiken. Mathematical model of wood pyrolysis including internal forced convention. Combust. Flame, 1977, 29: 311-324.

161. Keech, O., Carcaillet C., Nilsson, M. C. Adsorption of allelopathic compounds by wood-derived charcoal: The role of wood porosity. Plant and Soil, Volume 272(1-2), p.291-300, (2005)

162. Kung, H.C. A mathematical model of wood pyrolysis. Combust. Flame, 1972, 18: 185-195.

163. Lede J, et al. Fast pyrolysis of wood: direct measurement and study of ablation rate// Fuel. -1985. 64. -p.1514-1520.

164. Liden, A.G. A Kinetic Model for the Production of Liquids From the

165. Flash Pyrolysis of Biomass Text. / A. G. Liden, F. Berruti, D. S. Scott // Chemical Engineering Communications. -1988. -65. -P. 207221.

166. M. Bellais, K.O. Davidsson, T. Liliedahl, K. Sjostrom, and J.B.C. Pettersson. Pyrolysis of large wood particles: a study of shrinkage importance in simulations. Fuel, 82(12):1541-1548, 2003.

167. M. Gronli, G. Varhegyi, and C. Di Blasi. Thermogravimetric analysis and devolatilization kinetics of wood. Ind. Eng. Chem. Res., 41(17):4201-4208, 2002.

168. Maa, P. Influence of particle sizes and environmental conditions on high temperature pyrolysis of cellulosic material Text. / P. Maa, R. Bailie // Combustion Science and Technology. -1973.- №7.-P. 257269.

169. Matsumota, T., T. Fujwara and J. Kondo. Nonsteady thermal decomposition of plastics. (Int.) Combust., 1969, 12: 515-524.

170. McKendiy, P. Energy production from biomass overview of biomass. Bioresource Technol. -2002. Part 2. -83. -P. 37-46.

171. Meier, D, New ablative pyrolyser in operation in Germany Text. / D. Meier, S. Schoell // PyNe Newsletter, Issue 17, -2004.

172. Meier, D., Scholze, B., Fast Pyrolysis Liquid Characteristics, in: Biomass Gasification and Pyrolysis, State of the Art and Future Prospects (Eds. M. Kaltschmitt, A. V. Bridgwater),CPL Press, Newbury, UK, 1997, pp. 431441

173. Oasmaa, A. A guide to physical property characterization of biomass-derived fast pyrolysis liquids/ Oasmaa, A., Peacocke, C//Technical research center of Finland, 2001.-100p.

174. Oasmaa, A., Czernik, S., Fuel Oil Quality of Biomass Pyrolysis Oils -State of the Art for the End-Users, Energy & Fuels, 13 (1999), pp. 914921

175. Olivier Boutin, Monique Ferrer, Jacques Lede. Flash pyrolysis ofcellulose pellets submitted to a concentrated radiation: experiments and modeling

176. Park, W.C. Numerical study of thermal decomposition and pressure generation in charring solids undergoing opposed-flow flame spread Text. / W.C. Park, A. Atreya, H.R. Baum // Proceedings of the Combustion Institute. -2007. 31 II. -P. 2643-2652.

177. Peacocke G.V.C., Bridgwater A.V. Production of liquids in High Yields by Ablative Fast Pyrolisis//Proc. of the 8th Europ. Bioenergy Conf., Vienna, Austria, 3-5 Oct., 1994. Vol. 3. - P. 1749-1756.

178. Peacocke, G. Ablative plate pyrolysis of biomass for liquids Text. / G. Pea- cocke, A. Bridgwater // Biomass and Bioenergy. 1994. - Vol. 7, issues 1-6. - P. 147-154.

179. Peacocke, G. V. C., Bridgwater, A. V., Ablative Fast Pyrolysis of Biomass for Liquids: Results and Analyses, in: Bio-Oil Production and Utilisation (Eds. A. V. Bridgwater, E. H. Hogan), CPL Press, Newbury, UK, 1996, pp. 35-48

180. Perry's Chemical Engineers Handbook / Robert H. Perry, Don W. Green. 7th edition. McGraw Hill. 1999.

181. Paul J. Dauenhauer, Joshua L. Colby, Christine M. Balonek, Wieslaw J. Suszynski and Lanny D. Schmidt Reactive boiling of cellulose for integrated catalysis through an intermediate liquid //Green Chem., 2009, 11,-P. 1555-1561.

182. Power generation using fast pyrolysis liquids from biomass Text. / D. Chiaramonti [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. Vol. 11, issue 6. - P. 1056-1086

183. Prakash, N. Advances in Modeling and Simulation of Biomass Pyrolysis Text. / N. Prakash, T. Karunanithi // Journal of Applied Sciences Research. -2009. 2(1): -P. 1-27.

184. Prins W., Wagenaar B.M. Review of the Rotating Cone Technology for Flash Pyrolysis of Biomass//Proc. of the Intern. Conf. on Gasification and Pyrolysis of Biomass, Stuttgart, Germany, 9-11 Apr., 1997. P. 316-326

185. Robson, A,, 25 tpd Border Biofuels/DynaMotive Plant in the UK, PyNe Newsletter, 11 (2001), Aston University, Birmingham, UK, pp. 1-2

186. Rohsenow W. M. Heat Transfer and Temperature Distribution in Laminar Film Condensation. — «Trans. ASME», 1956, v. 78, p. 1645.

187. Rosai C, Trebbi G., Pedrelli G. Experiences on Production and Combustion of Bio-Oils from Biomass Advanced Pyrolysis Process//Ibid. — Vol. 1. —P. 308-312.

188. Shafizadeh, F. Introduction to pyrolysis of biomass. J. Anal. Apllied Pyro., 1982,3:283-305.

189. S. Tang, R. C. Williams Antioxidant Effect of Bio-Oil Additive ESP on Asphalt Binder/ Proceedings of the 2009 Mid-Continent Transportation Research Symposium, Ames, Iowa, August 2009.

190. Soltes, E. J., Lin, J.-C. K., Hydroprocessing of Biomass Tars for Liquid Engine Fuels, in: Progress in Biomass Conversion (Eds. D. A. Tillman, E. C. Jahn), Academic Press, New York, 1984, pp. 1-69

191. Steven Gust. Flash Pyrolysis Oil as Light Fuel Oil Replacement//Bioenergia. 19. - № 2. - P. 34-35.

192. Svenson, J. JBC Pettersson and KO Davidsson, 2004. Fast Pyrolysis of the Main Components of Birch Wood Text. / J. Svenson, JBC Pettersson,

193. KO Davidsson // Combustion Science and Technology. -2004. -176 (56). -P. 977-990

194. Thurner, F Kinetic Investigation of Wood Pyrolysis Text. / F. Thurner, U. Mann // Industrial and Engineering Chemical Process Design and Development. -1981. -20. -P. 482-488.

195. Tinney, E.R. The combustion of wooden dowels in heated air. 10th International Symposium on Combustion, August 17-21, 1965, The combustion institute, Pittsburgh, pp. 925-930.

196. Venderbosch, R.H., Prins, W. (2010) Fast pyrolysis technology development. In: Biofuels, Bioproducts and Biorefining (p 178-208). Published Online: 19 March 2010

197. Villermaux, J., B. Antoine, J. Lede and F. Soulignac. A new model for thermal volatilization of solid particle undergoing fast pyrolysis. Chem. Eng. Sci., 1986,40: 151-157.f