Совершенствование технологии торрефикации вторичных древесных ресурсов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, кандидат наук Попова, Евгения Игоревна

• Попова, Евгения Игоревна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Попова, Евгения Игоревна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Лесные ресурсы

1.2 Особенности строения и химического состава древесины

1.3 Гидролизный лигнин как лесосырьевой ресурс. Промышленное применение гидролизного лигнина

1.4 Направления энергетического использования вторичных древесных ресурсов

1.5 Технологии термической переработки древесного сырья в топливные ресурсы

1.6 Аналитический обзор по теме исследования

1.7 Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2 ПРОЦЕССЫ ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ БИОТОПЛИВ В ИНЕРТНОЙ И ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ СРЕДАХ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ И ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ НАГРЕВЕ

2.1 Отбор и подготовка проб древесной биомассы

2.2 Термодеструкция биотоплив при динамическом нагреве в инертной и

окислительной средах

2.3 Термодеструкция древесины ели при изотермическом нагреве

2.4 Термодеструкция древесины ели в реакторе с неподвижным слоем при изотермическом нагреве

2.5 Процессы сушки и термодеструкции древесины ели и гидролизного лигнина

2.6 Газовые компоненты и твердые частицы, образующиеся в процессе термодеструкции биотоплив в окислительной среде

2.6.1 Характеристики образцов древесной биомассы

2.6.2 Методика проведения эксперимента

2.6.3 Результаты экспериментальных исследований

2.7 Выводы

ГЛАВА 3 КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ДРЕВЕСНОГО ТОПЛИВА В ИНЕРТНОЙ И ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ СРЕДАХ

3.1 Термическое разложение древесной биомассы при изотермическом и динамическом нагреве

3.2 Кинетические параметры древесного топлива

3.3 Математическая модель термического разложения древесной биомассы при линейном нагреве

3.4 Сравнение экспериментальных и теоретических данных

3.5 Моделирование процесса термического разложения древесной биомассы при изотермических условиях

3.6 Выводы

ГЛАВА 4 МОДИФИКАЦИЯ СТРУКТУРЫ ДРЕВЕСИНЫ И ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА В ПРОЦЕССЕ ТОРРЕФИКАЦИИ

4.1 Подготовка проб древесной биомассы

4.2 Элементный состав и теплотехнические характеристики образцов древесной биомассы

4.3 Изменение гранулометрического состава древесной биомассы в процессе торрефикации

4.4 Изменение степени кристалличности древесной биомассы при торрефикации

4.5 Изменение удельной поверхности пор древесной биомассы

4.6 Сорбционные свойства торрефицированной древесной биомассы

4.7 Изменение плотности и механической прочности древесных гранул в процессе торрефикации

4.8 Изменение структуры древесины ели и гидролизного лигнина в процессе торрефикации

4.8.1 Коксовые остатки древесины ели, полученные при изотермическом нагреве

4.8.2 Коксовые остатки гидролизного лигнина, полученные при изотермическом нагреве

4.9 Выводы

ГЛАВА 5 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ТОПЛИВА ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ТОРРЕФИЦИРОВАННОГО ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА

5.1 Экспериментальная установка

5.2 Методика проведения эксперимента

5.3 Результаты эксперимента

5.4 Выводы

ГЛАВА 6 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛ ИЗ

ТОРРЕФИЦИРОВАННОГО ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии торрефикации вторичных древесных ресурсов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В соответствии с приказом Минпромторга России и Минсельхоза России от 30.10.2008 г. № 248/482 «Стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020 года» приоритетным направлением является «развитие мощностей по глубокой механической, химической и энергетической переработке древесины».

В мире все более острыми становятся проблемы, связанные с энергообеспечением, возрастает спрос на энергоносители, а вместе с тем запасы традиционных топлив являются ограниченными, и цены на них непрерывно растут. Поэтому вовлечение в топливный баланс отходов лесозаготовок, а так же отходов предприятий лесоперерабатывающей промышленности является актуальным решением данной проблемы. Ежегодно в России образуется порядка 35,5 млн. м3 древесных отходов [1], а общемировой прирост биомассы в виде отходов составляет 220 млрд. тонн [2]. Во многих регионах нашей страны, где функционировали заводы медбиопрома и предприятия микробиологической промышленности, имеются значительные запасы гидролизного лигнина, находящегося в отвалах и наносящего существенный вред окружающей среде из-за отчуждения больших территорий и влияния кислотосодержащих компонент [3]. Его запасы в России составляют 70—90 млн. тонн [4]. Следует отметить, что энергетический потенциал древесной биомассы в виде отходов превышает потенциал ископаемого топлива. Кроме того, замена традиционных энергетических ресурсов древесным топливом приводит к снижению выбросов вредных веществ в атмосферу, так как при сгорании биотоплива выделяется такое же количество углекислого газа, какое связывается в процессе прироста биомассы, не нарушая тем самым естественного баланса углекислого газа в атмосфере Земли.

Существует ряд факторов, сдерживающих энергетическое и технологическое использование вторичных древесных ресурсов. К этим факторам следует отнести низкую насыпную и энергетическую плотностью и рассредоточенность по территории, что связано с дополнительными транспортными издержками; неоднородный гранулометрический состав и теплотехнические характеристики, снижающие устойчивость топочных процессов и экономические показатели

работы котлов в целом; высокое влагосодержание, приводящее к снижению подвижности частиц топлива вплоть до полной потери ими сыпучести, а при отрицательных температурах, свойственных для России, и к смерзанию топлива. Указанные недостатки устраняются гранулированием биомассы, в результате чего получают топливные гранулы (пеллеты), нашедшие широкое применение в энергетике. Данная технология дает возможность изготовить высококачественное экологически чистое топливо с однородным гранулометрическим составом, позволяющее заместить невозобновляемые дорогостоящие топлива и существенно снизить экологическое воздействие энергетики на окружающую среду [5].

При всех своих преимуществах, гранулированное топливо обладает рядом недостатков, таких как гигроскопичность, биологическая активность и высокие затраты на измельчение. Перспективным направлением устранения указанных недостатков является торрефикация биомассы, то есть ее термическая обработка в безкислородной среде при температурах 200-330 °С. В результате данного процесса происходит увеличение удельной теплоты сгорания древесной биомассы, и она приобретает гидрофобные свойства.

Следует отметить, что имеющиеся в настоящее время исследования в рамках данного направления немногочисленны и не позволяют составить полной картины механизма поведения биомассы при теплотехнологической обработке, в виду влияния множества факторов, как внешних (температура, скорость нагрева, продолжительность процесса, давление), так и внутренних (природа исходного сырья, влажность и др.), в связи с чем проведение комплексных исследований в этой области является актуальным.

Диссертация соответствует паспорту специальности 05.21.05 «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки» по п.2 «Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты обработки с целью получения высококачественной и экологически чистой продукции».

Цель исследования: вовлечение в энергетический баланс вторичных древесных ресурсов, путем совершенствования технологии производства торрефицированных топливных гранул из древесной биомассы.

Объект и предмет исследования: фракционированная древесина ели и сосны, гидролизный лигнин, процессы термодеструкции.

Задачи исследования:

• Проведение комплексного термического анализа древесного биотоплива, определение его кинетических характеристик;

• Исследование механизма термического разложения основных органических компонентов древесины (гемицеллюлоз, целлюлозы, лигнина);

• Исследование влияния параметров процесса торрефикации на физико-химические, теплотехнические и технологические характеристики вторичных древесных ресурсов и гранулированного древесного топлива;

• Исследование образования газовых компонентов и твердых частиц в процессе термодеструкции древесных биотоплив в окисительной среде;

• Изучение кинетики процесса торрефикации древесной биомассы в изотермическом и динамическом режиме и разработка математической модели, удовлетворительно описывающей экспериментальные данные;

• Сравнение эффективности сжигания традиционных древесных гранул и торрефицированнных топливных гранул в теплогенерирующей установке;

• Разработка технологического решения процесса производства топливных гранул из торрефицированной древесной биомассы.

Научная новизна диссертационной работы:

• Получены данные по образованию газовых компонентов с параллельной регистрацией генерации твердых частиц в процессе термического разложения и горения древесины ели, гидролизного лигнина и органических компонентов древесины (гемицеллюлоз, целлюлозы, лигнина) в реакторе с неподвижным слоем.

• Получены кинетические константы процессов термического разложения и горения древесины и гидролизного лигнина, данные по которым отсутствуют в справочной и нормативной литературе.

• Определено влияние параметров процесса торрефикации на теплотехнические, физико-химические и технологические свойства древесной биомассы.

Практическая значимость:

Результаты исследований расширяют область применения вторичных древесных ресурсов. Полученные зависимости изменения теплотехнических, физико-химических и технологических свойств древесной биомассы от температуры и продолжительности торрефикации позволяют прогнозировать качество термомодифицированного сырья. Результаты исследований следует использовать при разработке новых технологических процессов и оборудования для производства топливных гранул с высокой энергетической плотностью.

Методология и методы исследования включают: методики натурного научного эксперимента, математическое моделирование, обобщение и анализ экспериментальных и численных исследований, методы математической статистики.

На защиту выносятся научные положения:

1. Результаты динамических и изотермических исследований процессов термического разложения и горения биотоплив;

2. Результаты экспериментальных исследований свойств торрефицированной древесной биомассы (влажность, теплота сгорания, кристалличность, гранулометрический состав, удельная поверхность пор, влагопоглощение, морфологическая структура) и торрефицированных древесных гранул (механическая прочность, насыпная и кажущаяся плотность);

3. Результаты комплексного кинетического анализа биотоплив и их органических компонентов в условиях динамического и изотермического нагревов;

4. Результаты сравнения эффективности сжигания традиционных древесных гранул и гранул из торрефицированного гидролизного лигнина на примере водогрейного котла <^кетайс 60»;

5. Принципиальная технологическая схема производства гранул из торрефицированного материала.

Личный вклад автора заключается в: постановке цели и задач исследований, получении значительного объема опытных данных; участии в обработке, обобщении и анализе экспериментальных данных; участии в разработке математической модели термического разложения

древесины; разработке технологической схемы производства торрефицированных гранул.

Достоверность результатов исследования подтверждается: комплексным характером исследований; использованием апробированных методик экспериментальных исследований, значительным объемом опытных данных, использованием метрологически аттестованных средств измерений, современного программного обеспечения, согласованностью теоретических и экспериментальных исследований с результатами научно-исследовательских работ других авторов; сходимостью расчетов, выполненных по математическим моделям с экспериментальными данными.

Апробация результатов:

Основные положения диссертационной работы представлены и обсуждены на: VI международной школе-семинаре молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика» в г. Москва, МЭИ, 22-26 октября 2012г.; II Международной научно-практической конференции «Проблемы развития энергетической и транспортной инфраструктур в условиях освоения Европейского Севера и Арктического региона на ближайшую перспективу» в г. Архангельск, САФУ им. М.В. Ломоносова, 16-18 мая, 2012 г.; VIII Всероссийский семинар вузов по теплофизике и энергетике, г. Екатеринбург, УрФУ, 12-14 ноября 2013 г; XIX Школа-семинар молодых ученых и специалистов «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» в г. Орехово-Зуево, 20-24 мая 2013 г.; III международная научно-практическая конференция «Наука XXI века. Проблемы академической мобильности исследователя и методологии исследования», г. Архангельск, САФУ им. М.В. Ломоносова, 16-18 мая 2013 г.; VI Российской национальной конференции по теплообмену в г. Москва, МЭИ, 27-31 октября 2014 г.; IX Семинаре вузов по теплофизике и энергетике в г. Казань, 21-24 октября 2015 г.; I Международной научно-практической конференции «Природопользование в Арктике: современное состояние и перспективы развития» в г. Якутск, СВФУ, 22-25 сентября 2015 г.; Научной конференции молодых ученых и специалистов «Экология энергетики 2017» в г. Москва, МЭИ, 23-24 ноября 2017 г.; Международной конференции «Современные проблемы теплофизики и энергетики» в г. Москва, МЭИ, 9-11 октября 2017 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 42 научных работы, в том числе 16 статей в рецензируемых изданиях из списка ВАК, 10 - в журналах, включенных в реферативные базы Scopus и Web of Science, 1 патент РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и библиографического списка, включающего 130 источников. Работа изложена на 147 страницах машинописного текста, содержит 45 иллюстраций, 29 таблиц.

Автор выражает благодарность коллективу Лаборатории управления рисками и окружающей среды Университета Верхнего Эльзаса (г. Мюлуз, Франция) Жану-Франсуа Брильяку, Алану Брийярду, Гвинель Трувэ, Демарис Керли и сотрудникам ЦКП «Арктика» в содействии при проведении экспериментов и обработке полученных результатов.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 1.1 Лесные ресурсы

Лесная промышленность является одной из старейших для нашей страны. Она включает в себя множество связанных между собой отраслей, основными из которых традиционно считаются лесозаготовительная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная и лесохимическая. Лесопромышленный комплекс России располагает огромными лесосырьевыми ресурсами. Российская Федерация является мировым лидером по площади лесов - 814931 тыс. га, или 20 % общей площади лесов мира, превосходя Бразилию (12 %), Канаду (9 %) и США (8 %). Однако по запасам объема древесины Россия занимает второе место после

3 3

Бразилии: Бразилия - 96 745 млн. м , Россия - 81 488 млн. м , США - 40 699 млн. м [6]. По данным Глобальной оценки лесных ресурсов ФАО (ГОЛР) около 67 % площади всех лесов мира приходится на десять самых богатых лесами стран (таб.1.1) [7].

Таблица 1.1 - Страны мира с наибольшей площадью лесов по данным ГОЛР за 2015 г. [7]

Страна Площадь лесов, Доля в Доля в

тыс. га площади суши, % совокупной площади лесов, %

1 Российская Федерация 814 931 50 20

2 Бразилия 493538 59 12

3 Канада 347 069 38 9

4 США 310 095 34 8

5 Китай 208321 22 5

6 Демократическая Республика Конго 152578 67 4

7 Австралия 124 751 16 3

8 Индонезия 91 010 53 2

9 Перу 73 973 58 2

10 Индия 70 682 24 2

Итого 2 686 948 67

Архангельская область - один из ведущих лесопромышленных регионов России. По запасам древесины она занимает 2 место в Северо-Западном

федеральном округе. Лесистость Архангельской области за исключением Новой земли, островов Белого моря и Северного Ледовитого океана составляет 54,1% [8]. Общая площадь земель лесного фонда составляет свыше 29 млн га, из них эксплуатационных - около 20 млн га. Общий запас лесообразующих пород по лесам составляет 2,7 млрд м3, из них хвойных - 2,1 млрд м3. Ель и сосна занимают 4/5 всей площади Архангельских лесов [9]. Общий размер действующей расчётной лесосеки по данным правительства Архангельской области на 1 января 2017 года составляет 24,5 млн м .

По объемам заготовки древесины Российская Федерация занимает пятое место в мире. Все более остро становится вопрос об эффективном и комплексном использовании древесных лесных ресурсов. А это, прежде всего, означает применение безотходных или малоотходных технологий обработки и переработки древесины [1]. По некоторым данным в нашей стране ежегодно образуется порядка 35,5 млн. м3 древесных отходов (32,2 % от объемов используемого пиловочника) из которых кусковые отходы составляют 41,8 %; луб - 13,47 %; кора - 13,88 %; щепа - 5,77 %; опилки, стружка, пыль - 19,95 %; обрезки шпона - 5,13% [10]. За последние годы, когда древесные отходы в большинстве случаев не используют, а иногда и не утилизируют, в лесопромышленных районах их накопилось огромное количество [1]. Следует отметить, что около половины общего объема древесных отходов приходится на кусковые отходы. Вторым по значимости видом древесных отходов являются опилки и стружка, составляющие в среднем 23 % от общего объема древесных отходов [10].

Развитие лесопромышленного комплекса страны в настоящее время осуществляется в рамках государственной программы РФ «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности». Согласно ее положениям в целях развития лесопромышленного комплекса в период до 2020 года необходимо обеспечить решение таких задач как интенсификация использования лесов, развитие биоэнергетики и производства биотоплива, увеличение переработки низкосортной древесины и отходов, повышение конкурентоспособности лесной промышленности и пр.

Одним из ключевых и перспективных направлений модернизации и интенсификации российского лесного комплекса является развитие лесной

биоэнергетики. Основой этого направления является переработка лесной биомассы, состоящей из неликвидной низкосортной древесины, отходов лесозаготовок и деревообработки [11].

1.2 Особенности строения и химического состава древесины

Солнечная энергия, запасенная растительной биомассой и, в частности, древесной биомассой, является исключительно важным энергетическим ресурсом, так как выделяющийся при ее энергетическом использовании углекислый газ не нарушает экологического равновесия и не приводит к глобальным изменениям климата, он полностью используется при фотосинтезе новых поколений деревьев или других растений. Энергия, выделяющаяся при сжигании древесины - первый вид энергии, освоенный человечеством. В современных условиях он приобретает новое, но не менее важное значение [12].

Несмотря на то, что древесина является самым древним видом топлива, проблема ее эффективного энергетического использования до сих пор остается актуальной во всем мире. Древесина образуется в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды с использованием солнечной энергии. Для одного из основных компонентов древесины (целлюлозы) этот процесс можно записать в упрощенном виде следующей итоговой реакцией [3]:

6пС02 + 5пН20 ^ (С6Н1005)п + 6п02 (1)

Древесина на 99% состоит из органических соединений, которые можно разделить на углеводную и ароматическую части и так называемые экстрактивные вещества. Углеводная часть (холоцеллюлоза), включающая различные полисахариды, составляет около 70 % (абсолютно сухой массы) в хвойной древесине и около 80 % - в лиственной. Из них 40-50 % приходится на целлюлозу и 20-30% составляют нецеллюлозные полисахариды, называемые гемицеллюлозами [13, 14]. Целлюлоза - природный полимер, полисахарид с длинными цепными молекулами, пучки которых (микрофибриллы) образуют каркас стенки клетки. Гемицеллюлозы - также природные полимеры -полисахариды, но со значительно более мелкими цепями [12].

К веществам ароматической природы относится лигнин, представляющий собой смесь ароматических полимеров родственного строения фенольной природы. На его долю приходится 20-30 % древесины, причем хвойные породы содержат больше лигнина, чем лиственные [14]. Лигнин определяет способность одревесневевших клеток сопротивляться изменению формы и размера древесины [3]. Экстрактивные вещества не входят в состав клеточных стенок, а содержатся в полостях клеток или межклеточных каналах. Их массовая доля в древесине обычно до 3-4 % [14]. Структурные схемы основных полимеров древесины представлены на рис.1.1.

а

у

он он

I II

в

Рисунок 1.1 - Структурные схемы составляющих компонентов древесины: целлюлозы (а), лигнина (б) и гемицеллюлозы (в) [15]

Для топлива принято различать несколько состояний, к которым относят его характеристики:

1. Рабочая масса топлива (обозначается верхним индексом «г»), т.е. топливо в том виде, в котором оно поступает к потребителю;

2. Аналитическая масса топлива (обозначается верхним индексом «а»), -воздушно-сухое топливо, используемое в лаборатории при проведении лабораторных анализов;

3. Сухая масса (обозначается верхним индексом «"»), - топливо, не содержащее влагу;

4. Сухая беззольная (горючая) масса (обозначается верхним индексом «"а/»), -

условная масса топлива за вычетом массы общей влаги и золы.

Важнейшей характеристикой топлива является его элементный состав, показывающий массовое содержание отдельных элементов в соответствующей массе топлива [16]. Из определений каждой массы топлива следуют соотношения:

Сг + Нг + N + Ог + в; + в; + Аг + = 100%; (2)

Са + На + № + Оа + в; + + Аа + Wa = 100%; (3)

с + Н + N + О" + в; + в" + А" = 100%; (4)

С"а/ + Н^ + Nм + О^ + в"1/ + Sda/ = 100%. (5)

где, С, Н, N О, в;, - массовые доли углерода, водорода, азота, кислорода серы пиритной и серы органической в соответствующей массе топлива, %.

Элементный состав древесной биомассы на сухую беззольную массу слабо зависит от породы дерева и части ствола (сердцевина, ядро, заболонь, луб коры), из которой взята проба, незначительно отличается для корки коры [12,17], что хорошо отображается в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Основные характеристики горючей массы древесины [18]

Порода Элементный состав древесины, % Выход Теплота

деревьев летучих, % сгорания, МДж/кг

С "а/ Н "а/ О "а/ N Qda/

Хвойные 51,0 6,15 42,25 0,6 85 19,08

Лиственные 50,5 6,10 42,80 0,6 85 18,66

Смешанные 51,0 6,10 42,30 0,6 85 18,87

Кора 49 - 58,0 5,2 - 7,0 38 - 45,9 - 72 - 80 19,3 - 21,9

Одной из важнейших характеристик топлива, определяющих его тепловую ценность, является теплота сгорания, характеризующая количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы топлива (для горючих газов чаще - объемной). Теплота сгорания находится экспериментально сжиганием фиксированной навески топлива в среде чистого кислорода в специальном устройстве - калориметрической бомбе. Различают высшую Qs и низшую Qi теплоту сгорания. Высшая теплота сгорания включает теплоту конденсации водяного пара, содержащегося в продуктах сгорания вследствие наличия влаги в топливе и окисления водорода, содержащегося в топливе [3,19].

С учетом того, что состав горючей массы древесного топлива очень слабо зависит от породы дерева, низшую теплоту сгорания сухого беззольного топлива можно считать одинаковой для древесины, приблизительно равной &^аа=18 800 кДж/кг [12]. Тогда, при известной влажности и зольности и отсутствии калориметрической установки, низшую теплоту сгорания древесного топлива на рабочую массу можно определить по формуле, кДж/кг,

100- Wr - Аг

& = 18800100 *—— - 25Ж! . (6)

^ 100 *

Вторичные древесные ресурсы подразделяются на отходы лесозаготовок и отходы деревообрабатывающей промышленности. В процессе лесозаготовки только две трети древесной биомассы вывозится для дальнейшей переработки, остальная биомасса остается на месте. Количество отходов, образующихся в деревообрабатывающей промышленности, зависит от применяемой технологии (табл.1.3).

Основными причинами, затрудняющими применение в энергетике древесных отходов, являются низкие энергетическая плотность и теплота сгорания, высокая влажность, а также неоднородный гранулометрический состав. Для гидролизного лигнина в зависимости от технологических особенностей варки влажность на рабочую массу может меняться от 50 до 75 %. Отходы мокрой окорки имеют исходную влажность на рабочую массу Ж/=70-85 %, а после отжима 50-60 %. При сухой окорке Ж/=40-45 %. Влажность на рабочую массу для щепы и отходов лесопиления составляет Ж/=40-52 % [20, 3]. Низшая теплота сгорания

данных топлив значительно меняется в зависимости от влажности на рабочую массу.

Таблица 1.3 - Доля отходов в различных технологиях деревообработки, % [12]

Наименование Лесопи- Фанерное Плитное Комбини-

ление произ- произ- рованные

водство водство технологии

Конечная продукция 45 - 55 40 - 50 85 - 90 65 - 70

Отходы: 43

щепа 15 - 34

кора 21 - 28

опилки 16 - 23 45 5 24

горбыль 15 - 32

рейка 1 - 5

стружка 3 - 7

Потери (распыл) 7 8 5 8

Повышенное содержание влаги в древесных отходах можно объяснить специфичностью материала (для свежесрубленной древесины Ж/=33-55 %, для коры - Ж/=35-70 %), условиями транспортировки (сплав, сортировка в водном бассейне), а так же методами обработки (сухая и мокрая окорка). Высокое содержание внешней влаги приводит к снижению подвижности частиц топлива вплоть до полной потери ими сыпучести, что является источником серьезных проблем при их транспортировке по тракту топливоподачи [3,18].

Теплотехнические характеристики древесных отходов зависят от технологии их образования и породы древесины. Зольность древесного топлива является в основном внешней, попадающей в топливо в процессе его заготовки, первичной обработки, транспортировки и хранения [3,20]. Содержание внутренней золы в сухой массе - 0,2-1,2 %. Зольность древесины ниже, чем у коры, ветвей и древесной зелени. К примеру, для чистой коры зольность на сухую массу составляет для сосны 1,4...2,2 %, ели - 2,2 %, березы - 2,3 %, осины 2,5 %, а для ветвей ели 1,65 % и 2,1 % - для ее хвои.

Для биотоплив важное значение имеет величина выхода летучих веществ, применяемая при проектировании и эксплуатации котельных установок. Выход летучих характеризует долю газообразных продуктов, выделяющихся при нагревании топлива без доступа кислорода. Как правило, выход летучих веществ приводят на сухую беззольную массу топлива Vda/. Так как эта характеристика для древесного топлива составляет Vda/ = 68-86 %, оно относится к высокореакционным топливам. В тоже время в древесине содержание летучих веществ выше, чем в коре. Летучие вещества, образуясь при нагревании биотоплива, интенсифицируют процесс воспламенения и выгорания топлива. В процессе сжигания тонкодисперсных древесных отходов, таких как опилки с линии обрезки фанерного производства или древесно-шлифовальная пыль (ДШП), высокое содержание летучих веществ может привести к самовозгоранию и взрывам [3,12,18].

Древесный уголь, являющийся результатом коксования древесной биомассы, характеризуется более высокой реакционной способностью в сравнении с ископаемыми углями. Это свойство древесного угля позволяет эксплуатировать топочные устройства с более низкими значениями коэффициента избытка воздуха в топочной камере, что увеличивает эффективность работы котельных установок при сжигании в них биотоплив [3,18].

В зависимости от источника образования гранулометрический состав древесных отходов может изменяться в достаточно широком диапазоне. Это особенно свойственно отходам лесопиления и окорки, размеры частиц у которых могут отличаться в тысячи раз. По размерам частиц измельченную древесину подразделяют на следующие категории [18]:

• древесная пыль, возникающая в результате шлифования древесины, древесных плит и фанеры; преобладающая масса частиц проходит через сито с размером ячеек 0,5 мм;

• опилки, получаемые при продольной и поперечной распиловке древесины, они проходят через сито с размером ячеек 5-6 мм;

• щепа, образующаяся при измельчении древесины и древесных отходов в рубительных машинах; преобладающая масса щепы проходит через сито с размером ячеек 30 мм и остается на сите с размером ячеек 5-6 мм;

• крупная щепа, размеры частиц которой больше 30 мм.

1.3 Гидролизный лигнин как лесосырьевой ресурс. Промышленное применение гидролизного лигнина

В технологическом цикле гидролизного производства образуется лигнин, который состоит из комплекса веществ, отличающихся по своей химической природе. Гидролизный лигнин представляет собой достаточно сложную смесь продуктов гидролитического распада древесины, которая включает в себя значительно измененный лигнин растительной клетчатки (40-88 % сухой массы); полисахариды (13-45 %); вещества лигногуминового комплекса (5-19 %); неотмытые после гидролиза моносахара; минеральные и органические кислоты, главным образом серная, муравьиная и уксусная; зольные элементы и ряд других веществ [21,22].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Попова, Евгения Игоревна, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мохирев, А.П. Переработка древесных отходов предприятий лесопромышленного комплекса, как фактор устойчивого природопользования / А.П. Мохирев, Ю.А. Безруких, С.О. Медведев // Инженерный вестник Дона: Лф СибГТУ.- Лесосибирск, 2015.- №2, ч.2.

2. World Energy Resources: Bioenergy [Электронный ресурс].- Режим доступа: https://www.worldenergy. org/wpcontent/uploads/2013/09/Complete_WER_ 2013_Survey.pdf. - Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 25.02.2018).

3. Любов, В.К. Повышение эффективности энергетического использования биотоплив: учебное пособие / В.К. Любов, С.В. Любова.- 2-е изд., перераб. и доп.-Архангельск: САФУ, 2017.- 533 с.: ил.

4. Зайцев, В.Д. Перспективы использования гидролизного лигнина как органического сырья [Электронный ресурс] / В.Д Зайцев // Молодежный научно-технический вестник: эл. журн.- 2017.- №6.- Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/857493.html .- (Дата обращения: 12.03.2018).

5. Гомонай, М.В. Производство топливных брикетов. Древесное сырье, оборудование, технологии, режимы работы: монография / М.В. Гомонай.- М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006.- 68 с.: ил.

6. Глобальная оценка лесных ресурсов 2015 [Электронный ресурс] : настольный справочник / Продовольственная и сельскохозяйственная организация объединенных наций. - Электрон. текстовые дан. - Рим : Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2015. - 246 с.

7. Глобальная оценка лесных ресурсов 2015. Как меняются леса мира? [Электронный ресурс]: Вторая редакция / Продовольственная и сельскохозяйственная организация объединенных наций. - Электрон. текстовые дан. - Рим: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2016. - 48 с.

8. Доклад «Состояние и охрана окружающей среды архангельской области за 2016 год» // Министерство природных ресурсов и лесопромышленного комплекса архангельской области, 2017. - 453 с.

9. Природные ресурсы Архангельской области [Электронный ресурс]. -

Режим доступа: https://dvinaland.ru/economics/-f9a1wy3c.- Заглавие с экрана. -(Дата обращения: 04.08.2017).

10. Колесникова, А.В. Анализ образования и использования древесных отходов на предприятиях лесопромышленного комплекса России / А.В. Колесникова // Актуальные вопросы экономических наук.- 2013.- № 33.- С. 116120.

11. Доклад о повышении эффективности лесного комплекса [Электронный ресурс] / Государственный совет Российской Федерации 2013.- Режим доступа: http://www.novreg.ru/upload/iblock/863/09doklad_pechat_itogovaya.pdf. - (Дата обращения: 15.08.2017).

12. Лесная биоэнергетика: учеб. пособие/ Ю.П. Семенов [и др.]; под ред. Ю.П. Семенова.- М.: ГОУ ВПУ МГУЛ, 2008. 348 с.: ил.

13. Никитин, В.М. Химия древесины и целлюлозы: учеб. пособие / В.М. Никитин, А. В. Оболенская, В.П. Щеголев.- М.: Лесная промышленность, 1978.368 с.

14. Азаров, В.И. Химия древесины и синтетических полимеров: учебник для вузов / В.И. Азаров, А.В. Буров, А.В. Оболенская.- СПб.: СПбЛТА, 1999.- 628 с.

15. Maryandyshev, P. The Isothermal degradation of wood / P. Maryandyshev, A. Chernov, E. Popova, M. Eseev, V. Lyubov // Solid fuel chemistry.- 2016.- №6. vol. 50. - pp. 381-389.

16. Тепловой расчет котлов: (нормативный метод).- 3-е изд., перераб. и доп.- СПб.: НПО ЦКТИ, 1998.- 256 с.

17. Любов, В.К. Энергетическое использование биотоплива: учеб. пособие / В.К. Любов.- Архангельск: Изд-во АГТУ, 2007.- 156 с.

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

19. Эстеркин, Р.И. Промышленные котельные установки: учебник для техникумов / Р.И. Эстеркин. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985.- 400 с.: ил.

20. Дьячков, В.А. Повышение эффективности энергетического использования древесных отходов и гидролизного лигнина совершенствованием топочного процесса котлоагрегата: дис...канд. техн. наук: 11.00.11.- Архангельск,

1998.- 241 с.

21. Любов, В.К. Исследование теплотехнических характеристик гидролизного лигнина / В.К. Любов, В.А. Дьячков, Ф.З. Финкер и др. // Изв. вузов. Лесн. журн. - 1994.- №2.- С. 135-137.

22. Любов, В.К. Совершенствование топливно-энергетического комплекса путем повышения эффективности сжигания топлив и вовлечения в энергетический баланс отходов переработки биомассы и местного топлива: автореф. дис. д-ра техн. наук: 05.14.04.- Архангельск, 2004.- 44 с.

23. Болтовский, В.С. Состав гидролизного лигнина из отвалов ОАО «Бобруйский завод биотехнологий» и рациональные направления его использования / В.С. Болтовский // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология, 2014. - С. 105-108.

24. Славянский, А. К. Химическая технология древесины / А. К. Славянский, В. И. Шарков, А. А. Ливеровский [и др.] .- М: ГОСЛЕСБУМИЗДАТ, 1962. - 577 с.

25. Михалко, И.К. Использование отхода гидролизной промышленности -лигнина в качестве ПАВ и наполнителя в обувные клеи / И.К. Михалко, Т.И. Тавлинова, Н.П Денисова // Экология, технология и оборудование: Межвузовский сб. науч. тр. - Ростов н/Д: Изд. центр ДГТУ.- 2001.- С. 50-51.

26. Чудаков, М.И. Промышленное использование лигнина.- 3-е изд., испр. и доп.- М.: Лесн. пром-сть, 1983.- 200 с.

27. Равич, Б.М. Комплексное использование сырья и отходов / Б.М. Равич, В.П. Окладников, В.Н. Лыгач [и др.].- М.: Химия, 1988.- 288 с.

28. Телышева, Г.М. Удобрения на основе лигнина / Г.М. Телышева, Р.Е. Панкова.- Рига: Зинатне, 1978.- 62 с.

29. Сазанов, Ю.Н. Использование лигнина для производства углеродных волокон / Ю.Н. Сазанов // Евразийское Научное Объединение.- 2017.- Т.1.- №1 (23).- С. 94-99.

30. Сухановский, С.И. Химический состав органической и минеральной частей гидролизных лигнинов / С.И. Сухановский, Е.И. Ахмина, Н.Г. Вайнштейн // Гидролизная и лесохимическая промышленность.- 1971.- №5.- С. 3-8.

31. Тимербаев Н.Ф. Совершенствование техники технологии процесса газификации высоковлажных древесных отходов: монография / Н.Ф. Тимербаев,

Р.Г. Сафин, А.Р. Хисамеева, Т.Д. Исхаков.- М-во образ. и науки России, КНИТУ.-Казань: Изд-во КНИТУ, 2013.- 91 с.

32. Антропов, А.П. Новые технологии распределенной энергетики / А.П. Антропов, В.М. Батенин, В.М. Зайченко // Теплофизика высоких температур.-

2015.- Т. 53.- № 1.- С. 111.

33. Любов, В.К. Совместное сжигание каменного угля с биотопливом / В.К. Любов, А.Е. Ивуть // Вестник Череповецкого государственного университета.-

2016.- № 5 (74).- С. 16-20.

34. Кузьмина, Ю.С. Экспериментальное исследование процесса низкотемпературного пиролиза (торрефикации) гранулированного биотоплива: 05.14.01.- дисс.канд.тех.наук.- Москва, 2016. - 147 с.

35. Ермоченков, М.Г. Изменение теплоты сгорания древесного топлива при торрефикации / М.Г. Ермоченков, А.Г. Евстигнеев // Вестник МГУЛ - Лесной вестник.- 2017.- Т. 21.- № 1.- С. 64-68.

36. Зайченко, В.М. Применение технологии низкотемпературного пиролиза к биотопливу / В.М. Зайченко, Ю.С. Кузьмина, Г.А. Сычев // Фундаментальные и прикладные проблемы математики, информатики в современной науке: теория и практика актуальных исследований.- 2016.- С. 196-198.

37. Макаров, А.А. Исследование топливных свойств твердых продуктов термического разложения древесины в диапазоне температур 200-300°С / А.А. Макаров, С.А. Пушкин, А.Н. Грачев, С.А. Забелкин, В.Н. Башкиров // Вестник казанского технологического университета.- 2013.- Т.6.- №19.- С. 133-134.

38. Макаров, А.А. Исследование технологических параметров торрефикации древесины в горизонтальном шнековом реакторе в интенсивных режимах / А.А. Макаров, А.Н. Грачев, С.А. Забелкин, С.А. Пушкин // Вестник казанского технологического университета.- 2013.- Т.16.- №13.- С. 177-179.

39. Kleinschmidt, C.P. Overview of international developments in torrefaction / C.P. Kleinschmidt // Torrefaction Workshop.- 2011.- 9 p.

40. Шегельман, И.Р. Зарубежный опыт торрефикации биомассы / И.Р. Шегельман, А.С. Васильев // Наука и бизнес: пути развития.- 2013.- №6 (24).- С. 42-44.

41. Nunes, L.J.R. A review on torrefied biomass pellets as a sustainable

alternative to coal in power generation / L.J.R. Nunes, J.C.O. Matias, J.P.S. Catalao // Renewable and Sustainable Energy Reviews.- 2014.- vol. 40.- P. 153-160.

42. Chen, W.H. Biomass torrefaction characteristics in inert and oxidative atmospheres at various superficial velocities / W.H. Chen, K.M Lu, S.H. Liu, C.M. Tsai, W.J. Lee, T.C. Lin // Bioresource Technology.- 2013.- vol. 146.- P. 152-160.

43. Prins, M.J. Torrefaction of wood: Part 1. Weight loss kinetics / M.J. Prins, K.J. Ptasinski, F.J.J.G. Janssen // J. Anal. Appl. Pyrol.- 2006.- vol. 77.- P. 28-34.

44. Chen, W.H. Isothermal torrefaction kinetics of hemicellulose, cellulose, lignin and xylan using thermogravimetric analysis / W.H. Chen, P.C. Kuo // Energy.- 2011.-vol. 36.- P. 6451-6460.

45. Chen, W.H. Thermal pretreatment of wood (Lauan) block by torrefaction and its influence on the properties of the biomass / W.H. Chen, H.C. Hsu, K.M. Lu, W.J. Lee, T.C. Lin //Energy.- 2011.- vol. 36.- P. 3012-3021.

46. Chen, W.H. An experimental analysis on property and structure variations of agricultural wastes undergoing torrefaction / W.H. Chen, K.M. Lu, C.M. Tsai //Appl. Energy.- 2012.- vol. 100.- P. 318-325.

47. Tapasvi, D. Torrefaction of norwegian birch and spruce: an experimental study using macro-TGA / D. Tapasvi, R. Khalil, 0. Skreiberg, K.Q. Tran, M. Gr0nli // Energy Fuels.- 2012.- vol. 26.- P. 5232-5240.

48. Duncan, A. Torrefied, spherical biomass pellets through the use of experimental design / A. Duncan, A. Pollard, H. Fellouah // Appl. Energy.- 2013.- vol.

101.- P. 237-243.

49. Шаяхметова, А.Х. Торрефицирование твердых видов биотоплива из древесины и лузги подсолнечника / А.Х. Шаяхметова, Р.Р. Сафин, А.Л. Тимербаева, Р.Р. Зиатдинов // Вестник технологического университета.- 2015.-Т.18.- №8.- С. 138-140.

50. Manunya, P. Impact of torrefaction on the grindability and fuel characteristics of forest biomass / P. Manunya, M. Sudhagar // Bioresource Technology.- 2011.- vol.

102.- P. 1246-1253.

51. Вольфсон, С.И. Физико-механические и реологические характеристики древесно-полимерных композитов на основе термически и механически модифицированного наполнителя / С.И. Вольфсон, И.З. Файзуллин, И.Н. Мусин,

А.Н. Грачев, С.А. Пушкин //Пластические массы.- 2015.- № 5-6.- С. 39-43.

52. Mani, S. Grinding performance and physical properties of wheat and barley straws, corn stover and switchgrass / S. Mani, L.G. Tabil, S. Sokhansanj // Biomass and Bioenergy.- 2004.- vol. 27 (4).- P. 339-352.

53. Пушкин, С.А. Термический анализ торрефицированной древесины сосны и березы / С.А. Пушкин, А.Н. Грачев, А.А. Макаров, Л.В. Козлова, Т.А. Горшкова // Вестник технологического университета.- 2015.- Т.18.- №5.- С. 45-47.

54. Макаров, А.А. Исследование химического состава экстрактивных веществ березы и сосны при торрефикации / А.А. Макаров, С.А. Пушкин, А.Н. Грачев, Л.В. Козлова, Т.А. Горшкова // Вестник технологического университета.-

2015.- Т.18.- №15.- С. 34-37.

55. Хасаншин, Р.Р. Исследование биостойкости термически модифицированной древесины / Р.Р. Хасаншин // Вестник Казанского технологического университета.- 2014.- Т.17.- №10.- С.66-68.

56. Орлов, А.А. Исследование свойств термомодифицированной древесины и параметров сформированных лакокрасочных покрытий на ее поверхности / А.А. Орлов, Г.А. Логинова, Н.А. Романова // Системы. Методы. Технологии.- 2016.- № 2 (30) .- С. 138-144.

57. Сафин, Р.Р. Разработка технологий и оборудования термомодифицирования пиломатериалов: монография / Р.Р. Сафин, Е.Ю. Разумов. - Йошкар-Ола: ПГТУ, 2015.- 380 с.

58. Белякова, Е.А. Термомодифицирование твердых пород древесины в жидкостях: автореф. дис. канд. техн. наук.- Казань, КНИТУ, 2012. - 16 с.

59. Кайнов П.А. Энергосберегающая технология термического модифицирования древесины в среде топочных газов: автореф. дис. канд. техн. наук .- Казань, КНИТУ, 2012.- 16 с.

60. Астафьев, А.В. Тепловые эффекты низкотемпературного пиролиза при теплотехнологичнском брикетировании биомассы / А.В. Астафьев, К.Т. Ибраева, Р.Б. Табакаев // Молодежь, наука, технологии: новые идеи и перспективы: материалы III Междунар. науч. конф. студентов и молодых уч. - Томск: ТГАСУ,

2016. - С. 473-476.

61. Зайченко, В.М. Повышение потребительских свойств твердого топлива

из биомассы // Энергосбережение. - 2014. - № 3. - С. 66-68.

62. ГОСТ 7657-84 Уголь древесный. Технические условия. . - Введ. 198601-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. - 8 с.

63. Торрефицированное биотопливо [Электронный ресурс] / Новейшие эффективные технологии и оборудование переработки биомассы / ЭкоЭнергия.-Режим доступа: http://www. ecology-energy.ru/production/biofuel/torrefied_wood/ (Дата обращения: 19.02.2018).

64. ОАО «Бионет» из г. Онега Архангельской области наладит производство топливных брикетов из лигнина [Электронный ресурс] / Агентство «ИНФОБИО» журнал «Международная биоэнергетика». - Режим доступа: http://www.infobio.ru/news/4049.html.- Загл. с экрана.- (Дата обращения: 14.02.2018).

65. Торрефицированные пеллеты [Электронный ресурс] / Е^^!- Режим доступа: https://econet.ru/articles/116788-torrefitsirovannye-pellety/. - Загл. с экрана.-(Дата обращения: 19.02.2018)

66. Шегельман, И.Р. Анализ путей повышения конкурентоспособности энергетической биомассы / И.Р. Шегельман, А.С. Васильев // Инженерный вестник Дона. - 2013. - Т. 26. - № 3 (26). - С. 22.

67. ГОСТ Р 54217-2010. Биотопливо твердое. Отбор проб. Часть 1. Методы отбора проб. - Введ. 2012-07-01. - М.: Стандартинформ, 2012. - 20 с.

68. ГОСТ Р 54187-2010. Биотопливо твердое. Отбор проб. Общие требования. - Введ. 2012-07-01. - М.: Стандартинформ, 2012. - 12 с.

69. ГОСТ Р 54212-2010. Биотопливо твердое. Методы подготовки проб. -Введ. 2012-07-01. - М.: Стандартинформ, 2012. - 19 с.

70. ГОСТ Р 54185-2010. Биотопливо твердое. Определение зольности. -Введ. 2012-07-01. - М.: Стандартинформ, 2012. - 8 с.

71. ГОСТ Р 54186-2010. Биотопливо твердое. Определение содержания влаги высушиванием. Часть 1. Общая влага. Стандартный метод. - Введ. 2012-0701. - М.: Стандартинформ, 2012. - 5 с.

72. ГОСТ Р 54211-2010. Биотопливо твердое. Определение содержания влаги высушиванием. Часть 3. Влага аналитическая. - Введ. 2012-07-01. - М.: Стандартинформ, 2012. - 5 с.

73. Malygin P.V. Characteristics of fuel granules from different wood species / P.V. Malygin, V.K. Lyubov // Solid fuel chemistry. - 2015. - Vol. 49. - №5. - P. 327.

74. Хабаров, Ю.Г. Методы определения лигнинов / Ю.Г. Хабаров // Лесн. журнал. - 2004. - №3. - С. 86-102.

75. Новожилов, Е.В. Выделение и определение компонентов древесины: метод. указания к выполнению лабораторных работ / Е.В. Новожилов, Г.И. Попова,

A.С. Грошев. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2008. - 58 с.

76. Марьяндышев, П.А. Термогравиметрическое исследование процесса термического разложения и горения древесного топлива, углей и гидролизного лигнина / П.А. Марьяндышев, А.А. Чернов, Е.И. Попова, В.К. Любов // Современные наукоемкие технологии. - 2015. - № 5 - С. 26-31.

77. ТА Instruments [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.tainstruments.com/product.aspx?siteid=11&id=20&n=1/.- Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 04.08.2017).

78. Марьяндышев, П.А. Исследование процесса термического разложения и горения углей, древесного топлива и гидролизного лигнина термическими методами анализа / П.А. Марьяндышев, А.А. Чернов, Е.И. Попова, В.К. Любов // Химия твердого топлива. - 2016. - № 3. - С. 30-39.

79. Новожилов, Е.В. Применение ферментных технологий в целлюлозно-бумажной промышленности: монография / Е.В. Новожилов. - Архангельск: ИПЦ САФУ, 2013. - 364 с.

80. Переволоцкая, В.К. Применение в льноотделочном производстве фермента Целловиридина ГХ/ В.К. Переволоцкая, В.А. Афанасьева, Л.А. Головина // Российский химический журнал. - 2002.- №2. - С. 52-55.

81. Марьяндышев, П.А. Изотермическое исследование древесного топлива и его органических компонентов / П.А. Марьяндышев, Е.И. Попова, А.А. Чернов,

B.К. Любов // Вестник ЧГУ. Научный журнал. Технические науки. - 2016. №2 - С. 15-18.

82. Марьяндышев, П.А. Исследование процесса изотермического разложения древесины / П.А. Марьяндышев, А.А. Чернов, Е.И. Попова, В.К. Любов, М.К. Есеев // Химия твердого топлива. - №6. - 2016. - С. 51-59.

83. Orfao, J.J.M. Pyrolysis kinetics of lignocellulosic materials—three independent reactions model / J.J.M. Orfao, F.J.A. Antunes, J.L. Figueiredo // Fuel. -1999.- vol. 78.- P. 349-358.

84. Марьяндышев П.А. Изотермическое и морфологическое исследования процесса торрефакции древесины ели / П.А. Марьяндышев, Е.И. Попова, А.А. Чернов, М.К. Есеев, В.К. Любов // Химия твердого топлива. - 2018. - №3. - С. 111.

85. Magdziarz, A. Combustion process of torrefied wood biomass / A. Magdziarz, M. Wilk, R. Straka // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. - 2017.- vol. 127.-P. 1339-1349.

86. Любов, В.К. Исследование процесса торрефикации древесины / В.К. Любов, Е.И. Попова, Н.В. Шкаева, К.С. Болотова, Л.М. Солнышкова // Вестник ЧГУ. Научный журнал. Технические науки. - 2017. №3 - С. 38-45.

87. Марьяндышев, П.А. Исследование состава уходящих газов в процессе термического разложения и горения биотоплива / П.А. Марьяндышев, А.А. Чернов, В.К. Любов, Ж.-Ф. Брильяк, Г. Туве // Биотехнологии в химико-лесном комплексе: Материалы междунар. науч. конф. - Архангельск: САФУ, 2014. - С. 209-212.

88. Lubov V.K., Popova E.I. Drying and heat decomposition of biomass during the production of biochar // Journal of Physics.: Conf. Ser. 891 012268 2017

89. Phanphanich, M. Impact of torrefaction on the grindability and fuel characteristics of forest biomass / M. Phanphanich, S. Mani // Bioresource Technology. -2011.- vol. 102.- P. 1246-1253.

90. Марьяндышев, П. А. Термическое разложение и горение биотоплив / П.А. Марьяндышев, Е.И. Попова, А.А. Чернов, М.С. Попов, В.К. Любов, Г. Трувэ, Д. Керли, А. Брийярд, Ж.-Ф. Брилъяк // Химия твердого топлива.- 2017.- №6.- С. 38-46.

91. ГОСТ Р 54597-2011. Воздух рабочей зоны. Ультрадисперсные аэрозоли, аэрозоли наночастиц и наноструктурированных частиц. Определение характеристик и оценка воздействия при вдыхании. - Введ. 2012-12-01. - М.: Стандартинформ, 2012. - 34 с.

92. Marjamaki, M. Performance evaluation of the electrical low-pressure impactor (ELPI) / M. Marjamaki, J. Keskinen, D.R. Chen, Y.H. Pui // Journal of Aerosol Science .- 2000.- vol. 31.-№2.- P. 249-261.

93. Chen, H.Y. Numerical and experimental study of virtual impactor design and aerosol separation / H.Y. Chen, H.L. Huang //Journal of Aerosol Science.- 2016.- vol. 94.- P. 43-55.

94. Arffmann, A. High-resolution low-pressure cascade impactor / A. Arffmann, J. Yli-Ojanpera, J. Kallioski, J. Harra, L. Pirjola, P. Karjalainen, T. Ronkko, J. Keskinen // Journal of Aerosol Science.- 2014.- vol. 78. P. 97-109.

95. Poletto, M. Thermal decomposition of wood: Influence of wood components and cellulose crystallite size / M. Poletto, A.J. Zattera, M.M.C. Forte, R.M.C. Santana // Bioresource Technology.- 2012.- vol. 109.- P. 148-153.

96. Vyazovkin, S. The handbook of thermal analysis and calorimetry, in: M.E. Brown, P.K. Galagher (Eds.), Recent Advances, Techniques and Applications.-Amsterdam: Elsevier, 2008.- vol. 5.- P. 503-538.

97. Gallagher, P.K. The handbook of thermal analysis and calorimetry, in: M.E. Brown (Eds), Pronciples and Practice.- Amsterdam: Elsevier, 1998.- vol. 1.- P. 225-278.

98. Gallagher, P.K. Magnetic temperature standards for TG / P.K. Gallagher, R. Blaine, E.L. Charsley, N. Koga, R. Orzao, H. Sato, S. Sauerbrunn, D. Schultze, H. Yoshida // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry.- 2003.- vol. 72.- P. 11091116.

99. Vyazovkin S., Nucleation driven kinetics of poly (ethylene terephthalate) melting / S. Vyazovkin, B. Yancey, K. Walker // Macromolecular Chemistry and Physics.- 2013.- vol. 214.- P. 2562-2566.

100. White, J.E. Biomass pyrolysis kinetics: A comparative critical review with relevant agricultural residue case studies / J.E. White, W.J. Catallo, B.L. Legendre // Journal of Analytical and applied pyrolysis.- 2011.- vol. 91.- P. 1-33.

101. Vyazovkin S., ICTAC Kinetics Committee recommendations for collecting experimental thermal analysis data for kinetic computations / S. Vyazovkin, K. Chrissafis, M.L.D. Lorenzo, N. Koga, M. Pijolat, B. Roduit, N. Sbirrazzuoli, J.J. Sunol. // Thermochimica Acta.- 2014.- vol. 590.- P. 1-23.

102. Popova, E. Thermal degradations of wood biofuels, coals and hydrolysis lignin from the Russian Federation: Experiments and modeling / E. Popova, A. Chernov, P. Maryandyshev, A. Brillard, D. Kehrli, G. Trouvé, V. Lyubov, J.-F. Brilhac // Bioresource Technology.- 2016.- vol. 218.- P. 1046-1054.

103. Maryandyshev, P. Investigation of thermal degradation of different wood-based biofuels of the northwest region of the Russian Federation / P. Maryandyshev, A. Chernov, V. Lyubov, G. Trouve', A. Brillard, J.F. Brilhac //Journal of Thermal Analysis and Calorimetry.- 2015.- vol. 121.- P. 963-973.

104. Adams, P.W.R. Integrated assessment of the potential for torrefied wood pellets in the UK electricity market / P.W.R. Adams, J. Shirley, C. Whittaker, I. Schield, et al. // World bioenergy 2014 conference.- Jonkoping, Sweden, 2014.

105. Trubetskaya, A. Influence of fast pyrolysis conditions on yield and structural transformation of biomass chars / A. Trubetskaya, P.A. Jensen, A.D. Jensen, A.D.G. Llamas, M. Steibel, H. Spliethoff, P. Glarborg // Fuel Processing Technology.-2015.- vol. 140.- P.205-214.

106. Capart R., Assessment of various kinetic models for the pyrolysis of a microgranular cellulose / R. Capart, L. Kheazmi, A.K. Burnham. // Thermochimica Acta.- 2004.- vol. 417.- P.79- 89.

107. Varhegyi, G. Aims and methods in non-isothermal reaction kinetics / G. Varhegyi // Journal of analytical and applied pyrolysis.- 2007.- vol. 79.- P.278-288.

108. Koga N., A physico-geometric approach to the kinetics of solid state reactions as exemplified by thermal dehydration and decomposition of inorganic solids / N. Koga, H. Tanaka // Thermochimica Acta.- 2002.- vol. 388.- P.41-61.

109. Koga, N. Kinetic analyses of solid-state reactions with a particle-size distribution / N. Koga, J.M. Criado // Journal of the American Ceramic Society.-1998.-vol. 81.- P.2901-2909.

110. Tanaka, H. Self-cooling effect on the kinetics of non-isothermal dehydration of lithium sulfate monohydrate / H. Tanaka, N. Koga // Journal of thermal Analysis.-1990.- vol. 36 .- P.2601-2610.

111. Rueda-Ordonez, Y.J. Isoconversional kinetic study of the thermal decomposition of sugarcane straw for thermal conversion processes / Y.J. Rueda-Ordonez, K. Tannous // Bioresource technology.- 2015.- vol. 196.- P.136-144.

112. Любов, В.К. Торрефакция гидролизного лигнина / В.К. Любов, Е.И. Попова, А.Н. Попов // Химия твердого топлива.- 2018.- №4.- С. 22-31.

113. Малыгин, П.В. Характеристики топливных гранул из различных видов древесных пород / П.В. Малыгин, В.К. Любов // Химия твердого топлива.- 2015.- № 5.- С.61-69.

114. Chuhchin, D.G. Method for diffractometric determination of the degree of crystallinity of substances / D.G. Chuhchin, A.V. Malkov, I.V. Tyshkunova, L.V. Mayer, E.V. Novozhilov // Crystallography.- 2016.- vol. 61.- № 3.- P. 1-5.

115. Юрьев, Ю.Л. Древесный уголь: справочник / Ю.Л. Юрьев.-Екатеринбург: Изд-во «Сократ», 2007.- 184 с.

116. ГОСТ 16483.19-72. Древесина. Метод определения влагопоглощения. -Введ. 1974-01-01. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1999. - 4 с.

117. ГОСТ 32987-2014. (EN 15103:2009). Биотопливо твердое. Определение насыпной плотности. - Введ. 2016-04-01. - М.: Стандартинформ, 2015. - 7 с.

118. EN 15210-1. Solid biofuels - Methods for the determination of mechanical durability of pellets and briquettes - Part 1: Pellets. European Standards (EN). Deutschen Pelletinstitut (DEPI) und Deutsche Biomasseforschungszentrum (DBFZ), Berlin, 2009. -14 p.

119. Tescan / Vega 3 XM [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://tescan.ru/products/vega-sem/vega-xm/.- Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 14.09.2017).

120. Любов, В.К. Определение потерь тепла в окружающую среду на основе комплексного исследования эффективности работы котлов / В.К. Любов, П.В. Малыгин, А.Н. Попов, Е.И. Попова // Теплоэнергетика.- 2015.- № 8.- С.36-40

121. Любов, В.К. Исследование эффективности сжигания древесного биотоплива в теплогенерирующей установке / В.К. Любов, А.Н. Попов, Е.И. Попова, П.В. Малыгин, Л.М. Солнышкова // Известия ВУЗОВ. Лесной журнал.-2017.- №4.- С.149-159.

122. Любов, В.К. Исследование эффективности работы водогрейного котла при сжигании биотоплив / В.К. Любов, П.В. Малыгин, А.Н. Попов, Е.И. Попова //

Материалы междунар. науч. конф. «Биотехнологии в химико-лесном комплексе» .Архангельск: ИД САФУ, 2014.- С. 201-204.

123. Разумов, Е.Ю. Биоуголь: современное представление / Е.Ю. Разумов, Ф.В. Назипова // Вестник Казанского гос. техн. ун-та.- 2015.- № 2.- Т. 18.- С. 220222.

124. Трембовля, В.И. Теплотехнические испытания котельных установок / В.И. Трембовля, Е.Д. Фингер, А.А. Авдеева.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1991.- 416 с.

125. Сборник методик по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах.- Л.: Гидрометеоиздат, 1987.- 248 с.

126. Методика измерения массовой концентрации сажи в промышленных выбросах и в воздухе рабочей зоны.- Ярославль: ОАО НИИ «ТЕХУГЛЕРОД», 2005.- 10 с.

127. Borchsenius, H. Black carbon emissions from the district heating sector in the Barents region / H. Borchsenius, D. Borgnes // NORSK ENERGI. Ministry of Environment of Norway, 2013.- 56 p.

128. Popov, A.N. Emissions of soot particles from heat generators / A.N. Popov, V.K. Lubov, E.I. Popova // Journal of Physics.: Conf. Ser. 891 012217 2017

129. Попова, Е.И. Сжигание твердых топлив в водогрейном котле FIREMATIC 60 / Е.И. Попова, А.Н. Попов, В.К. Любов, Е.А. Варакин // Природопользование в Арктике: современное состояние и перспективы развития: сб. науч. тр. 1-й Междунар. науч.-практ. конф.- Якутск: СВФУ, 2015.- с. 464-473.

130. Lyubov, V. Impact of boiler plants on soot particles pollution / V. Lyubov, E. Popova, A. Popov // Conference Proceedings 2nd International Conference on Atmospheric Dust.- Taranto, Italy, 2016.- P. 72-77.