Исследование эффективности сжигания древесного биотоплива в теплогенерирующей установке

УДК

662.6/9

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2017.4.149

Аннотация

Северо-запад России обладает огромными запасами древесины, поэтому для этого региона актуальны вопросы максимально эффективного использования древесной биомассы. Вовлечение в топливно-энергетический баланс древесного биотоплива позволяет уменьшить негативное влияние объектов энергетики на окружающую среду и сохранить потенциал невозобновляемых видов топлива для будущих поколений. Эффективным направлением комплексного решения энергетических и экологических проблем при обеспечении отопительных нагрузок потребителей коммунально-бытового сектора является применение современных устройств, работающих на торфе и твердых видах биотоплива. В этом направлении большая роль принадлежит высокоэффективному отопительному оборудованию. Цель работы – изучение теплотехнических и экологических показателей водогрейного котла Firematic 60 (фирма «Herz Energietechnik GmbH», Австрия) при сжигании древесных гранул, коры, прессованной древесно-шлифовальной пыли, гранулированного и кускового торфа. В ходе экспериментов определены составляющие теплового баланса котла и эмиссии газообразных выбросов при сжигании твердых топлив, исследованы выбросы твердых частиц и содержание в них частиц сажи. Комплексное энергетическое обследование показало, что котел Firematic 60 обеспечивает высокие эколого-экономические показатели при сжигании биотоплив, а также гранулированного торфа. Его следует использовать для теплоснабжения малоэтажных зданий в условиях Северо-Арктического региона.

Сведения об авторах

В.К. Любов, д-р техн. наук, проф.

А.Н. Попов, ассист.

Е.И. Попова, ассист.

П.В. Малыгин, ассист.

Л.М. Солнышкова, студ.

Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; e-mail: vk.lubov@mail.ru,

wav1@inbox.ru, ev.popova@narfu.ru, PeterPen13@rambler.ru, solnyshkva@yandex.ru

Ключевые слова

водогрейный котел, древесное топливо, вредные вещества, выбросы сажевых частиц, топка, горелка, потери тепла, коэффициент полезного действия, теплотехнические и гранулометрические характеристики топлива

Для цитирования

Любов В.К., Попов А.Н., Попова Е.И., Малыгин П.В., Солнышко-ва Л.М. Исследование эффективности сжигания древесного биотоплива в теплогенерирующей установке // Лесн. журн. 2017. № 4. С.149–161. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.4.149

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Любов В.К., Любова С.В. Повышение эффективности энергетического использования биотоплив: учеб. пособие. Архангельск: Солти, 2010. 496 с.

2. Любов В.К., Малыгин П.В., Попов А.Н., Попова Е.И. Исследование эффективности работы водогрейного котла при сжигании биотоплив // Биотехнологии в химико-лесном комплексе: материалы междунар. науч. конф., Архангельск, 11–12 сент. 2014 г. Архангельск: САФУ, 2014. С. 201–205.

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

4. Попова Е.И., Попов А.Н., Любов В.К., Варакин Е.А. Сжигание твердых топлив в водогрейном котле Firematic 60 // Природопользование в Арктике: современное состояние и перспективы развития: сб. науч. тр. 1-й Междунар. науч.-практ. конф., Якутск, 22–25 сент. 2015 г. Якутск: СВФУ, 2015. С. 464–473.

5. Тепловой расчет котлов (нормативный метод). СПб.: НПО ЦКТИ, 1998. 256 с.

6. Borchsenius H., Borgnes D. Black Carbon Emissions from the District Heating Sector in the Barents Region // NORSK ENERGI. Ministry of Environment of Norway. Project Name: RUS-11/0060. Norway, 2013.

7. Flach B., Bendz K., Krautgartner R., Lieberz S. EU-27 Biofuels Annual Report // USDA Foreign Agricultural Service GAIN. 2013. Report No.: NL3034.

8. Petzold A., Ogren J.A., Fiebig M., Laj P., Li Sh., Baltensperger U., Holzer-Popp T., Kinne S., Pappalardo G., Sugimoto N., Wehrli C., Wiedensohler A., Zhang X. Recommendations for Reporting "Black Carbon" Measurements // Atmospheric Chemistry and Physics. 2013. Vol. 13. Pp. 8365–8379.

Поступила 21.10.16

Ссылка на английскую версию:

Wood-Based Biofuel Efficiency in the Heat Producing Installation

UDC 662.6/9

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.4.149

Wood-Based Biofuel Efficiency in the Heat Producing Installation

V.K. Lyubov, Doctor of Engineering Sciences, Professor

A.N. Popov, Assistant

E.I. Popova, Assistant

P.V. Malygin, Assistant

L.M. Solnyshkova, Student

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; е-mail: vk.lubov@mail.ru, wav1@inbox.ru, ev.popova@narfu.ru, peterpen13@rambler.ru, solnyshkva@yandex.ru

The north-west of Russia possesses huge amount of timber resources; and the issues of the most effective use of woody biomass are relevant for this region. Involving of wood biofuel in the fuel and energy balance can reduce the negative impact of energy facilities on the environment and preserve the potential of non-renewable fuels for future generations. The efficient way for comprehensive solution of the energy and environmental problems of heat load supplying of the domestic household sector is the use of modern solid biofuels and peat-fired units. The high-efficiency heating equipment is of great importance. The work objective is to study thermal and ecological characteristics of the hot water boiler Firematic 60 (“Herz Energietechnik GmbH”, Austria) when wood pellets, bark, pressed wood-grinding dust, granulate and sod peat combustion. In the course of the experiments, we determine the components of the boiler's heat balance and gaseous emissions when solid fuels combustion, and study the particulate emissions and their content of soot particles. The boiler Firematic 60 provides high environmental and economic performance when biofuels and granulate peat combustion. It should be used in the heat supply systems of low-rise buildings in the North-Arctic region.

Keywords: hot-water boiler, wood fuel, hazardous substance, soot particles emission,
furnace, burner, heat loss, efficiency factor, fuel thermotechnical and particle-size
characteristics.

REFERENCES 

1. Lyubov V.K., Lyubova S.V. Povyshenie effektivnosti energeticheskogo ispol'zovaniya biotopliv [Improvement of Effectiveness of the Biofuels Energy Use]. Arkhangelsk, 2010. 496 p.

2. Lyubov V.K., Malygin P.V., Popov A.N., Popova E.I. Issledovanie effektivnosti raboty vodogreynogo kotla pri szhiganii biotopliv [Biofuel Combustion Efficiency of the Hot-Water Boiler]. Biotekhnologii v khimiko-lesnom komplekse: materialy mezhdunar. nauch. konf., Arkhangel'sk, 11–12 sent. 2014 g. [Biotechnology in the Chemical and Forest Complex: Proc. Intern. Sci. Conf., Arkhangelsk, 11–12 September 2014]. Arkhangelsk, 2014, pp. 201–205.

3. Lyubov V.K., Malygin P.V., Popov A.N., Popova E.I. Opredelenie poter' tepla v okruzhayushchuyu sredu na osnove kompleksnogo issledovaniya effektivnosti raboty kotlov [Determining Heat Loss Into the Environment Based on Comprehensive Investigation of Boiler Performance Characteristics]. Teploenergetika [Thermal Engineering], 2015, vol. 62, no. 8, pp. 36–40.

4. Popova E.I., Popov A.N., Lyubov V.K., Varakin E.A. Szhiganie tverdykh topliv v vodogreynom kotle Firematic 60 [Solid Fuels Combustion in the Boiler Firematic 60]. Prirodopol'zovanie v Arktike: sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya: sb. nauch. tr. 1-y Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., Yakutsk, 22–25 sent. 2015 g. [Nature Management in the Arctic: the State of the Art and Development Prospects: Proc. 1st Intern. Sci. Pract. Conf., Yakutsk, 22–25 September 2015]. Yakutsk, 2015, pp. 464–473.

5. Teplovoy raschet kotlov (normativnyy metod) [Thermal Calculation of Boilers (Normative Method)]. Saint Petersburg, 1998. 256 p.

6. Borchsenius H., Borgnes D. Black Carbon Emissions from the District Heating Sector in the Barents Region. NORSK ENERGI. Ministry of Environment of Norway. Project Name: RUS-11/0060. Norway, 2013.

7. Flach B., Bendz K., Krautgartner R., Lieberz S. EU-27 Biofuels Annual Report. USDA Foreign Agricultural Service GAIN; 2013. Report No.: NL3034.

8. Petzold A., Ogren J.A., Fiebig M., Laj P., Li Sh., Baltensperger U., Holzer-Popp T., Kinne S., Pappalardo G., Sugimoto N., Wehrli C., Wiedensohler A., Zhang X. Recommendations for Reporting "Black Carbon" Measurements. Atmospheric Chemistry and Physics, 2013, vol. 13, pp. 8365–8379.

Received on October 21, 2016

---

For citation: Lyubov V.K., Popov A.N., Popova E.I., Malygin P.V., Solnyshkova L.M. Wood-Based Biofuel Efficiency in the Heat Producing Installation. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 4, pp. 149–161. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.4.149