مقایسه ویژگی های پسماندهای غیرچوبی برای تولید انرژی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار بخش تحقیقات علوم چوب و فرآورده های آن، موسسه تحقیقات جنگل ها و مراتع کشور، کرج، ایران

چکیده

برای محاسبات طراحی یا شبیه‌سازی مبدل‌های حرارتی تولید انرژی از زیست‌توده، محاسبه ارزش حرارتی یکی از مهمترین خواص سوخت‌های زیست توده است. در هر فرآیند تبدیل انرژی از زیست‌توده به علت نیازهای انرژی تمامی فرآیند‌ها از نظر کارایی و بازده، سوخت‌هایی با ارزش گرمایی خالص زیاد معمولاً مطلوب هستند. 8 پسماند غیرچوبی سلولزی در این تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفت. ویژگی‌های مهم مورد نیاز این پسماندها برای ارزیابی شامل درصد رطوبت، خاکستر، مواد فرار، عناصر (کربن، هیدروژن، نیتروژن، گوگرد و اکسیژن)، ارزش گرمایی ناخالص و خالص بودند. ارزش گرمایی بر اساس دو روش محاسبه‌ای و اندازه‌گیری مستقیم (با بمب کالری‌متری) تعیین شد. نتایج نشان داد مقدار گوگرد پسماندها به عنوان یک عامل محدودکننده و آلاینده محیط زیست بیش از سایر گزارش‌ها می‌باشد. به دلیل مقدار زیاد خاکستر در پیت باگاس، توصیه می-شود به صورت مخلوط با باگاس برای افزایش کارایی مبدل‌های حرارتی استفاده شود. استفاده از سیستم گازی‌سازی برای باگاس و نی به دلیل دارا بودن مواد فرار زیاد نسبت به سایر پسماندها ارجحیت دارد. بیشترین ارزش حرارتی به ترتیب برای ساقه ذرت و باگاس و کمترین ارزش حرارتی برای پیت باگاس و ساقه برنج تعیین شد. بین دو روش مورد استفاده برای تعیین ارزش حرارتی همبستگی خوبی وجود دارد که نشان دهنده استفاده از مدل محاسباتی مناسب است.

کلیدواژه‌ها


[1] Kazemi, M., 2014. The environment and renewable energy of biomass and the application of Co-Firing technology in producing energy.The Iranian National Conference on Environment and Energy, 5 p.

[2] SATBA, 2016. Energy Efficiency Organization of Iran, 4th report. Biomass energy, 33 p.

[3] Jenkins, B.M., Baxter, L.L., Miles, Jr., T.R., C. and Miles, T.R., 1998. Combustion properties of biomass. Fuel Processing Technology 54: 17–46.

[4] Paasen, V., Cieplik, M.K. and Phokawat, N.P., 2006. Gasification of non-woody biomass, Economic and technical perspectives of chlorine and sulphur removal from product gas. Energy research center of the Netherland, ECN-E-06-032, 54 p.

[5] Seifert, T., 2013. Bioenergy from Wood, Sustainable Production in the Tropics, Springer Dordrecht Heidelberg New York London, 269p.

[6] Stahl, R., Henrich, E., Gehrmann, H.J., S. Vodegel, M. Koch, 2004. Definition of a standard biomass, Integrated Project Sustainable energy systems, 14 p.

[7] Kratky L. and Jirout T., 2011. Biomass size reduction machines for enhancing biogas production. Chemical Engineering & Technology, 34(3): 391-399.

[8] Schuck, S., 2006. Biomass as an energy source, International Journal of Environmental Studies 63:823-835.

[9] Munalula F. and Meincken M., 2009. An evaluation of South African fuelwood with regards to calorific value and environmental impact. Biomass Bioenergy, 33:415-420.

[10] Strauss, W. and Walker, S., 2018. Forecasting Industrial Wood Pellet Prices – A new model for calculating future prices, FutureMetrics, Intelligent Analysis, Operations Guidance, and Strategic Leadership for the Pellet Sector, 13 p.

[11] Wondifraw, D., 2010. Air drying of wood chips and logs under shelter and outside in Western cape. Honours report, Department of Forest and Wood Science, Stellenbosch University, Stellenbosch.

[12] Bioenergy Association of New Zealand (BANZ), 2010. Wood Fuel Classification Guidelines, Version 5, New Zealand, 31p.

[13] Haygreen, J.G. and Bowyer, J.L., 2007. Forest products and wood science: an introduction. Iowa State Press, Ames.

[14] Novaes, E, Kirst, M, Chiang, V, Winter-Sederoff H. and Sederoff R., 2010. Lignin and biomass: a negative correlation for wood formation and lignin content in trees. Plant Physiology, 154: 555–561.

[15] Boundy, B., Diegel, S. W., Wright, L. and Davis, S. C., 2011. Biomass Energy Data Book, Office of the biomass program energy efficiency and renewable energy U.S. department of energy, Roltek, Inc., USA, 254 p., http://cta.ornl.gov/bedb.

[16] Demirbas, A., 2010. Biorefineries for biomass upgrading facility. Speringer-verlag,, Germany.

[17] Hughes, S.R., Gibbons, W. and Kohl, S., 2010. Biomass to biofuels: strategies for global industries, Chapter 4, advanced biorefineries for the production of fuel ethanol, 559 p.

[18] Adekugbe, A., 2012. Determination of heating value of five economic tree residues as fuel for biomass heating system, Nature and Science, 10(10): 26-29.

[19] Sugumaran, P. and Seshadri, S., 2009. Evaluation of selected biomass for charcoal production. Journal of Scientific & Industrial Research, 68: 719-723.

[20] Llorente Fernandez, M.J., Laplaza Murillo, J.M., Cuadrado Escalda, R. and Garcia Garrasco, J.E., 2006. Ash behaviour of lignocellulosic biomass in bubbling fluidised bed combustion, Fuel, 85: 1157-1165.

[21] Hiltunen, M., Barisic, V. and Coda Zabetta, E., 2008. Combustion of different types of biomass in CFB boilers, 16th European conference, Valencia, Spain, 6p.

[22] Toscano, G. and Corinaldesi, F., 2010. Ash fusibility characteristics of some biomass feedstocks and examination of the effects of inorganic additives. Journal of Agricultural Engineering, 41(2):13-19.

[23] Karlen, D. L., 2014. Cellulosic energy cropping systems, John Wiley & Sons, Ltd, 400p.

[24] Singh, H., Kumar Sapra, P. and Singh Sidhu, B., 2013. Evaluation and characterization of different biomass residues through proximate and ultimate analysis and heating value. Asian Journal of Engineering and Applied Technology, 2(2): 6-10.

[25] Rafaj, P. and Amann, M., 2018. Decomposing Air Pollutant Emissions in Asia: Determinants and Projections. Energies journal, 11(5):1299-1313.

[26] Parikha, J., Channiwala, S.A.  and Ghosal, G.K., 2005. A correlation for calculating HHV from proximate analysis of solid fuels, Fuel, 84(5):487-494.

[27] Rosendahl , L., 2013. Biomass Combustion Science, Technology, Woodhead Publishing Limited, 315 p.

[28] Jones, J.M., Lea-Langton, A.R., Ma, L., Pourkashanian, M. and Williams, A., 2014. Pollutants Generated by the Combustion of Solid Biomass Fuels, 109 p.