Ученые выяснили, как эффективнее «сушить» древесную биомассу перед сжиганием
Ученые выяснили, как эффективнее «сушить» древесную биомассу перед сжиганием Древесная биомасса — один из наиболее перспективных энергоносителей с точки зрения развития возобновляемых источников энергии. Она доступна и эффективна, при этом при ее сжигании выбрасывается меньше потенциально вредных соединений, чем при сжигании угля. Однако практически начальное содержание влаги в сырой древесной биомассе может колебаться от 10% до 50%. Поэтому перед сжиганием или газификацией биомасса должна быть обезвожена. Наиболее эффективный подход — это сушка измельченной древесины в крупнообъемных сушильных установках с использованием плотных стационарных набивных слоев. В ряде исследований был выявлен новый механизм удаления влаги из толстых слоев древесной биомассы, характеризующийся образованием обратных потоков водяного пара внутри более глубоких слоев, направленных не к нагретой поверхности, а в более глубоко расположенные «более холодные» области. Однако предельные значения толщины, при которых этот механизм начинает проявляться, еще не установлены. В качестве материала для исследования ученые выбрали типичные отходы деревообработки — сосновые стружка и опилки. Сухой образец биомассы опрыскивали водой для достижения типичного относительного содержания влаги — 60%. Затем образцы биомассы помещали в контейнер с открытой верхней поверхностью, который располагали в центре сушильной камеры. Для измерения температуры внутри слоя материала использовали систему из термопар, установленных таким образом, чтобы регистрировать температурное поле по всей системе «слой древесины — стенки контейнера — окружающая среда» в режиме реального времени. В ходе эксперимента исследовали изучали динамику температуры внутри слоя диспергированной древесной биомассы в процессе сушки при различных условиях нагрева. Оказалось, что, когда толщина слоя древесной биомассы превышает 50 мм, во всем диапазоне температур возникают обратные потоки водяного пара, проникающие внутрь материала. А внутри слоя древесины происходит сперва конденсация водяного пара, приводящая к локальному повышению температуры, а затем совместное испарение исходной влаги и вторичного конденсата, приводящее к переохлаждению слоя. При меньшей толщине слоя подобные обратные потоки либо отсутствуют, либо их влияние является незначительным. По словам ученых, для сушки диспергированной древесной биомассы перед сжиганием в паровых и водогрейных котлах целесообразно использовать конвейерную систему подачи в сушильную камеру со слоем толщиной 1,25 мм, что позволит достичь минимально возможного энергопотребления для удаления влаги. Результаты опубликованы в журнале Biomass and Bioenergy. Проект поддержан грантом Российского научного фонда. Подписывайтесь на «Новости биоэкономики»! Telegram | Макс | ВКонтакте | Дзен Фото: Томский политехнический университет