1598005439-1326b994f1090c560653e496106b7ac8 (811216), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Состав биомассы различного типа приведен в табл. 1. Целлюлоза во всех типах биомассы состоит из (З-глюкопиранозы, линейно связанной с ()-(! — 4) гликозидными связями, и отличается лишь степенью полимеризации. Основную гемицеллюлозу твердых пород древесины образуют ацетил-4-О-метилгяюкуроноксилан (ксилан), 0,4 2,0 — 27,8 24,0 41,0 0,3 3,1 — 19,5 35,0 39,0 б,б 3,7 7,4 !б,7 28,2 39,9 1б,! 4,б 13,3 11,9 24,5 30,2 2,3 8,4 10,0 18,5 29,0 33,б Спосабы получения энергии из биомассы а основную гемицеллюлозу хвойных пород образует глюкоманнан (маннан). Лигнин древесины хвойных пород содержит гваяцилпропановые соединения (фенольные группы, содержашие одну метоксильную группу), а лигнин древесины твердых порол содержит еше и сирингилпропановые соединения (с двумя метоксильными группами).
Высокое содержание ацетильных и метоксильных групп в древесине твердых пород позволяет использовать ее для получения уксусной кислоты и метанола путем сухой перегонки. 2. ПИРОЛИЗ И ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ БИОМАССЫ И ЕЕ КОМПОНЕНТ В процессе горения биомассы происходит ее разложение с последующим окислением продуктов распада. По мере нагревания в камере сгорания или в другом устройстве биомасса разрушается; отделяются летучие вещества и остается углистое вешество с большим содержанием минеральных соединений.
Летучие вещества содержат СО, СО,, некоторое количество углеводородов и Н . Коиденсируюшаяся часть летучих вешеств содержит воду и низко- 1. молекулярные органические соединения, такие, как альдегиды, кислоты, кетоны и спирты. В состав смоляной фракции входят высокомолекулярные сахара, производные фурана и фенольные соединения. Доля образующихся летучих веществ и конденсируюшегося остатка, а также их испаряемость определяются термогравиметрическим методом, а изменения энтальпии (АН)-методом дифференциального термического анализа или сканируюшей калориметрии (термический анализ).
Данные термического анализа тополя и его компонент (рис. 2 и 3) сви- Рис. 2. данные термогравиметрии тйердолиствеииой породы древесины тополя лельтоввдного и его компонент. 1-аенлвн1 Э-неллюлоза 1-древеенна. 1-иыютыюнивЛВ дременый люлин; 5-ыылвы минни 98 Часть П Доля касса обросла, ио лотерей одраоооалея сорюоий уелерод, % Оиделяемая лук!коста, «алуа у_#_6 УО !000 400 00 /ЛУ О 0 800 ООО Т, 'С УОО УО гдО д!50 400 Т, 'С Рис. 3.
Данные дифференциального термического анализа твердолиствеииой породы тополя дедьтовндиого и его компонент. !-коллапс у-Исллюлоэс; у-дрссссюм; С-лнпгни. детельствуют о том, что при пиролизе целлюлозы и гемицеллюлозы (углеводных компонент) образуются главным образом летучие вещества, а при пиролизе лигнина-углистое вещество. Этн методы могут использоваться для измерения энергии, необходимой для осушки, перегонки, пиролиза н нагрева биомассы перед сжиганием (теплота, затрачиваемая перед горением).
Энергия, генерируемая в результате полного сжигания продуктов разложения, измеряется калориметрическнм методом. Высвобождаемая энергия может быть также измерена в процессе пиролиза и горения как функция времени или температуры. Теплота сгорания летучих веществ, образующихся при газификации хвои дугласни, прн различных температурах до и после отделения экстрагируемых веществ представлена на рис. 4. Разность между теплотой с! орания исходного и полученных веществ позволяет оценить' энергию.
затраченную на процесс пиролиза, н высвободившуюся энергию, Теплота сгорания растительной биомассы различного типа н ее компонент приведена в табл. 2, а теплота сгорания продуктов пиролиза биомассы — в табл. 3. Теплота сгорания различных видов топлив из биомассы находится в тесной взаимосвязи с требующимся для их сжигания количеством кислорода. Как видно из рис. 5, на каждый грамм кислорода высвобождается 3,349 кал тепла. Таким образом, теплота сгорания определяется глубиной окисления топлива. Для топлив из биомассы одинакового типа теплота сгорания сырья и продуктов его пнролиза определяется содержанием углпрода. Чистая целлюлоза, состоящая целиком из соеди- Способы получения энергии из биомассы О УОО а 00 ЗОО 400 000 Т, 'С Ряс. 4. Образование горючих летучих веществ вз листвы лжетсуги тиссолист- ной и вх теплота сгорания.
1, д-до отдсмнил экстрагирусхпа ксюсстс; П, ° (ру-пасло отюдюим эмэрагю уеюю ююсею эвнром; ° (ау ° -лосю отделаю всех экетрсгнрусммк миисгв. К91 в й я в ьгз г в«я!из- ивпвь 1т«в«ввв, «ыв тпвхт- «а«К т«к вв, вала Физътрующая бумага Клас он Древесная стружка Целлюлоза -4143 -6370 — 3093 — 1995 — 1050 -4375 „«з п~ ! г) о„~о вв «т в йв о'о Лнгннн лжетсуги тиссолистной Древесина тополя (Рпрпйвз зр) — 1546 -3072 -4618 Древесина лиственницы (Еппх осе!дел!о!В) вч ов« ыв Я ой«- «- в ! Ядровая дре- весина Гнилая древеси- на Без хвои Листва Внешняя (мерт- вая) — 1914 -2736 -4650 Разрушенная лжетсуга тиссолистная (Рзеидомиди тепге!зй) Сосна желтая (Р!ппз рспв)егози) Осина (Роро!из ггепвп!о!в(ез) Кора лжетсуги тиссолистной (Рзеиг(твида тенге!з!0 Кора лжетсуги тнссолистной (Рзеив(о!вида тепхе!зи) -5120 — 5146 — 5034 -2944 -2438 -2398 — 2176 — 2708 -2636 й ет св г-„ 'е о ыв ев в в«сввп ве т в-"в" вв" вч Е«впв ыв -3061 -2061 -5122 -3017 -2691 -5708 Целиком ю й й л 6 а ~Оюх Б ! пв ве вп ф ! и п ю Фйп( .в 8 ~п ! ш~ оз $ уо и1 и вс Ъ ~ь «в о, «ъ В вх х о о ~ нс иний ы и з ООЫ ае й и Вп$ХЗ.
"(!ц и( вй и й и и й И вс о. о и в! л х а о. х л б ф Ь 8, и, Й о а о Способы получения энергии из биомассы Тйбзилп 3. Теплота сгорания продуктов пиролюа 0 з гд уд Эненерилвенталз неге ела некиа нгеплокга сеаракал, клал/з Рис. 5. Корреляциа между опубликованными значениями теплоты сгорания и рассчитаннъзми по количеству (3,349 клал/г) поглощенного кислорода. ют Часть П ненни типа сахаров состава С (НгО)„имеет относительно низкую теплоту сгорания (гзНгз = — 4,!43 кал/г), что объясняется высоким содержанием кислорода. Однако 85% ее тепла высвобождается вместе с образующимися веществами при термическом расщеплении сахаров. Для лигнина, состоящего из конифериловых соединений (и некоторого количества соответствующих сирингиловых соединений в древесине тверл х пород) и имеющего примерный состав С, НыО„характерн меньшее содержание кислорода и, следовательно, более высокая тепло- гз' та сгорания (с5Н = — б,371 кал/г).
При пиролизе образуется углеподобное ве вещество, поскольку лигнин не так легко подвержен расщеплению на соединения с низкой молекулярной массой. Образцы древесины, состоящей главным образом из лнгнина и углеводов, характеризуют ся про уточными теплотой сгорания и количеством образующихся при пиролизе летучих горючих веществ. Экстрагируемые эфиром вещества (терпеновые углеводороды и липнды) содержат еще меньше кислорода и поэтому имеют более высокую теплоту сгорания (суНгз = от — 7,700 до — 8,500 кал/г), что подтверждается данными, полученными для желтой сосны и листвы осины, содержащих большое количество экстрагируемых веществ. Зависимость между теплотой сгорания различных топлив из биомассы и продуктов ее пиролиза (углистых и летучих веществ) от содержания в них углерода показана на рис. 6 и может быть описана с помощью выражения сзНтор (кал/г) = 94,! 9 (С%) + 55,01, 25' (2) тппп бппп ~~ ш ОООО о~~ йппп зппп ЛООП $ еп лп пп тп О, % Рис.
б. Теплота с о г раииа при 400'С в зависимости от содержания углерода. Е -таллина, Ш -утлвстае всшсстеа, О -летутис всшсствв Снособы нолученття итар~ ии из биомассы й,п шо Уу й ш 3п. о вз н сх оп дЮ М О ШО хпп ЗОО 4пп т, О ОЯ сто Пта Ду оо ш $.
О„У п,у УПО кап ООО ЕОО т, О Рис. 7. Схоросп сгорания (а) и количество поглощенного кислорода (б) летучими продуктами пиролиза. у -свсивя твоя лнешут» тннолиатной; г-стврм хвоя лветсути тиссоинотной; 3-ствйвл хвоя иелтай сссньс что вполне допустимо, поскольку кислород расходуется главным образом на окисление углерода. Данное уравнение можно использовать для определения теплоты сгорания топлив, получаемых в различных условиях. На рис.
7 показаны скорость и количество поглощенного кислорода при горении летучих экстрагируемых веществ и продуктов пиролиза различной листвы (хвои), определенные с помощью специального кислородного датчика. !05 Касть П Нвввавраааваа СН,ОН НО Илллиатор (1] Клетка -Н 1+О, Клетка — Н + Клетка -Н + Теллота 1' о. к ю; но; Клетка' + 1Н Клетка + 1О,Н !' 1Ол Цгллилоза ОН Разаегалеаие 8 ю У б-ангидрида ! д-ангидрида ! лира ноги! сн 'ч, сн ОН б.ангидрида хбпхб"дании»драли !!Оуранози! Зксоериментаванме усвоен» ванов в", Произв» Атмосферное т,у мм рт. ст. »,У мм рт, ст„ лавленле УЛ змл 25,8 32,5 6,68 0,91 2,68 11,8 17,8 55,8 28,! 5,6 Следы 20,9 34,2 !9,1 3,57 0,38 Следы 6,08 Угластое вещество Смола левоглюкозаи 1,6-алгилро+О-глюкофураноза О-глюксза гилролвзуюшиеся материалы Клетка + Ол, Клетка О' в Клетка Оз .ь Клетка-Н Клетка ОлН + Клетка' Образовааае аролукпув Клетка О,Н Клетка О', Клетка Ол Клетка О»Н Продукты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
