Переработка листвы в топливные брикеты: Поленья из опавших листьев технология изготовления. Экополено из листьев. Топливные брикеты. Пеллеты. Альтернативное топливо

Фото предоставлены Назарбаев интеллектуальной школой г. Павлодар.

Измельчение и брикетирование листьев

Измельчение листьев | Брикетирование листьев

Использование листвы для производства энергии становится все более популярным. Каждую осень на улицах и тротуарах опадают тонны листьев, которые должны собираться городскими службами.

mütek Systemtechnik настолько заинтересовала эта тема, что мы предложили выпускнику Университета возобновляемой энергии в Роттенбурге Бенджамину Рат поработать над ней и написать тезисы, с чем он успешно справился. В своей дипломной работе «Брикетирование листвы для производства энергии» он разработал последовательную цепочку необходимых процессов:

1. Сбор и транспортировка листвы
2. Хранение листвы
3. Чистка листвы
4. Сушка листвы
5. Измельчение листвы
6. Уплотнение и брикетирование листвы

При разработке данной технологии также был детально изучен вопрос затрат на износ оборудования и его деталей. Это особенно важно из-за высокого содержания минералов в биоматериале.

Результаты: 

Анализ уровня зольности показывает, что неочищенная листва быстрее приводит к необходимости замены деталей оборудования, чем промытые, просеянные или дополнительно высушенные и измельченные листья. При этом промывание позволяет максимально снизить содержание зольных веществ в листьях. При просеивании следует заранее предотвратить возможность засорения сита остатками листьев, предварительно измельчив их. Если же соотношение между изменением уровня зольности и энергопотреблением в процессе сушки листьев после промывания более выгодно по отношению к процессу просеивания, то предпочтительным является процесс промывания. Однако нужно заранее уточнить такие вопросы, как удаление или обработка загрязненной воды. Как во время промывания, так и просеивания следует ожидать небольших потерь листьев. Влажность и, следовательно, плотность брикетов можно контролировать в процессе сушки. На уровень зольности влияет также тип сбора листвы. Здесь показано, что методы сбора листвы с помощью воздуходува и граблей приводят к сравнительно небольшим примесям. При этом наименьшее содержание зольных веществ может быть достигнуто при использовании воздуходува. Таким образом, срок службы деталей, подверженных износу, является самым долгим при использовании последнего способа. Согласно проведенным опросам именно этот метод используется в настоящее время чаще всего. Основываясь исключительно на минимально возможном содержании зольных веществ или износе, была разработана следующая схема, которая может быть использована на практике.  

Для уничтожения возможных остатков влаги необходимо всегда проводить сушку листьев. Для обеспечения ее равномерности можно, например, использовать ленточную сушилку, не требующую высоких энергозатрат. Для достижения однородности сырья и нужного для брикетирования размера гранул требуется предварительное дробление листьев. Для этого идеально подойдет измельчительная машина. Наконец, в технологической цепочке следует рассмотреть возможность рециркуляции золы, чтобы завершить цикл и вернуть питательные вещества для новой биомассы или листвы в почву. Благодаря брикетированию листва может из отходов превратиться в ценный материал. Можно было бы также наладить процесс добычи энергии из других биомасс, имеющихся в достаточном количестве в любой местности (например, остатки фруктовых деревьев или ландшафтный материал). Таким способом можно обеспечить круглогодичное использование и рентабельность машин. Кроме того, следует внимательно изучить возможность прессования тюков, хранения, сушки и последующего сжигания листвы без промежуточной стадии промывания.  

Следует отметить, что основной износ деталей неизбежен, однако для экономической эксплуатации брикетировочного пресса затраты на него все равно должны быть уменьшены. Это может быть достигнуто только за счет содержания меньшего количества минералов в листве или более длительного срока службы изнашиваемых деталей. Для этой цели необходимо оптимизировать процесс очищения или принять меры по отношению к самим изнашиваемым частям.  Кроме того, изнашиваемые детали должны быть спроектированы так, чтобы процесс их замены проходил легко и быстро. Стоимость изнашиваемых деталей достаточно высокая, однако после их замены соответственно уменьшаются затраты на персонал и увеличивается срок эксплуатации оборудования.

Измельчительные машины для листвы

Измельчительная машина серии MHZ измельчает листья в гранулы желаемого размера. Размер гранул листьев определяется установленным в машине ситом. В то время как при производстве лиственной подстилки образуются гранулы размером примерно 30 мм, в случае последующего брикетирования размер гранул составляет всего 10-12 мм.

Брикетировочные прессы для листвы

После дробления листьев измельчительной машиной mütek можно переходить к этапу брикетирования. Для этого рекомендуется применять гидравлические брикетировочные прессы серии MUP и MPP NEM. Брикетировочный пресс может быть установлен на мобильном прицепе или стационарно под большим запасным силосным корпусом. Важно убедиться, что содержание влаги в листьях находится в пределах 8 — 18%. Оптимальное качество брикетов достигается при уровне влажности 14%. Готовый лиственный брикет приобретает аккуратный внешний вид и имеет довольно высокий вес.

Процесс прессования происходит без добавления связующих веществ.

Форма брикета: цилиндрическая или прямоугольная

Содержание влаги: макс. 18%

Транспортировка листвы

Листва может транспортироваться конвейерными лентами, винтовым конвейером, а также воздуходувом. На практике для транспортировки листвы популярна концепция использования установленного в измельчительной машине вентилятора. После изготовления брикетов брикетировочный пресс дополняется крепежным фильтром. Таким образом, полученные гранулы можно вдувать непосредственно в брикетировочный пресс.

Экспериментальное исследование сжигания брикетов из опавших листьев в качестве альтернативного источника энергии для приготовления пищи: Материалы конференции AIP: Том 2255, № 1

Индонезия обладает богатыми природными ресурсами, разбросанными по островам. Использование этих природных потенциалов не было полностью воспроизведено и развито для удовлетворения повседневных потребностей, таких как приготовление пищи. Целью данного исследования является изучение потенциала опавших листьев в качестве бытового источника энергии для приготовления пищи. В частности, была проведена серия экспериментов лабораторного масштаба с использованием опавших листьев видов Artocarpus champaden, L. , Nephelium lappaceum, L., и Mangifera indica, L. В Индонезии эти виды известны как деревья Cempedak, Rambutan и Mangga, которые годами дают опавшие листья. Способ уменьшить проблемы с опавшими листьями у местных жителей состоит в том, чтобы собирать их в саду и на крышах, а затем сжигать, чтобы уменьшить объем. Экспериментальная работа проводилась в несколько этапов. Листовой опад был преобразован в топливо из брикетов биомассы, чтобы увеличить содержание энергии для сгорания путем добавления масла канолы и крахмала в качестве связующего вещества.Брикеты были изготовлены вручную с минимальными механическими работами. Термический анализ, включая теплотворную способность, экспресс-анализ и предельный анализ, выполняли стандартным методом и на оборудовании. Эксперимент проводился с использованием печи на биомассе с объемом топливной камеры примерно 660 см ³ . К печи был прикреплен вентилятор для подачи восходящего принудительного вихревого потока воздуха. Для измерения характеристики горения и эффективности печи был проведен тест на кипячение воды. Было обнаружено, что брикеты (100 граммов) из всех испытанных видов листьев могут вскипятить 1000 мл воды в течение 7 минут.В целом характеристики горения брикетов были связаны с предварительным и окончательным анализом образцов. Тем не менее, сравнение характеристик с использованием теста на кипячение воды показало, что расхождения в характеристиках с использованием различных типов опавших листьев не были значительными. Эта работа показала, что опавшие листья могут стать надежным источником энергии для приготовления пищи в домашнем хозяйстве в сельской местности.

Брикеты из листьев бука в качестве топлива для домашней топки

БРИКЕТЫ ИЗ ЛИСТЬЯ БУКА В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА ДЛЯ ДОМАШНЕЙ ТОПЛИВНОЙ УСТАНОВКИ

Автор(ы)

ЙИРЖИ РЫШАВИ, ЙИРЖИ ГОРАК, ЛЕНКА КУБОШОВА, МИРОСЛАВ ЯРОХ, ФРАНТИШЕК ХОПАН, КАМИЛ КРПЕЦ, ПЕТР КУБЕША

Аннотация

Данное исследование направлено на изучение возможности использования опавших (отходных) листьев бука в качестве материала для производства брикетов. Основной целью брикетирования листьев бука в данном исследовании является возможность его использования в небольших бытовых топочных установках, как частичный заменитель древесины. С точки зрения брикетирования необходимо просушить листья примерно до 15% влажности (при свободной (естественной) сушке в слое высотой около 10 см в отапливаемом помещении требуется более месяца). Брикетирование листьев бука на автоматическом прессе – несложный процесс, но с разной длиной брикетов на выходе (2–20 см).Были проведены предварительный и окончательный анализы собранных листьев бука. Образец брикета был подвергнут термогравиметрическому анализу, который показывает интервалы температур сушки и разложения гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина. Определенные диапазоны температур соответствуют таковым из других литературных источников. Горючие испытания подтвердили возможность использования брикетов из буковых листьев в качестве топлива в малой топочной установке. Все предельные значения действующего европейского стандарта EN 13240:2001 были соблюдены, а также были соблюдены некоторые предельные значения будущего регламента Европейской комиссии по стандартам (ЕС) 2015/1185. Результаты энергоэффективности и массовых концентраций загрязняющих веществ в дымовых газах будут отличаться для разных печей и разных настроек печи. Благодаря свойствам брикетов из листьев бука (высокая массовая доля золы и быстрое разложение на колосниковой решетке в процессе горения) целесообразно, особенно при длительном использовании, комбинировать этот вид топлива с традиционным.

Ключевые слова

листья деревьев, брикетирование, биомасса, возобновляемые источники энергии, твердое топливо

Потенциальный возобновляемый источник энергии

9.Патомсок Вилаипон, Влияние давления брикетирования на брикет из банановой кожуры и банановые отходы в

Северном Таиланде, Американский журнал прикладных наук, ISSN 1546-9239, 2009, стр. 167-171.

10. Айна, О.М., Адетогун А.С. и Ийола К.А., Тепловая энергия из брикетов из опилок с добавленной стоимостью из Альбизии

Зигия, Эфиопский журнал экологических исследований и управления, том 2, 2009 г. , стр. 42.

11. А.Олоруннисола, Производство топливных брикетов из макулатуры и примесей кокосовой шелухи, Сельское хозяйство

Engineering International: Электронный журнал СИГР, Рукопись EE 06 006, Vol.IX, февраль 2007 г.

12. Юсиф А. Абакр и Ахмед Э. Абасаид, Экспериментальная оценка конической шнековой брикетировочной машины для

брикетирования карбонизированных стеблей хлопка в СУДАН, Журнал инженерных наук и технологий, Vol. 1,

2006, pp. 212-220.

13. Theresa Uzoma Onuegbu, Ikechukwu Martin Ogbu, Nkechi Olivia Ilochi, Uche Eunice Ekpunobi and Adaora

Stellamaris ),

Leonardo Journal of Sciences, ISSN 1583-0233, выпуск 17, июль-декабрь 2010 г., стр.47-58.

14. Сангер С.Х., Моход А.Г., Хандетоде Ю.П., Шрираме Х.Ю. и Дешмух А.С., Исследование карбонизации

скорлупы орехов кешью, Исследовательский журнал химических наук, ISSN 2231-606X, Vol. 1(2), май 2011 г., стр. 43-55.

15. Дж. Т. Оладеджи и К. С. Энверемад, Влияние некоторых параметров обработки на физические характеристики и уплотнение

Характеристики брикетов из кукурузного початка, Международный журнал энергетики, 2012 г., стр. 22-27.

16.Туку Л. Ньякеру, Джозеф М. Керико и Бенсон Х.К. Каранджа, Разработка брикетов из натуральных продуктов

для уничтожения комаров, Журнал наук об окружающей среде и водных ресурсах, Vol. 1(4), May

2012, стр. 74 – 79.

17. Roxanne Mohammed and Ejae A. John, Лабораторное производство брикетов из сельскохозяйственных отходов от

Trinidadian Vendors, Журнал Ассоциации профессиональных инженеров Тринидад и Тобаго, Vol.40,

октябрь/ноябрь 2011 г., стр. 57-60.

18. Д-р Т. Н. Пракаш Каммарди, Отчет о специальной схеме по стоимости выращивания ареканута в штате Карнатака (GOI),

Департамент экономики сельского хозяйства, Университет сельскохозяйственных наук, GKVK, Бангалор.

19. Нандини Шекхар, Популяризация брикетов из биомассы – средство устойчивого развития сельских районов, Азия

Журнал управленческих исследований, ISSN 2229 – 3795, том 2, выпуск 1, 2011 г. , стр.457-473.

20. Маниндер, Рупиндерджит Сингх Катурия и Соня Гровер, Использование сельскохозяйственных отходов в качестве биомассы

Брикетирование: альтернативный источник энергии, IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering

(IOSRJEEE), ISSN: 2278-1676, Volume 1 , Выпуск 5, июль-авг. 2012, стр. 11-15.

21. ASTM E11, Стандартные спецификации для проволочной ткани и сит для целей тестирования, Американское общество или

, тестирование и материалы, Вашингтон, округ Колумбия.C.

22. Д-р П.Сугумаран, Древесный уголь из биомассы и технология брикетирования для получения дохода на основе альтернативной энергии

в сельской местности, Исследовательский центр Шри А. DJ Aerts, Свойства древесины для анализа горения, Bioresource Technology, Vol. 37,

1991, стр. 161–168.

24. IS 1448-7, Методы испытаний нефти и ее продуктов, Бюро индийских стандартов, Манак Бхаван, 9

Бхадур Шах Зафар Марг, Нью-Дели 110002, 2004.

25. IS 13979, Метод расчета эффективности модульных паровых котлов [MED 1: Котлы и сосуды под давлением

], Бюро индийских стандартов, Манак Бхаван, 9 Бхадур Шах Зафар Марг, Нью-Дели 110002, 1994.

26. Л. Вамуконья и Б. Дженкинс, Долговечность и релаксация брикетов из опилок и пшеничной соломы в качестве возможного топлива

для Кении, Биомасса и биоэнергия, Том. 8, 1995, стр. 175–179.

27. Van Loo S, Koppejan.J, Справочник по сжиганию и совместному сжиганию биомассы, Earthscan: Sterling, VA, p xix,

pp.442, 2008.

28. Ким Х.Дж., Г.-К. Лу, И. Нарусе, Дж. Юань и К. Охтаке, Моделирование характеристик горения биоугольных брикетов

, Journal of Energy Resources Technology, Vol. 123, 2001, стр. 27–31.

030004-8

Брикетирование сухих листьев сахарного тростника с использованием прессованного ила, коровьего навоза и навоза буйвола в качестве связующих

Население мира быстро растет. Это означает, что потребление энергии и спрос на энергию также растут с той же скоростью. По оценкам, к 2040 году необходимо будет обеспечить энергией от 9 до 10 миллиардов человек. Индия является ведущим потребителем энергии в мире. В частности, он потребляет большое количество нефти и природного газа для удовлетворения своих потребностей в энергии. Из-за неопределенности поставок нефти и природного газа и цен на них, а также загрязнения окружающей среды необходимо перейти на другие источники энергии. Биомасса является одним из первых источников энергии со специфическими свойствами и доступностью в изобилии. Сегодня от 10% до 14% мирового энергоснабжения обеспечивается источниками биомассы.Использование сельскохозяйственных отходов (биомассы) для изготовления брикетов для выработки электроэнергии может стать альтернативным решением проблем, связанных с их утилизацией и загрязнением. В настоящей работе исследуется оптимальное соотношение сухих листьев сахарного тростника и вяжущих и оптимальная загрузка, а также осуществляется выбор наилучшего вяжущего вещества (коровий помет, буйволиный помет, прессовый шлам) для изготовления высококачественных брикетов. Исследованы физические параметры и экспресс-анализ сухих брикетов листьев сахарного тростника со связующими веществами из коровьего навоза, навоза буйвола и прессованного шлама.Сухие брикеты листьев сахарного тростника со связующим веществом из коровьего навоза имеют самую высокую высшую теплотворную способность, низшую теплотворную способность, предел прочности на разрыв, устойчивость к опрокидыванию, сопротивление разрушению и удельную плотность энергии (16262,31 кДж/кг, 15362,1 кДж/кг, 7,164 кН/м). ² , 87,84%, 12,75% и 0,9296 соответственно). Расчетные результаты показывают, что коровий навоз является лучшим связующим для изготовления высококачественных сухих брикетов из листьев сахарного тростника, чем связующие вещества из навоза буйвола и прессованного шлама.

1. Введение

Энергия является важным параметром в жизни гражданского лица.Сегодня образ жизни гражданского населения во многом зависит от энергии, и количество энергии, необходимой населению и промышленному сектору, увеличивается. Потребность в энергии всегда будет выше, чем предложение энергии. Таким образом, для удовлетворения потребности в энергии необходимо генерировать энергию из различных возобновляемых источников [1]. Чтобы удовлетворить свои потребности в энергии, Индия в значительной степени зависит от нефти и природного газа. От общего спроса на нефть 70 % приходится на импорт, что сказывается на экономике страны [2].Кроме того, использование нефти и природного газа в качестве источника энергии приводит к загрязнению окружающей среды. Таким образом, возобновляемые источники являются неотложным решением как загрязнения, так и экономических проблем. Примерами возобновляемых источников являются биомасса, ядерная, гидроэнергия, приливная, геотермальная, солнечная и ветровая энергия [3].

1.1. Источник энергии Биомасса

Биомасса, органическое вещество или биологический материал, полученный из живых организмов, является лучшей альтернативой нефти и природному газу. Он может быть преобразован в твердое, жидкое и газообразное биотопливо, вырабатывающее энергию при сжигании [4]. Биомасса в различных формах доступна в больших количествах в развивающихся странах. На биомассу приходится 11,5% потребности в энергии, и ожидается, что к 2050 году эта доля возрастет до 15–50% [5, 6]. Стоимость энергии, произведенной из биомассы, относительно низка [7]. Мировой энергетический потенциал биомассы в 2020 г. представлен в табл. 1 [8].

Человеческие отходы, пищевая промышленность, отходы животноводства, сельскохозяйственные отходы и отходы лесного хозяйства являются примерами биомассы [9]. В общей сложности Индия производит 320 миллионов тонн сельскохозяйственных отходов, таких как сухие листья сахарного тростника, багасса, рисовая солома, рисовая шелуха, пшеничная солома и кукурузные початки. Этот остаток часто сжигают на открытом воздухе, создавая проблемы с дымом и летучей золой. Около 100 миллионов тонн сельскохозяйственных отходов сжигается на открытых полях, создавая загрязнение воздуха [10]. Сжигание этих сельскохозяйственных отходов приводит к огромным потерям энергии. Однако большой задачей является преобразование этой биомассы в брикеты для получения энергии [11–13].

1.2. Сухие листья сахарного тростника

Растения сахарного тростника — лучший пример того, как природа предоставила нам возобновляемую биомассу для производства энергии. В исследованиях изучалось, как такие электростанции могут заменить уголь, нефть и природный газ. Например, преобразование отходов сахарного тростника в твердое топливо, такое как брикеты, могло бы стать лучшим решением проблемы вырубки лесов, которая является горячей темой [14]. Большое количество сахарного тростника производится во всем мире, особенно в Индии [15]. В 2015 году во всем мире было произведено 1877105 тысяч метрических тонн сахарного тростника.Индия заняла второе место с 341 200 тысячами метрических тонн после Бразилии (739 267 тысяч метрических тонн), а Китай — на третьем (125 536 тысяч метрических тонн). 10 ведущих стран-производителей сахарного тростника представлены в таблице 2 [14, 16], а тройку крупнейших штатов-производителей сахарного тростника в Индии составляют Уттар-Прадеш, Махараштра и Карнатака (132427,6842, 69648,0768 и 35732 тыс. метрических тонн соответственно). 10 ведущих штатов Индии по производству сахарного тростника представлены в таблице 3 [17].

9 0206 Ранг Страна Производство (Тысяча метрических тонн) 1 Uttar Pradesh 132427. 6842 2 Махараштра 69648,0768 3 Карнатака 35732 4 Тамилнад 33919,17 5 Прадеш 15567 6 Бихар 12741,42 7 Гуджарат 12690 8 Харьяны 7437 9 Уттаркханд 6784.82 10 10 Punjab 5919 5919 5919

нефть и природный газ [18–21]. После очистки стеблей сахарного тростника образуется большое количество сельскохозяйственных отходов. Эти сельскохозяйственные отходы в основном состоят из листьев и ботвы, которые остаются неиспользованными в процессе производства сахара [22]. Приблизительно 279 миллионов метрических тонн отходов, таких как сухие листья и багасса, образуются при производстве сахарного тростника [15]. Хотя с одного гектара посевов сахарного тростника производится 3500 кг сухих листьев сахарного тростника, а высшая теплотворная способность сухих листьев сахарного тростника составляет 16919,667 кДж/кг, превращение сухих листьев сахарного тростника в биотопливо почти не исследовано [23]. Сухие листья сахарного тростника являются основным источником энергии, которую можно использовать для изготовления брикетов.

1.3. Брикетирование

Метод уплотнения рыхлой биомассы известен как брикетирование [12, 14].Методы включают брикетирование под высоким и низким давлением. Они классифицируются в зависимости от метода изготовления брикетов, например, с использованием поршневого пресса, винтового пресса, гранулятора и гидравлического пресса. Типы связующих, используемых для изготовления сухих брикетов из листьев сахарного тростника, включают крахмал, белок, клетчатку, жир/масло, лигнин, навоз крупного рогатого скота, отжимной шлам, патоку и целлюлозу и бумагу.

Целью настоящего исследования было изучение различных связующих для изготовления сухих брикетов из листьев сахарного тростника и изучение целесообразности брикетов путем определения их физических параметров и экспресс-анализа.

2. Материалы и методы

2.1. Материал

Сухие листья сахарного тростника вида 86032, которые использовались для изготовления брикетов, были собраны с сельскохозяйственного поля в Колхапуре, Махараштра, Индия. Порода 86032 выращивается в больших количествах в Махараштре и по всей Индии. Связующее вещество из коровьего навоза и навоза буйвола, используемое для изготовления брикетов, было собрано с местной молочной фермы в западной части Махараштры, а связующее вещество из прессованного шлама было получено от производителя сахара в западной части Махараштры.

2.2. Приборы

Следующие приборы использовались для анализа сухих листьев сахарного тростника, коровьего навоза, навоза буйвола, прессованного шлама и брикетов. Для взвешивания необходимого количества брикетов использовались цифровые весы (модель: SJ, Vibra, Mumbai, India). Для измерения содержания влаги в образце использовали печь с горячим воздухом (номер модели: Digital 1874, Lab Hosp, Mumbai, India). Для определения содержания летучих веществ и золы использовали муфельную печь (модель № 5

, Shital Scientific Ind., Mumbai, India).Высшую теплотворную способность (ВТС) измеряли с использованием бомбового калориметра (модель: BCA, Dynamic Engineering, Мумбаи, Индия). Для измерения сопротивления акробатике (TR) использовали машину для акробатики (Shital-Gayatree Enterprise, Раджкот, Индия). Прочность на растяжение при расщеплении (STS) измеряли с использованием гидравлического пресса (модель №: TUE-C400, Fine Spavy Associates Pvt. Ltd., Мирадж, Индия).

2.3. Экспериментальная установка

Для изготовления брикетов использовали гидравлический пресс или универсальную испытательную машину (номер модели: UTM-86/08/003, Superfine Testing Equipment, Колхапур, Индия). Для резки сухих листьев сахарного тростника использовали режущую машину (Arihant Fabrication and Engineering, Minache, Kolhapur, India). Для измерения необходимого количества образца использовали цифровые весовые весы (номер модели: PNM101, Padmini Industries, Sangli). Сухие листья сахарного тростника и связующие вещества помещали в пресс-форму с внутренним диаметром 0,15 м и высотой 0,13 м. Образец сжимался блоком диаметром 0,147 м и высотой 0,075 м. Матрица и блок удерживались между двумя пластинами диаметром 0,117 мкм на универсальной испытательной машине.

2.4. Методология

2.4.1. Экспериментальная процедура изготовления брикетов сухих листьев сахарного тростника из различных связующих

Сначала 0,2 кг сухих листьев сахарного тростника взвешивали с помощью электронных весов. Сухие листья сахарного тростника смешивали с 1 кг вяжущего вещества (коровий навоз, навоз буйвола и вяжущие вещества прессованного шлама отдельно). Смесь помещали в матрицу и блок регулировали над образцом. Нагрузку постепенно прикладывали к образцу. При высокой нагрузке исходная влага, присутствующая в образце, вышла вместе с частью связующего.Эта нагрузка составляла 22 кН для вяжущего на коровьем навозе, 11 кН для вяжущего навоза буйвола и 12 кН для вяжущего из прессованного шлама. После извлечения образца из матрицы брикет распадался. Дальнейшие эксперименты проводились при более низкой нагрузке (20 кН для вяжущего на основе коровьего навоза, 9 кН для вяжущего навоза буйвола и 10 кН для вяжущего из прессованного шлама).

Эксперименты проводились при следующих весовых соотношениях сухих листьев сахарного тростника и вяжущих: 1 : 0,5, 1 : 1, 1 : 1,5, 1 : 2, 1 : 2.5, 1 : 3, 1 : 3,5, 1 : 4, 1 : 4,5 и 1 : 5. Оптимальное весовое соотношение выбиралось в зависимости от формирования брикета. Оптимальное весовое соотношение сухих листьев сахарного тростника к связующему из коровьего навоза составляло 1 : 3,5, к связующему из навоза буйвола — 1 : 4, а к связующему из прессованного шлама — 1 : 2. место. Образцы с оптимальным соотношением масс применялись при различных нагрузках. Подходящее образование брикетов имело место для вяжущего из коровьего навоза при 18 кН, связующего из навоза буйвола при 9 кН и связующего из прессованного шлама при 10 кН.До оптимальной нагрузки образования брикетов не происходило. Затем образец тестировали, добавляя воду (1 мл и 2 мл). При добавлении воды к образцу влага выходила вместе с частью связующего, и брикет распадался после извлечения из пресс-формы. Брикеты сухих листьев сахарного тростника со связующим веществом из коровьего навоза (DSL/CD), связующим веществом из навоза буйвола (DSL/BD) и связующим веществом из прессованного шлама (DSL/PM) были проанализированы на основе оптимальных весовых соотношений и оптимальной нагрузки.

2.5. Аналитическая процедура

2.5.1. Физические параметры

(1) Объемная плотность (BD): BD брикетов определяли с использованием стандартной процедуры. Взвешивали пустую емкость известного объема. Затем контейнер заполняли образцом и взвешивали. BD рассчитывали по следующей формуле [24]: где W ₂ – вес контейнера + образца, W ₁ – вес пустого контейнера, V – объем контейнер. (2) Релаксированная плотность (RD) или BD брикетов по геометрическим измерениям: если брикеты имеют цилиндрическую форму, их плотность можно рассчитать по их геометрии.RD рассчитывали по следующей формуле [24]: где D — диаметр брикета, H — высота брикета. (3) BD брикетов методом водовытеснения: брикеты были покрыты липкой лентой (самоклеящейся лентой Cellux) для предотвращения проникновения воды при погружении в воду. Вес брикетов измеряли до и после покрытия лентой. Брикет с покрытием погружали в воду и измеряли объем вытесненной воды.BD брикетов рассчитывали по следующей формуле: (4) Степень уплотнения (DD): DD представляет собой связующую способность биомассы. Увеличивается плотность сухих листьев сахарного тростника и связующих за счет брикетирования. Его рассчитывали по следующему уравнению [25]:(5) Коэффициент сжатия (CR): CR представляет собой отношение плотности брикета к плотности сухих листьев сахарного тростника. По мере увеличения нагрузки брикетирования CR увеличивается аналогично BD [25]. (6) STS: STS — это максимальная нагрузка, при которой происходит разрушение брикета.Брикет удерживали между двумя параллельными плоскими пластинами. Постепенно возрастающую нагрузку применяли с использованием гидравлического пресса (модель №: TUE-C400, Fine Spavy Associates Pvt. Ltd., Мирадж, Индия) до тех пор, пока не произошло разрушение брикета. Отмечали нагрузку, при которой произошло разрушение брикета. STS рассчитывали по следующей формуле [26]: где P — нагрузка, при которой происходит растрескивание, D — диаметр брикета, L — длина брикета.(7) Испытание TR: TR — это устойчивость брикета к напряжению или силе. Измеряли массу брикета и помещали его в металлический цилиндр с внутренним диаметром 0,2 м и длиной 0,24 м. Отверстие в верхней части цилиндра было закрыто. Цилиндр вращали в галтовочной машине (Shital-Gayatree Enterprise, Раджкот, Индия) со скоростью 70 об/мин в течение 5 минут. Регистрировали массу брикета после испытания на галтовку и рассчитывали TR по следующей формуле [25]: где W ₃ — масса брикета до испытания на галтовку, а W ₄ — масса брикета до масса брикета после испытания на галтовку.(8) Тест на сопротивление разрушению (SR): твердость брикета определяется с помощью теста SR. Измеряли массу брикета перед испытанием СР. Затем образец сбрасывали на бетонный пол с высоты 1 м. Процедуру повторяли по 10 капель. Измеряли массу брикета после 10 капель. SR брикета рассчитывали по формулам, приведенным ниже [25]: где W ₅ – масса брикета до испытания на дробление и W ₆ – масса брикета после испытания на дробление .

2.5.2. Экспресс-анализ

(1) Содержание влаги: содержание влаги измеряли с использованием стандартного метода (ASTM). Измеряли массу брикета перед сушкой, а затем брикет помещали в печь (номер модели: Digital 1874, Lab Hosp, Мумбаи, Индия) при 378 K на 240–300 минут до достижения постоянного веса. Отмечали массу образца после сушки. Этот метод измерения содержания влаги называется методом сушки в печи. Влажность образца рассчитывали по следующей формуле [25]: где W ₇ – масса тигля, W ₈ – масса тигля + образца перед сушкой, W ₉ – вес тигля + образца после сушки.(2) Летучие вещества: высушенный брикет, оставшийся после процедуры, описанной в разделе 2.4.1, использовался для расчета летучих веществ. Тигель с высушенным образцом закрывали крышкой. Затем его поместили в муфельную печь (модель № 5

, Shital Scientific Ind., Мумбаи, Индия) при 873 K на 10 минут по стандартной методике (ASTM). Тигель вынимали из печи и охлаждали на воздухе, а затем в эксикаторах. Вес тигля был отмечен. Процентное содержание летучих веществ рассчитывали по следующей формуле [25]: где W ₁₀ – масса тигля, W ₁₁ – масса тигля + образца, W ₁₂ — масса тигля + образца в муфельной печи, а W ₁₃ — масса тигля + образца после нагревания. (3) Зольность: остаточный образец от содержания летучих веществ нагревали без крышки в муфельной печи при 973 К в течение 240-300 минут до достижения постоянной массы. Тигель вынимали из печи и охлаждали на воздухе, а затем в эксикаторах. Процентное содержание золы рассчитывали в соответствии со стандартами ASTM. Вес тигля записывают. Процент зольности рассчитывали по следующей формуле [25]: где W ₁₄ – масса тигля, W ₁₅ – масса тигля + образца, W ₁₆ – вес тигля + золы.(4) Содержание связанного углерода: процент содержания связанного углерода определяли с использованием следующего уравнения [25]: (5) GCV: GCV измеряли с использованием стандартной процедуры (ASTM). Полное сгорание образца проводили в калориметре с адиабатической бомбой (модель: BCA, Dynamic Engineering, Мумбаи, Индия) при давлении кислорода 25  атм. Для измерения водного эквивалента аппарата порошок 0,01 кг чистой и сухой бензойной кислоты сжигали в бомбовом калориметре при тех же условиях. Всего было взято 6324 калории/г теплотворной способности бензойной кислоты.GCV определяли по следующей формуле:  где X — масса образца брикета, помещенного в тигель. (6) Низшая теплотворная способность (NCV): NCV рассчитывалась следующим образом:

2.5.3. Коэффициент плотности энергии (EDR)

EDR измеряет содержание энергии на единицу объема брикета. BD и GCV использовались для расчета EDR [13]:

3. Результаты и обсуждение

Физический анализ и приблизительный анализ были проведены через одну неделю производства брикетов.Брикеты сушили на солнце при температуре от 305 до 310 К и влажности от 62% до 69%.

3.1. Физические параметры брикетов с различными связующими

3.1.1. BD брикетов

На рисунке 1 показано, что самое высокое BD составило 216,8 кг/м ³ для DSL/BD. BD для DSL/CD и DSL/PM составляли 198,1 кг/м ³ и 191,9 кг/м ³ соответственно. Качественный брикет должен иметь высокую плотность горения, горение в течение более длительного времени, высокое содержание энергии на единицу объема, простоту обращения и хранения [27]. Из-за приложения высокой нагрузки между частицами может образоваться прочный мостик. Силы Ван-дер-Ваальса, развиваемые с помощью влаги, также сближают частицы. Лигнин, присутствующий в сухих листьях сахарного тростника и связующем веществе из навоза буйвола, действует как связующее вещество и способствует процессу связывания. При высокой нагрузке лигнин выходит из частиц биомассы и способствует образованию прочного мостика между ними [28]. Из-за этого процесса BD DSL/BD высок. По мере увеличения количества связующего в брикетах увеличивается BD.Это также зависит от нагрузки, применяемой для брикетирования [29]. Доля связующего вещества из навоза буйвола, присутствующего в сухом брикете сахарного тростника, составляет 18,12%. Нагрузка, приложенная для изготовления брикета, составляет 9 кН. BD DSL/BD и DSL/CD выше, чем у брикетов из пшеничной соломы и составляют от 100 кг/м ³ до 120 кг/м ³ [29].




3.1.2. RD или BD брикетов по геометрическим измерениям

На рис. 2 показано, что по мере увеличения нагрузки высота брикета уменьшается.Это уменьшение высоты уменьшает объем брикета. Следовательно, RD уменьшается [30]. Объемы DSL/CD и DSC/BD составили 0,00257 м ³ и 0,002629 м ³ соответственно. RD оказался низким для DSL/CD, 169,40 кг/м ³ , и высоким для DSL/BD, 174,95 кг/м ³ . RD для DSL/PM составил 171,31 кг/м ³ . RD DSL / CD, DSL / BD и DSL / PM были выше, чем у брикетов из стеблей хлопка, стеблей подсолнечника и молотой ореховой скорлупы, которые, как сообщается, составляли 94.58 кг/м ³ , 111,78 кг/м ³ и 90,127 кг/м ³ соответственно [30].




3.1.3. BD брикетов с использованием метода вытеснения водой

BD при использовании метода вытеснения водой зависит от размера и формы твердых частиц. Когда твердое тело погружено в воду, объем вытесненной воды равен объему твердой частицы [31, 32]. Поскольку объем DSL/BD был больше, BD при использовании водовытесняющего метода DSL/BD имел наибольшее значение, тогда как эквивалентные BD DSL/CD, DSL/BD и DSL/PM были равны 3. 28 кг/м ³ , 3,46 кг/м ³ и 1,923 кг/м ³ соответственно, как показано на рис. 33].




3.1.4. DD брикетов

DD представляет собой отношение разницы в плотности брикета и сырья к плотности сырья. Для расчета DD использовали BD брикетов и сухих листьев сахарного тростника. На рисунке 4 показано, что DD DSL/CD был равен 0.033, для DSL/BD — 0,1315, а для DSL/PM — 0,00156. DD представляет собой связывающую способность биомассы и зависит от приложенной нагрузки и размера частиц [25, 34]. Было обнаружено, что самый высокий DD приходится на DSL/BD.




3.1.5. CR брикетов

CR представляет собой отношение плотности брикета к плотности сырья. BD брикетов и сухих листьев сахарного тростника учитывались для расчета CR. Самый высокий CR, равный 1,131, был обнаружен для DSL/BD, а самый низкий CR, равный 1.0015 найдено для DSL/PM; CR для DSL/CD составил 1,033, как показано на рисунке 5. По мере увеличения загрузки брикетирования CR увеличивался аналогично BD. Высокий CR хорош для упаковки брикетов. CR, зарегистрированные для других брикетов, составили 3,80 для брикетов из рисовой шелухи и 4,2 для брикетов из арахиса [35, 36].




3.1.6. STS брикетов

STS DSL/CD, DSL/BD и DSL/PM составили 7,164 кН/м ² , 5,59 кН/м ² и 6.98 кН/м ² соответственно, как показано на рисунке 6. Содержание целлюлозных и гемицеллюлозных волокон, присутствующих в связующем из коровьего навоза, было на 1,10% и 13,10%, соответственно, выше, чем в связующих из навоза буйвола и прессованного шлама. Во время компрессионной нагрузки волокна скручиваются или захватываются и сгибаются друг над другом, чтобы сцепиться. Эта блокировка увеличивает устойчивость к тесту STS [37]. STS брикетов увеличивалась с увеличением процентного содержания связующего и сухого листа сахарного тростника, который сам по себе является материалом высокой плотности [38].С увеличением нагрузки при брикетировании STS брикетов увеличивалась за счет пластической деформации. Нагрузка, приложенная для изготовления брикетов со связующим из коровьего навоза, составляла 18  кН, что выше, чем нагрузка, используемая для изготовления брикетов DSL/BD и DSL/PM. STS также может зависеть от физических свойств биомассы. Высокая STS наблюдалась для DSL/CD, что хорошо для транспортировки и хранения брикетов [39].




3.1.7. TR брикетов

TR – это сопротивление напряжению или усилию брикета.На рис. 7 показано, что TR для DSL/CD составил 87,84%, для DSL/BD — 84,13%, а для DSL/PM — 86,66%. Таким образом, максимальный TR был для DSL/CD. Качественный брикет должен иметь высокий ТР для удобства обращения, транспортировки и хранения. Увеличение TR было связано с процентным содержанием связующего в брикетах и ​​применением высокой нагрузки при изготовлении брикетов [40]. Процент связующего и нагрузка, приложенные для изготовления DSL/CD, составляли 20,55% и 18 кН, что выше, чем у DSL/BD и DSL/PM.




3.1.8. SR брикетов

Твердость брикета определяли с помощью теста SR для измерения его ударопрочности. DSL/CD показал некоторую устойчивость к ударам, а DSL/BD и DSL/PM распались после падения, как показано в таблице 4. SR полезен для загрузки и выгрузки брикетов из грузовиков, а также для хранения в силосах и бункерах [28]. ]. Увеличение TR связано с процентным содержанием связующего в брикетах и ​​приложением высокой нагрузки при изготовлении брикетов [41, 42].Процент связующего и нагрузка, приложенные для изготовления DSL/CD, составляли 20,55% и 18 кН, что выше, чем у DSL/BD и DSL/PM.

Сер. Брикет SR (%) 1 DSL / CD- 12,75 2 DSL / BD распались после того, как семь капель 3 DSL/PM Разрушен после шести падений

3.2. Экспресс-анализ брикетов с различными связующими

Значения связанного углерода, летучих веществ и зольности брикетов зависят от состава сухих листьев сахарного тростника и связующих веществ. Изменение наблюдали при смешивании разнородных материалов [43].

3.2.1. Содержание влаги в брикетах

С брикетами было трудно обращаться после их извлечения из пресс-формы. Их сушили на солнце в течение одной недели при температуре от 305 до 310 К и влажности от 62% до 69%.После сушки с брикетами было легко обращаться. Содержание влаги в брикетах составило 25,61 % для DSL/CD, 33,89 % для DSL/BD и 6,52 % для DSL/PM, как показано на рисунке 8. Этот процент влажности должен быть снижен до менее 18 %. перед сгоранием для получения максимального тепла [44]. В процессе производства брикетов вода является естественным связующим веществом, присутствующим в связующих веществах. Это помогает развить силы Ван-дер-Ваальса между частицами, чтобы связать их вместе. Однако брикеты с более высоким содержанием влаги трудно обрабатывать.Следовательно, подходящее содержание влаги в брикете важно для удобства обращения и обеспечения стабильности брикета. Сообщалось, что повышение теплотворной способности брикета может быть связано с более низким содержанием влаги [45]. Меньшее содержание влаги в брикетах было обусловлено удалением влаги из смеси прессованием при изготовлении брикетов [46]. Наименьшее содержание влаги наблюдалось для DSL/PM.




3.2.2. Зольность брикетов

Примеси, остающиеся после сжигания, называются золой.Зольность брикетов повышалась за счет увеличения процентного содержания связующего в брикете. Низкая зольность повышает теплотворную способность брикета, обеспечивает соответствующую термическую и биологическую конверсию и снижает коррозию оборудования [47]. Зольность также влияет на диффузию кислорода и теплопередачу брикета [48]. На рис. 9 показано, что зольность DSL/CD, DSL/BD и DSL/PM составляла 10,99%, 9,86% и 18,88% соответственно. Содержание золы оказалось низким для DSL/BD, поскольку исходное содержание золы в связующем навозе буйвола составляло 4.На 23% ниже, чем у вяжущих на основе коровьего навоза и прессованного шлама. Процентное содержание связующего в брикетах было на 18,12% ниже, чем у DSL/CD и DSL/PM. Зольность DSL/BD и DSL/CD была ниже, чем у брикетов из листьев сахарного тростника и рисовой соломы, и составила 12,85% [43].




3.2.3. Содержание связанного углерода в брикетах

Содержание связанного углерода представляет собой твердое топливо (уголь), доступное для сжигания после испарения летучих веществ. Более высокое значение содержания связанного углерода положительно влияет на теплотворную способность.Это способствует выделению тепла при сжигании брикетов [49]. На рисунке 10 показано, что содержание связанного углерода составило 2,93% для DSL/CD, 7,96% для DSL/BD и 6,87% для DSL/PM. Содержание связанного углерода в DSL/BD и DSL/PM было больше, чем в брикетах из листьев кокосового ореха, которое составило 4,72%. Это значение обнадеживает, так как может удлинить выделение энергии [50].




3.2.4. Содержание летучих веществ в брикетах

Было обнаружено, что содержание летучих веществ в DSL/CD, DSL/BD и DSL/PM составляет 60. 47%, 48,29% и 67,73% соответственно, как показано на рисунке 11. Это эквивалентно компонентам углерода, водорода и кислорода, что может привести к легкому воспламенению и увеличению длины пламени. Низкое содержание летучих веществ приводит к неполному сгоранию, что приводит к выделению дыма и вредных газов. Летучие вещества, зарегистрированные для брикетов из рисовой шелухи, составили 68,20 %, для древесно-угольных брикетов из опилок — 71 %, а для брикетов из рисовой соломы и листьев сахарного тростника — 74,67 % [50–52]. DSL/CD и DSL/PM удовлетворяли требованиям по содержанию летучих веществ в брикетах.Большая часть брикетов превращается в пар и сгорает в виде газа в камере сгорания [51]. Установлено, что максимальное содержание летучих веществ составляет 67,73 % в брикетах с пресс-шламовым вяжущим (ДШ/ПМ).




3.2.5. GCV брикетов

GCV – это тепло, выделяемое при сгорании, когда полученной воде дают вернуться в жидкое состояние. GCV является важным свойством высококачественных брикетов. GCV зависит от состава и значений GCV сырья [53], а также от влажности брикета [45].При высокой нагрузке на сжатие сухие брикеты из листьев сахарного тростника показали хорошее теплосодержание [44]. Максимальная GCV (16262,308 кДж/кг) была для DSL/CD. Минимальная GCV оказалась равной 15257,428 кДж/кг для DSL/PM. ВЦС DSL/BD составила 16232,999 кДж/кг, как показано на рис. 12. Было обнаружено, что ВТС DSL/CD, DSL/BD и DSL/PM выше, чем у брикетов из рисовой шелухи, брикетов из скорлупы молотого ореха, брикеты из вигны и сои, которые были измерены как 15175 кДж/кг, 12600 кДж/кг [54], 14372,93 кДж/кг и 12953 кДж/кг соответственно [55, 56].GCV DSL/CD, DSL/BD и DSL/PM намного выше для бытовых и промышленных приложений. Брикет с максимальной GCV сгорает без затруднений и превосходит брикет с низкой GCV [55].




3.2.6. NCV брикетов

NCV – это тепло, выделяемое при сгорании, когда образующаяся вода остается в форме пара. NCV является важным свойством брикета. Это зависит от его общей массы тела, содержания влаги и водорода. Азот, кислород и зольность меньше влияют на NCV [53].Брикет с максимальной NCV сгорает без затруднений и превосходит брикет с низкой NCV [55]. Максимальное значение NCV оказалось равным 15362,103 кДж/кг для DSL/CD. Минимальное значение NCV оказалось равным 13473,766 кДж/кг для DSL/BD. NCV составляла 13972,019 кДж/кг для DSL/PM, как показано на рисунке 13. Высококачественный брикет должен иметь более высокое значение NCV.




3.3. МЭД брикетов

МЭД представляет собой отношение энергосодержания брикетного топлива на единицу объема к энергосодержанию сырой биомассы на единицу объема [25].Для расчета МЭД использовались GCV и BD. На рис. 14 показано, что самый высокий EDR оказался равным 0,9296 для DSL/CD, а самый низкий EDR — 0,8478 для DSL/BD. EDR составил 0,9003 для DSL/PM.




3.4. Сравнение DSL/CD, DSL/BD и DSL/PM для выбора наилучшего связующего

Это исследование было направлено на поиск наилучшего связующего для изготовления высококачественных сухих брикетов из листьев сахарного тростника. В таблице 5 сравниваются физические параметры, предварительный анализ и окончательный анализ DSL/CD, DSL/BD и DSL/PM.

DSL / CD DSL / BD DSL / PM Физические свойства BD (кг / м 3 ) 198.1 216.8 191.9 191.9 RD (кг / м 3 ) 169.47 169.47 174.95 171.31 171.31 BD При использовании метода смещения воды (кг / м 3 ) 3.28 3,46 1,923 DD 0,033 0,1315 0,001565 CR 1,033 1,131 1,0015 STS (кН / м 2 ) 7,164 5,59 6,98 ТР (%) 87,84 84,13 86,66 SR (%) 12,75 распались после семи капель распались после того, как шесть капель Экспресс-анализ Влажность (%) 25. 61 33,89 6,52 Зола (%) 10,99 9,86 18,88 Фиксированные содержание углерода (%) 2,93 7,96 6,87 Летучие вещества ( %) 6047 48.29 67.73 GCV (KJ / KG) 16262.308 16262.308 16232.999 15257.428 NCV (KJ / KG) 15362.103 13473,766 13972.019 МЭД 0,9296 0,8478 0,

Высококачественные брикеты для бытового и промышленного применения требуют более высоких значений GCV, NCV , BD, STS, TR, SR, EDR и более низкие значения влажности и зольности. Все брикеты должны обладать этими основными свойствами. Другие свойства, такие как содержание фиксированного углерода и летучих веществ, влияющие на ВТС, также должны иметь более высокие значения.

GCV и NCV являются основными свойствами брикетов. Чем выше значения GCV и NCV, тем выше качество брикетов. Было обнаружено, что GCV и NCV DSL/CD составляют 16262,31 кДж/кг и 15362,1 кДж/кг соответственно, что выше, чем у DSL/BD и DSL/PM. STS, TR, SR и EDR для DSL/CD оказались равными 7,164 кН/м ² , 87,84%, 12,75% и 0,9296 соответственно, что выше, чем у DSL/BD и DSL/PM. Таким образом, можно предположить, что коровий навоз был лучшим связующим для изготовления высококачественных сухих брикетов из листьев сахарного тростника по сравнению с навозом буйвола и прессованным шламом.

4. Выводы

Сухие листья сахарного тростника производятся в огромных количествах и обычно сжигаются непосредственно на открытом воздухе, загрязняя окружающую среду. Сухие листья сахарного тростника имеют ВТС 16919,667 кДж/кг, которые могут быть преобразованы в брикеты или иным образом утилизированы. Эти брикеты являются хорошим выбором для производства энергии для домашних хозяйств и промышленных применений. Из приведенных выше результатов можно сделать следующие выводы: (1) Экспресс-анализ и физические свойства брикетов, оцененные в этом исследовании, показывают, что коровий навоз является лучшим связующим для изготовления высококачественных сухих брикетов из листьев сахарного тростника по сравнению с навозом буйвола. и пресс-вяжущие грязи.Сухие брикеты листьев сахарного тростника со связующим веществом из коровьего навоза удовлетворяют основным параметрам, предъявляемым к высококачественным брикетам. Наибольшие значения ОТС, СТС, STS, TR, SR и МЭД составили 16262,31 кДж/кг, 15362,1 кДж/кг, 7,164 кН/м ² , 87,84%, 12,75% и 0,9296 соответственно. (2) Мы предоставили доказательства того, что нет необходимости добавлять воду во время производства брикетов. Брикеты могут быть изготовлены с использованием влаги, естественно присутствующей в сухих листьях сахарного тростника и связующих веществах. (3) Сухие брикеты листьев сахарного тростника обладают большим потенциалом для удовлетворения потребности в энергии. (4) Сухие брикеты из листьев сахарного тростника могут быть краткосрочным решением энергетических проблем, с которыми сталкивается Индия.

Доступность данных

Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, включены в статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Технология прессования и качество горения сферических топливных брикетов из осенних листьев Виктор Боков, Олег Сиса, Владимир Мирзак, Ольга Медведева :: SSRN

Восточно-Европейский журнал корпоративных технологий, 2(1(104)), 60-79.дои: 10.15587/1729-4061.2020.198724

13 страниц Опубликовано: 1 декабря 2020 г.

Посмотреть все статьи Виктора Бокова

Центральноукраинский национальный технический университет

Центральноукраинский национальный технический университет

Центральноукраинский национальный технический университет

Центральноукраинский национальный технический университет

Дата написания: 27 апреля 2020 г.

Аннотация

Разработан процесс прессования топливных брикетов из осенних листьев.Показано, что сферическая форма брикета оптимальна, так как даже плотная упаковка шаров обеспечивает доступ воздуха к каждому отдельному шару. Это особенно важно в начальной фазе горения, когда брикеты соприкасаются друг с другом и набирают определенную температуру, так как качество горения повышается. Разработана технология прессования брикетов. Нами изучена дисперсность частиц сухих листьев ореха, клена и дуба после измельчения и установлено, что гранулометрический состав порошков разных листьев неодинаков, а их насыпная плотность пропорциональна крупности с наибольшим содержанием.

Предложен новый способ прессования брикетов в круглой замкнутой матрице. Отличие метода заключается в том, что процесс происходит при создании схемы всеохватывающего равномерного сжатия со сферическим приложением усилия и получением в конечной фазе брикета шарообразной формы. Способ позволяет сжимать измельченные листья радиально и равномерно и тем самым обеспечивать равные условия горения брикета в радиальном направлении из любой точки периферии. Выведена математическая модель зависимости плотности сухих брикетов от насыпной плотности измельченных листьев и степени прессования брикета. Показано, что наибольшее влияние на плотность сухих брикетов оказывает объемная масса измельченных листьев (65 %). Увеличение насыпной плотности измельченных листьев приводит к увеличению плотности сухих брикетов. Влияние степени сжатия брикета значительно меньше (35 %), но оно существенно. Его увеличение приводит к увеличению плотности сухих брикетов.Плотность сухих брикетов при исследованиях составляла от 0,67 до 1,07 г/см3. Предложена конструкция круглой замкнутой матрицы с переменной толщиной стенки, позволяющая снизить ее металлоемкость и себестоимость на 20‒30 %. Показана целесообразность использования сферических брикетов листьев в качестве альтернативного экологически чистого топлива.

Ключевые слова: технология прессования; сферический брикет; Осенние листья; плотность брикета; сжигание брикетов

Рекомендуемое цитирование: Рекомендуемая ссылка

Боков, Виктор и Сиса, Олег и Мирзак, Владимир и Медведева, Ольга, Технология прессования и качество горения сферических топливных брикетов из осенних листьев (27 апреля 2020 г. ).Восточно-Европейский журнал корпоративных технологий, 2(1(104)), 60-79. doi: 10.15587/1729-4061.2020.198724, доступно в SSRN: https://ssrn.com/abstract=3707096

измельчение и брикетирование листьев

Измельчение листвы | Брикетирование листвы

 

Энергетическое использование листвы становится все более и более интересным для зданий, муниципалитетов и т. д.по многим причинам. Каждый год на улицы и дорожки Германии падают осенние листья, которые должны быть собраны городами.

 

Для нас эта тема была настолько интересна, что мы предложили диссертацию, за которую взялся и дал блестящие результаты Бенджамин Рат, выпускник Университета возобновляемых источников энергии в Роттенбурге. В своей бакалаврской диссертации «Брикетирование листвы для производства энергии» г-н Рат разработал значимую технологическую цепочку:

 

1. Концентрация листьев, сбор и транспортировка
2. Хранение листвы
3. Очистка листвы
4. Сушка листьев
5. Измельчение листвы
6. Прессование и брикетирование листвы

 

При разработке технологической цепочки также интенсивно рассматривалась тема «затрат на износ». Из-за высокого содержания минералов в материале этому вопросу приходится уделять особое внимание.

Результаты:
Анализ зольности показывает, что необработанная листва приводит к более короткому сроку службы запчастей при использовании для рекуперации энергии в виде брикетирования, чем промытая, просеянная или дополнительно высушенная и измельченная листва. Путем промывания листвы можно добиться несколько более высокого снижения содержания золы, чем при просеивании. Необходимо оценить, следует ли применять эти два процесса в практике брикетирования листвы, и если да, то какой из них.Если проводится стадия просеивания, можно предотвратить засорение сетчатого фильтра посредством предварительного измельчения. Если соотношение между изменением зольности и потребностью в энергии для сушки в процессе промывки лучше, чем в процессе просеивания, то предпочтительным является процесс промывки. Хотя дополнительные вопросы, такие как утилизация или очистка загрязненной промывочной воды, требуют уточнения. Как при промывке, так и при просеивании следует ожидать незначительных потерь листьев, которые могут быть возвращены в процесс путем дальнейшего разделения.Содержание влаги и, следовательно, сцепление брикетов можно контролировать путем сушки. Измельчение способствует однородности сырья. Тип сбора, с помощью которого собирается листва, и цикл сбора влияют на содержание золы. Здесь было показано, что методы с воздуходувкой и граблями приводят к образованию сравнительно небольших примесей, благодаря чему в целом в воздуходувке для листвы может быть достигнуто самое низкое содержание золы. Таким образом, срок службы изнашиваемых запасных частей теоретически самый большой.Этот метод в настоящее время является современным в муниципалитетах и, согласно проведенному опросу, также используется наиболее часто. Таким образом, следующая технологическая цепочка, которую можно применять на практике, является результатом исключительно минимально возможной зольности или износа.

 


Сушка в любом случае должна проводиться для удаления возможной влаги и обеспечения равномерной сушки, например, с помощью ленточной сушилки с низким энергопотреблением. Для улучшения энергетического баланса, по возможности, следует использовать отходящее тепло промышленных предприятий.Чтобы получить правильный размер зерна для брикетирования, необходимо измельчение, в том числе из-за различной прочности на изгиб видов листвы. Режущая мельница здесь больше подходит, чем одновальный измельчитель. Наконец, в технологической цепочке следует рассмотреть возможность повторного использования золы, чтобы замкнуть цикл и вернуть в почву питательные вещества для новой биомассы или листвы. Из-за брикетирования листвы она все еще может потерять статус отходов и стать ценным материалом, однако это зависит от судебного решения.Можно было бы выращивать дополнительную коммунальную биомассу, такую ​​как фруктовые деревья или материалы для ландшафтного дизайна, в то же время обеспечивая круглогодичное использование и прибыльность машин. Кроме того, следует более тщательно изучить возможность прессования тюков, хранения, сушки и последующего сжигания листвы без промежуточной стадии промывки.

 

Следует отметить, что это основной износ, но, тем не менее, стоимость износа должна быть снижена для экономичной эксплуатации брикетного пресса.Этого можно достичь только за счет меньшего содержания минералов в листве или увеличения срока службы изнашиваемых частей. Для этого необходимо оптимизировать очистку или принять меры к самим изнашиваемым деталям, чтобы снизить затраты на изнашиваемые детали. Кроме того, изнашиваемые детали должны быть спроектированы таким образом, чтобы их было легче заменить. Хотя стоимость быстроизнашивающихся деталей может быть еще выше, расходы на персонал также будут меньше, а время работы до замены деталей будет больше.

 

Измельчение листвы

Измельчитель MHZ измельчает листья до желаемого размера гранулята.Размер гранул листьев определяется ситом, которое установлено в лиственной мельнице. Несмотря на то, что при производстве подстилки образуется около 30 мм гранулята, важно убедиться, что листва измельчается до размера гранул примерно 10 — 12 мм в случае последующего брикетирования.

 

Брикетирование листвы

Если измельчающие машины mütek производят гранулят размером от 10 до 12 мм, брикетирование больше не является препятствием.Брикетирование листвы возможно на гидравлических брикетировочных прессах серии МУП и МПП НЭМ. Брикетировочный пресс может быть установлен как на передвижном прицепе, так и стационарно под большим силосом. Важно следить за тем, чтобы листва имела влажность от 8 до 18% Atro. Оптимальное качество брикетов достигается при 14% Atro. Листовой брикет отличается красивой поверхностью и большим весом.


Процесс прессования происходит без добавления связующих
Форма брикета: цилиндрическая или прямоугольная
Влажность макс.18% АТРО

 

Перевозка листвы

Листва может транспортироваться ленточными конвейерами, винтовыми конвейерами, а также воздухом. На практике концепция использования вентилятора, установленного в машине для последующей измельчения, для транспортировки листвы оказалась успешной. При производстве брикетов брикетный пресс дополняется насадкой-фильтром. Таким образом, листовой гранулят можно вдувать прямо в силос брикетного пресса.

Уплотнение агроотходов для устойчивого производства энергии: обзор

Резюме

Глобальный спрос на устойчивую энергию растет из-за урбанизации, индустриализации, роста населения и развития.Преобразование больших объемов ресурсов биомассы, таких как агроостатки/отходы, могло бы повысить энергообеспеченность и улучшить структуру энергопотребления. Остатки биомассы, созданные в сельских и промышленных центрах, огромны, и плохое управление этими остатками приводит к нескольким неописуемым угрозам для окружающей среды. Энергетический потенциал этих остатков может обеспечить возможности трудоустройства и доходов для наций. Производство и использование разнородной биомассы в качестве сырья для производства энергии посредством уплотнения может увеличить разнообразие энергетических культур.Увеличение спроса на возобновляемую и чистую энергию, вероятно, приведет к увеличению спроса на остатки биомассы для производства возобновляемой энергии посредством уплотнения. Это уменьшит экологические проблемы, связанные со сжиганием и сбросом этих остатков в открытом поле. Уплотнение – это процесс уплотнения частиц вместе посредством приложения давления с образованием твердого топлива. Товарное уплотнение обычно осуществляется с использованием обычных процессов, работающих под давлением, таких как экструзия, винтовой пресс, поршневой пресс, гидравлический поршневой пресс, валковый пресс и палетный пресс (кольцевая и плоская матрицы).На основе уплотнения методы уплотнения можно разделить на уплотнение высокого давления, среднего давления и низкого давления. Обычными процессами уплотнения являются брикетирование, гранулирование, прессование и кубирование. Они производят твердое топливо с требуемыми топливными характеристиками — физическими, механическими, химическими, тепловыми и горючими характеристиками. Топливные брикеты и пеллеты имеют множество преимуществ и областей применения как в бытовых, так и в промышленных условиях. Однако для рационального и эффективного использования биомассы в качестве твердого топлива ее необходимо охарактеризовать, чтобы определить ее топливные свойства. Здесь представлен обзор уплотнения остатков биомассы как источника устойчивой энергии.

Ключевые слова: Биомасса, Брикетирование, Уплотнение, Топливо, Сырье, Гранулирование, Устойчивая энергетика

Введение

Устойчивая энергетика является основой социально-экономического развития любой страны. Он играет значительную роль в национальной и межконтинентальной дипломатии. Это рыночный продукт для получения национального и международного дохода, который может финансировать государственные программы развития и инноваций (Ajimotokan et al.2019а). Энергия является вкладом в производство продуктов и услуг в промышленности, транспорте, здравоохранении, образовании и сельском хозяйстве, а также инструментом политики и безопасности. Стремление обеспечить чистую, экологически чистую, возобновляемую и устойчивую энергию в течение длительного времени продолжало расти как попытка уменьшить ухудшение состояния окружающей среды из-за использования ископаемого топлива. Это необходимо для обеспечения здорового образа жизни и зеленой окружающей среды.

Устойчивая энергетическая система — это надежный, экологически безопасный и экономичный источник энергии, который эффективно использует местные ресурсы в качестве основного сырья или сырья для своего производства (Ojolo et al.2016; Суберу и др. 2012 г.; Ахмад и др. 2016). Это энергия, которая не вызывает деградации окружающей среды, как при использовании ископаемого топлива. Он гибок по отношению к новым технологиям, рентабельности и правительственным решениям. Среди возобновляемых источников энергии, которые демонстрируют свойства устойчивости, энергия биомассы продемонстрировала благоприятные характеристики, которые должны быть многообещающими и доступными в течение последних нескольких десятилетий. Этот источник энергии широко использовался, возможно, из-за его изобилия, экономической эффективности и природной природы (Донепуди, 2017 г.).Кроме того, поскольку биомасса сохраняет замкнутый углеродный цикл без чистого увеличения содержания углекислого газа в атмосфере, это связано с операциями по пересадке предыдущего урожая, в которых используется углекислый газ, выделяемый традиционными источниками энергии.

Глобальный спрос на устойчивую энергию растет из-за роста урбанизации, индустриализации, роста населения и развития. К сожалению, доступная инфраструктура для снабжения, особенно в сельской местности, ограничена.Согласно глобальной оценке, более половины населения Земли не имеет доступа к устойчивой форме энергии (Ахмад и др., 2016; Мухаммед, 2019; Манучехринежад и Мани, 2018; Меда и Дюмонсо, 2018; Туатес и др., 2016a). Больший процент этого населения проживает в развивающихся странах и обычно находится в неблагоприятном положении. Они в основном зависят от примитивной биомассы как основного источника энергии, что вызвало опасность для здоровья и несколько неописуемых рисков. Исследования показали, что в большинстве сельских районов имеется множество доступных ресурсов для производства возобновляемой энергии (Oyedepo et al.2019). Несмотря на доступность, у многочисленного населения мало доступа к чистой энергии. Преобразование изобилия ресурсов биомассы, таких как сельскохозяйственные отходы, которые большую часть времени утилизируются путем захоронения и сжигания для производства полезной энергии, могло бы увеличить предложение энергии за счет продвижения энергетического баланса. Энергетический потенциал этих отходов может обеспечить возможности трудоустройства и доходов для стран, а не создавать опасности для окружающей среды.

Ресурсы биомассы могут быть преобразованы в полезную энергию с помощью нескольких методов обработки, таких как уплотнение.Потребление продуктов уплотнения увеличилось с 2 миллионов до 37 миллионов тонн с 2000 по 2015 год из-за увеличения мирового спроса на энергию. Это привело к увеличению потребления энергии примерно на 92% (Gauthier 2015). С 2011 года, когда производство и потребление пеллет достигли равновесия, многие электростанции в Соединенном Королевстве полностью перешли на использование твердого топлива из биомассы в качестве сырья (IEA 2011). В 2013 году в мировом производстве пеллет лидировал ЕС (50–12,0 тыс.2 миллиона тонн), за которыми следуют США (и Канада (31%), Китай (9%), Россия (7%) и остальные (4%), все вместе составило около 24,5 миллионов тонн. Мировое потребление пеллет в следующем порядке – Европа и Великобритания (23,2 млн тонн), США и Канада (2,7 млн ​​тонн), Россия (1 млн тонн), Азия (0,9 млн тонн) и остальные около 0,3 млн тонн (Солорцано и др. ). al. 2017). Аналогичная тенденция наблюдалась в 2016 г., когда общее потребление пеллет составило ~27,8 млн тонн (Gauthier, et al. 2017). Ожидается, что потребление продуктов уплотнения будет продолжать расти и составлять более 50% мировых возобновляемых источников энергии (Solorzano et al.2017; Готье и др. 2017).

Потребление продуктов других видов обработки биомассы (таких как газификация, анаэробное сбраживание, пиролиз, торрефикация) также растет в последние годы, чтобы достичь цели ЕС по 32% возобновляемой энергии к 2030 году. Количество биогаза и биометана В 2017 году количество электростанций в ЕС увеличилось примерно до 17 783, а производство электроэнергии составило 65 179 ГВтч (тенденции биогаза на 2021 год; Scarlat et al. 2018). Производство биотоплива также растет, причем в Европе наблюдается самый высокий уровень потребления биодизеля.Биотопливная промышленность в Европе все еще находится на стадии развития, при этом потребление увеличилось примерно на 8% с 2016 по 2017 год (Achinas et al. 2019). Доля биодизеля в ископаемом топливе в Европе выросла примерно до 6,4% в 2019 году. Германия занимает первое место по производству биотоплива после Европы: около 3000 миллионов литров в 2019 году и годовое потребление около 2600 миллионов литров (рынок биодизеля в Европе, 2021). Сокращение производства и потребления было зафиксировано в 2020 году из-за пандемии коронавируса. Однако в ближайшие годы ожидается улучшение производства и потребления (Renewables 2020).

В 2015 году ежедневное потребление нефти в мире составляло около 92 миллионов баррелей, что делало ее основным мировым источником энергии. Это составляет около 33% мирового производства энергии, за ним следуют уголь (24%) и природный газ (21%). Оставшийся процент приходится на возобновляемые источники энергии (19,1%) и ядерную энергию (2,6%) (EIA 2021; Годовой отчет о возобновляемых источниках энергии 2015). Примерно 50% мировых возобновляемых источников энергии получают из биомассы — дрова/биоуголь (23%), биотопливо (22%), биогаз (5%). Остальные 50% получены из гидроэлектроэнергии, энергии ветра, солнца и геотермальной энергии, что составляет около 26, 18, 4 и 2% соответственно (Ren et al. 2014).

Энергия биомассы составляет около 15% от общего объема энергоснабжения в мире, и они в основном используются для отопления и приготовления пищи, особенно в развивающихся странах (Rabiu et al. 2019). Прогнозируется, что к 2060 году использование биомассы для производства энергии увеличится примерно до 200 эксаджоулей по сравнению с уровнем применения в 1990-х годах (Adeleke et al.2019). Исследования также показали, что к 2050 году доля возобновляемых источников энергии в общем объеме потребляемой энергии увеличится с 55% до примерно 75%. Поэтому Европейский союз полон решимости и в настоящее время работает над увеличением доли биомассы в поставках возобновляемой энергии примерно до пятидесяти процентов (Swiechowski et al. 2019).

В настоящее время практически невозможно полностью заменить традиционные виды топлива возобновляемыми источниками энергии обоснованным образом. Тем не менее, использование разнородной биомассы в качестве сырья может способствовать увеличению разнообразия сырья из биомассы и энергетических культур.Ожидается, что увеличение доли возобновляемой энергии приведет к увеличению спроса на биомассу из агроотходов, что уменьшит экологические проблемы, связанные с их утилизацией.

В настоящее время агроотходы являются одним из общих ресурсов в развивающихся странах, которые могут решить топливно-энергетические и экологические проблемы. Он имеет ограниченные недостатки, такие как низкая объемная плотность и плотность энергии, проблемы с обращением, неправильные размеры, низкое содержание связанного углерода, высокое содержание летучих веществ, низкая теплотворная способность, низкая эффективность сгорания и т. Д.(Кроуфорд и др., 2015; Седлмайер и др., 2018; Пимчуай и др., 2010). В большинстве случаев эти ограничения обычно затрудняют использование биомассы в качестве топлива. Однако были разработаны технологии, позволяющие свести к минимуму, если не устранить, эти ограничения. Технологии предлагают привлекательную среду для использования некоторых групп биомассы для обеспечения потребностей в энергии как сельских, так и городских районов за счет уплотнения. Уплотнение – это процесс уплотнения частиц друг с другом за счет приложения давления с образованием твердого топлива.Давление уплотнения заставляет частицы сырой биомассы сцепляться и слипаться во время обращения, транспортировки, сжигания. Эти процессы включают брикетирование, гранулирование, брикетирование и кубирование (Akogu and Waheed 2019). Уплотнение биомассы необходимо для уменьшения или устранения проблем, связанных с непосредственным использованием биомассы. Уплотнение уменьшит проблему больших объемов хранения и транспортировки, связанную с прямым использованием биомассы. Это улучшает структурную однородность, плотность энергии и теплотворную способность сырой биомассы.Это уменьшит чрезмерную зависимость от древесины в качестве топлива. В целом, уплотнение делает биомассу пригодной для использования в дальнейших процессах конверсии, таких как процессы предварительной термической обработки. При сравнении сырой биомассы с продуктом уплотнения сырая биомасса демонстрирует низкую тепловую эффективность, плохую эффективность сгорания, высокое содержание влаги, низкую теплотворную способность, низкую плотность энергии, высокие выбросы дыма и парниковых газов, неоднородность по размеру и форме, трудности в обработке. используются и утилизируются, и они образуют пыль, которая представляет опасность для здоровья окружающих.

Таким образом, в этой рукописи представлен обзор уплотнения биомассы как устойчивого источника энергии для различных применений. Статья состоит из восьми разделов. Раздел 1 — «Введение». Общий обзор технологии уплотнения представлен в разд. «Уплотнение биомассы». В разделе «Формы уплотнения биомассы» обсуждались различные формы технологий уплотнения, а в разд. «Характеристика сырья и продуктов уплотнения» посвящена характеристике сырья и продуктов уплотнения.Преимущества, недостатки и применение уплотнения перечислены в разд. «Преимущества, недостатки и применение уплотнения и его продуктов», а недавние исследования по уплотнению биомассы представлены в разд. «Недавние исследования». В разделе «Недостатки и предлагаемые возможные решения» указаны недостатки, связанные с уплотнением биомассы, и предлагаемые решения. Рекомендации по дальнейшим исследованиям приведены в разд. «Рекомендация для дальнейшего исследования».Рукопись заканчивалась перечислением резюме и выводов в разд. «Вывод».

Уплотнение биомассы

В этом разделе обсуждалась необходимость уплотнения биомассы. Были обсуждены различные виды сырья, которые можно использовать, и процедуры процессов уплотнения. В этом разделе также были освещены химические процессы, лежащие в основе процессов уплотнения: влияние давления и размера частиц. Формы процесса уплотнения были перечислены, а общие формы процессов уплотнения подробно рассмотрены в следующем разделе.

Необходимость уплотнения биомассы

Обращение с огромным количеством биомассы требует больших затрат энергии и труда, что является одним из основных финансовых факторов, препятствующих использованию биомассы для устойчивого производства энергии и тепла. Уплотнение биомассы является многообещающим решением проблемы высокой емкости хранения и транспортировки, ограничивающей использование биомассы. Это улучшает структурную однородность, плотность энергии и автоматическую подачу в котлах непрерывного действия (Stelte et al. 2010; Chico-santamarta et al.2012). Продукты уплотнения, такие как пеллеты/брикеты, предпочтительнее древесной щепы по теплотворной способности и содержанию влаги во многих разветвлениях. Для этих продуктов требуется меньше контейнеров для транспортировки того же количества энергии, что и для сырья (Poyry 2015).

Уплотнение биомассы – признанный механический технологический процесс, который набирает популярность уже более века. Самая ранняя запатентованная процедура уплотнения биомассы была зарегистрирована в Чикаго в 1880 году Уильямом Гарольдом Смитом (Stelte 2011).Преобразование биомассы в твердое топливо высокой плотности может решить проблему, вызванную твердыми отходами и высокой зависимостью от древесины в качестве топлива в развивающихся странах (Аканде и Олоруннисола, 2018; Тембе и др. , 2014). Это эффективный способ использования сельскохозяйственных отходов для производства чистой энергии и социально-экономического развития (Ikubanni et al. 2019).

Сырье и механизм уплотнения

В настоящее время сырьем, используемым для уплотнения, в основном являются древесные отходы (такие как щепа, древесная стружка и опилки), травы (зерновые остатки или энергетические культуры) и сельскохозяйственные отходы (включая сельскохозяйственные, промышленные отходы и агроотходы).Большую часть времени биомасса оценивается с использованием коэффициентов преобразования плотности всплывающего запаса, который часто рассчитывается по объему в м ³ . Уплотнение биомассы в виде твердого топлива делает биомассу однородной по размеру и форме для удобного обращения (Oyelaran and Sanusi 2019; Jiang et al. 2016). Это делает его пригодным для использования в процессах термической конверсии, например, при газификации, совместном сжигании угля, сжигании и пиролизе (Базарган и др. , 2014).

Механизмы уплотнения можно разделить на пять категорий: межфазные силы и силы притяжения, образование прочных мостов, капиллярное давление, адгезия и когезия и механическое сцепление (Peng et al.2015 г.; Митчуал, 2014). Во время уплотнения естественная адгезия заставляет частицы вступать в тесный контакт, в то время как механическое давление заставляет частицы сцепляться. Это приводит к образованию твердых мостиков за счет затвердевания компонентов стеклования в частицах вследствие сжатия и нагревания. Механическое давление расплавляло или размягчало натуральное связующее (лигнин) в процессе уплотнения, что приводило к образованию блокирующих и прочных мостиков между частицами.В период уплотнения твердые перемычки образуются в результате спекания, химических реакций, отверждения связующего, кристаллизации размягченных компонентов и затвердевания нагретых веществ (Тумулуру и др., 2011, 2010). Приложенное давление снижает температуру плавления частиц исходного сырья, заставляя их течь навстречу друг другу. Это приводит к увеличению площади поверхности контакта и смещению температуры плавления в новое равновесное состояние. Если давление уплотнения высокое, это может привести к дроблению частиц исходного сырья, что приведет к открытию клеточной структуры и раскрытию пектина и белка, которые действуют как естественные связующие вещества, повышающие прочность продуктов уплотнения (Crawford et al.2015 г.; Митчуал 2014; Бермудес и Фидальго, 2016 г.). При повышенном давлении выдающиеся прочностные свойства достигаются за счет улучшенного притяжения и сил Ван-дер-Ваальса, а также водородных связей, которые сокращают расстояние между концами частиц (Zhai et al. 2018).

Товарное уплотнение обычно осуществляется с использованием ортодоксальных процессов, управляемых давлением, таких как экструзия и поршневой тип (Rabiu et al. 2019; Tilay et al. 2015; Mopoung and Udeye 2017; Nicksy et al. 2014). Наиболее распространенными процессами уплотнения являются брикетирование и гранулирование.Они производят твердое топливо с желаемыми топливными свойствами. Подробные характеристики обычных процессов уплотнения биомассы обсуждаются в разд. «Формы уплотнения биомассы».

Формы уплотнения биомассы

В этом разделе обсуждаются различные формы уплотнения биомассы. Также представлены достоинства и недостатки каждой формы уплотнения. Обсуждаются некоторые существенные факторы, влияющие на их работу и выпуск продукции.

Брикетирование

Брикетирование является одним из традиционных процессов уплотнения, используемых для производства твердого топлива (Karunanithy et al.2012 г.; Кумар и др. 2017). Он включает смешивание частиц исходного сырья и приложение давления. Это процесс уплотнения однородных или негомогенных сыпучих горючих материалов в продукт более высокой плотности для целей производства топлива (Кумар и др., 2017; Оладеджи, 2015; Аджобо, 2014; Супатата и др., 2017). Биомасса с низкой насыпной плотностью путем брекетирования преобразуется в топливные брикеты с высокой концентрацией энергии и плотностью. Он улучшает физико-механические свойства и свойства горения (Ajiboye et al. 2016; Туатес и др. 2016б; Оладеджи и др. 2016). Высокое механическое давление делает частицы сырья слипшимися и слипающимися, что гарантирует отсутствие разделения во время хранения, сжигания и транспортировки (Promdee et al. 2017; Thulu et al. 2016). Брикетирование может быть выполнено с использованием связующего вещества или клея или без них. Связующие агенты добавляются, чтобы помочь скрепить частицы сырья, особенно материал биомассы без пластичности (Zubairu and Gana 2014; Ikelle et al. 2014). Предполагается, что связующий материал горюч.Однако можно использовать негорючее связующее, эффективное в небольших количествах. Некоторые материалы, используемые в качестве связующих, включают глину, крахмал, магнезиальную известь, деготь, пек, гипс, асфальт, сульфитный раствор, смолу, патоку и цемент (Zubairu and Gana 2014). Для производства высококачественных брикетов рекомендуется оптимальная пропорция связующего/клея в диапазоне 5–25% (Оладеджи и Энверемаду, 2012 г.; Эспуэлас и др., 2020 г. ; Аджимотокан и др., 2019b). Брикетирование может осуществляться как с применением тепла, так и без него.Применение тепла в большинстве случаев улучшает механическую прочность конечных продуктов (Deiana et al. 2004; Alhassan and Olaoye 2015).

Для адекватного понимания пригодности сырья для брикетирования крайне важно знать физико-химические и термические характеристики сырья, которые могут влиять на его свойства как топлива. Физические свойства включают объем пустот, содержание влаги и насыпную плотность, а химические характеристики включают предварительный и конечный анализы и теплотворную способность.Рабочие параметры, учитываемые во время брикетирования, включают давление, время пребывания и температуру, а параметры сырья включают содержание влаги, размер частиц и внешние добавки (Oladeji 2010). Эти параметры можно оптимизировать, чтобы можно было производить брикеты хорошего качества. Оптимальные температура и давление брикетирования находятся в диапазоне от 100 до 250 °C и 50–250 МПа соответственно, а оптимальное время пребывания составляет от 4 до 25 мин (Stelte 2011; Ahiduzzaman and Sadrul Islamic 2013; Alaru et al. 2011 г.; Чоу и др. 2009 г.; Марш и др. 2007). Для успешного и эффективного брикетирования требуется сырье с содержанием влаги в диапазоне 5–15 % и размером частиц в диапазоне 1–10 мм (Mopoung and Udeye, 2017; Maia et al., 2014).

На основе уплотнения методы брикетирования можно разделить на три категории: прессование под высоким давлением, при среднем давлении (плюс нагрев) и под низким давлением (со связующим) (Oladeji 2015; Grover and Mishra 1996a). Во всех этих методах брикетирования исходным ресурсом является твердое сырье, а частицы сырья можно приблизительно идентифицировать в конечном продукте.Брикетирование под высоким давлением улучшает адгезию и механическое сцепление между частицами сырья. Это приводит к образованию межмолекулярных связей в местах контакта частиц. Лигнин (естественный связующий агент в биомассе) размягчается при повышенном давлении и температуре, что приводит к образованию адсорбционного слоя внутри частиц сырья биомассы. Приложенная извне сила, такая как давление, увеличивает площадь контактной поверхности и вызывает молекулярные силы, повышающие прочность связи между сцепляющимися частицами. При брикетировании образуются различные связи. Эти связи могут возникать за счет сил притяжения, сил Ван-дер-Ваальса, сил сцепления и адгезии, а также сил блокировки, возникающих в результате приложенного давления, тепла и связующего.

Сырье прессуется в форме, а конечный продукт процесса называется брикетом. Брикеты могут быть разных размеров и форм в зависимости от конфигурации формы (Oladeji 2015). Брикет — это твердое горючее вещество, используемое в качестве топлива для разжигания и поддержания огня (Мохаммед и Олугбаде, 2015 г.).Топливо в виде брикетов является перспективным, поскольку оно содержит мало или совсем не содержит летучей золы и серы. Он имеет высокую эффективность сгорания, легко воспламеняется и имеет тщательно подобранный размер для полного сгорания и длительного времени горения (Alhassan and Olaoye 2015). Если его производить по сниженной цене и предоставлять потребителям, он может служить заменой ископаемому топливу, древесному углю и дровам для домашней кухни и промышленного использования (Wamukonya and Jenkins 1995; Oyelaran and Tudunwada 2015). После высыхания его можно хранить при температуре окружающей среды.Хранение при повышенных температурах может сделать брикеты слишком сухими и затруднить воспламенение. Однако низкая температура хранения может размягчить брикеты и сделать их недолговечными при сгорании. На рисунке (Аджимотокан и др., 2019c) показаны образцы брикетов, а на рисунке (Шарма и др., 2015) показана схема процесса производства брикетов из биомассы. Брикеты производятся на брикетировочной машине. Поршневой пресс и шнековый пресс – это две машины, которые неоднократно применялись для производства топливных брикетов.Брикетирование с использованием шнековых прессов было изобретено в Японии в 1945 г. (Гровер и Мишра, 1996а). В таблице представлены различные типы брикетировочных машин, а также их особенности, достоинства и недостатки.

Образцы топливных брикетов (AJIMOTOKAN et al. 2019C)

График биомассы Брикета Процесс производства (Sharma et al. 2015)

Таблица 1

Briquetting Machine с их особенностями, заслуги, и MEMERITS

	Изображение	Изображение	Особенности	Особенности		Средства	Список литературы
				FreeStock сжимается в матрицу от A и FRO Moving RAM Экструзия выполняется по возвратному обращению поршневой Производимые брикеты, как правило, с концентрическим отверстием Тип высокого давления	Эффективное и равномерное сгорание благодаря большей площади поверхности Надежные и долговечные Они просто обслуживаются 5 90 и рвется Энергопотребление минимальное	Треб. e частое техническое обслуживание Нельзя использовать для производства карбонизированных брикетов Полученные брикеты неоднородны	Sharma et al.(2015), Young and Khennas (2003), Ghaffar et al. (2015)
Шнековый пресс		Непрерывная экструзия исходного сырья с помощью красителя с внешним подогревом Экструзия осуществляется с помощью шнека специальной конструкции сила удара без крошения Тип высокого давления	Создает меньше шума Используется как для карбонизированных, так и для некарбонизированных брикетов Производимые брикеты высокого качества Брикеты однородны и пригодны для газификатора и износ Высокое энергопотребление Требуемые специфические свойства сырья Tuates et al. (2016a), Гровер и Мишра (1996a), Янг и Хеннас (2003), Ghaffar et al. (2015) с разрешения гидравлический поршень пресса , приводимый в действие электродвигателем через гидравлическую систему тип низкого давления Тип низкого давления Света и уплотненные Это может быть брикеты сырье Содержание влаги медленнее с более низкими выходами обычно есть меньшая навальная плотность Grover и Mishra (1996A), Young и Khennas (2003), Шума и Мадира (2019)

грануляция

гранулирование был принят в качестве метода управления и переработки отходов биомассы и производства твердого топлива для нескольких применений. Продукт гранулирования называют пеллетами — твердым топливом, которое характеризуется большой объемной плотностью и высокой плотностью энергии. Некоторые логистические характеристики, такие как хранение, обработка и транспортировка, выгодны при использовании пеллет. Преобразование биомассы в пеллеты значительно снижает пылеобразование, снижает риски образования агроостатков и негативные последствия при утилизации, обращении и эксплуатации. По сравнению с процессом брикетирования, основное отличие заключается в матрицах. Матрицы для гранулирования обычно имеют меньший диаметр (примерно до 30 мм), и в машине матрицы расположены в виде отверстий в толстом стальном дисковом кольце.Ролик матрицы используется для вдавливания сырья в отверстия. Кольцевая и плоская матрицы являются двумя основными типами грануляторов (Stelte 2011; Djatkov et al. 2018; Bhattacharya and Salam 2014). Гранулы выбрасываются горячими из матриц, а затем разрезаются на куски, примерно в два раза превышающие диаметр (Oladeji 2015). Плоский тип выполнен с круглым диском с отверстиями, на котором вращаются ролики, а кольцевой тип выполнен с вращающимся кольцом с отверстиями, на котором ролики прижимаются к внутренней границе.Производительность пресс-гранулятора не зависит от плотности сырья, что отличает его от поршневых или винтовых прессов. Вальцовый пресс с зубчатым колесом и круглой матрицей является наиболее стандартизированной машиной для производства гранул (Oladeji 2015; Sugathapala and Chandak 2013). Эта машина изначально была разработана для производства кормов для животных. Он работает путем выдавливания гранул через матрицу с множеством отверстий (Oladeji 2015; Sugathapala and Chandak 2013). На рисунке показаны образцы гранул, а на рисунке показана схема пресс-гранулятора.

Образцы пеллет (Graham et al. 2017)

Схема грануляционного пресса с кольцевой матрицей (Klinge et al. 2020)

Производство пеллет с хорошими физико-механическими свойствами в значительной степени зависит от двух основных параметров: параметров процесса и исходного сырья. Гранулометрический состав, содержание влаги и однородное распределение смесевых материалов являются важными параметрами исходного сырья (Kirsten et al. 2016). Параметры исходного сырья существенно влияют на свойства окатышей.Сырье с плотным распределением частиц, скорее всего, даст гранулы высокой плотности. Производство пеллет при оптимальном содержании влаги обычно приводит к получению пеллет с хорошими характеристиками. Однако оптимальная влажность различна для всего сырья. Влажность сырья существенно влияет на долговечность гранул. Кроме того, гранулометрический состав исходного сырья существенно влияет на физико-механические свойства окатышей — насыпную, неспеченную и ненагруженную плотность, прочность на сжатие, ударопрочность и водостойкость, а также долговечность.

К основным параметрам процесса относятся геометрия матрицы, зазор матрицы и ролика, а также производительность пресса (скорость потока). Наиболее важными параметрами процесса являются давление и температура сжатия (Kirsten et al. 2016). Параметры процесса взаимосвязаны; увеличение одного параметра может привести к уменьшению или увеличению другого параметра. Например, повышение температуры может привести к снижению давления гранулирования. Кроме того, давление гранулирования обычно увеличивается по мере уменьшения размера частиц исходного сырья.Геометрия матрицы, зазор между роликами также влияют на характеристики гранул. Диаметр матрицы существенно влияет на плотность и долговечность производимых гранул. Больший диаметр матрицы дает гранулы высокой плотности с хорошими прочностными характеристиками, хотя сообщалось, что влияние длины матрицы на свойства гранул незначительно (Bhattacharya and Salam 2014; Kirsten et al. 2016).

Производство пеллет из биомассы, такой как агроостатки, требует понимания механизма связывания биомассы.Агроостатки обычно удерживаются вместе замковыми связями. Таким образом, для закрытия отверстий и промежутков между частицами при производстве окатышей требуется соответствующее распределение частиц по размерам. Подобно процессу брикетирования, добавление связующего вещества или клея может улучшить сцепление и прочность пеллет из биомассы. Для древесной биомассы частицы удерживаются вместе твердыми мостиками за счет размягчения лигнина и взаимной диффузии соседних частиц. Кроме того, образование мостиков может происходить с природными связующими, такими как белки, крахмал и лигнин, при определенных температурах процесса и содержании воды.Водородные связи и силы Ван-дер-Ваальса также играют важную роль в формировании древесных гранул (Kirsten et al. 2016; Lestari et al. 2017). В большинстве случаев древесная биомасса является основным сырьем, используемым для производства пеллет. Тем не менее, есть районы, где древесина недоступна или недостаточна для удовлетворения преобладающих рыночных потребностей в топливе из биомассы. Это преобладает в интенсивном сельском хозяйстве, где сельскохозяйственные отходы доступны в больших количествах и по более низкой цене, чем древесина (Дятков и др., 2018).

Следует отметить, что любое сырье, предназначенное для производства пеллет, должно обладать достаточным содержанием энергии. Энергосодержание сырья измеряется с точки зрения плотности энергии – энергии на единицу веса или объема. Плотность энергии на единицу объема сырья имеет большое значение, учитывая объем сырья, который необходимо использовать в процессе преобразования энергии. Сырье с более высокой плотностью энергии требует меньшего объема сырья для производства пеллет с заданным количеством энергии (Zych 2008).

Недавние исследования

В этом разделе представлены последние исследования по уплотнению биомассы.В обзоре основное внимание уделялось статьям, в которых представлены результаты исследований факторов, влияющих на физические, механические и горючие свойства твердого топлива из биомассы.

Методы

Обзор современной литературы был проведен с применением метода, использованного Thürer et al. (2018). Были проведены поиск и выбор только статей, в которых представлены последние результаты по уплотнению биомассы (агроотходов). В результате большого количества отчетов и точности рецензируемые статьи были получены из базы данных ScienceDirect для получения статей высокого качества. Избранные статьи были ограничены рецензируемыми статьями. Поиск в базе данных ScienceDirect проводился с использованием следующих поисковых терминов: уплотнение; брикетирование; брикет; гранулирование; пеллета; связующее; добавка; выброс парниковых газов; предварительная обработка сырья; физические свойства; механические свойства; тепловые свойства; химические свойства и свойства горения. Ключевое слово «биомасса» использовалось для смещения поиска из базы данных. Чтобы ограничить результаты поиска контролируемой статьей, результаты поиска были ограничены на основе названия статьи и года публикации (с 2019 по 2021 год).Однако в 2017 и 2018 годах было рассмотрено очень мало статей, непосредственно связанных с интересующей областью. Тщательно отобранные статьи были проанализированы на основе метода исследования, результатов и выводов.

Обзор последних публикаций

В связи с возобновившимся глобальным интересом к разработке альтернативных и экологически чистых видов топлива из исходного сырья биомассы для замены традиционных видов топлива, были предприняты большие исследовательские усилия для изучения факторов, влияющих на физические , механические, химические или композиционные, горючие и тепловые свойства производства твердого топлива с использованием биомассы в качестве сырья (Ajimotokan et al. 2019в; Юнга и др. 2021; Бердыховский и др. 2021; Тапа и Энгелькен, 2019 г.). Эти факторы включают, помимо прочего, содержание влаги (Berdychowski et al. 2021; Yang et al. 2021), гранулометрический состав (Olatunji et al. 2020; Matkowski et al. 2020a), температуру процесса (Berdychowski et al. 2021; Yang и др., 2021 г.; Рива и др., 2019 г.), наличие добавок (Сонг и др., 2019 г.), смешивание сырья (Джунга и др., 2021 г.; Тапа и Энгелькен, 2019 г.), совместное смешивание сырья с углем, происхождение сырья, уплотнение давление (Ajimotokan et al.2019в; Бердыховский и др. 2021; Ян и др. 2021; Сонг и др. 2021 г.) и предварительная термическая обработка (Канг и др., 2020 г.; Мартин и др., 2020 г.; Павляк-Кручек и др., 2020 г.). Подробный обзор различных факторов, влияющих на качество твердого топлива, можно найти в Gilvari et al. (2019). Исследование проводилось с использованием сырья различного происхождения, например, из Польши (Berdychowski et al. 2021), Колумбии (Juan and Gonz 2020), Индии (Dhote et al. 2020; Rajput et al. 2020), Миссисипи (Thapa and Engelken 2019), Корея (Парк и др.2020 г.), Филиппины (Навалта и др., 2020 г.), Нигерия (Аджимотокан и др., 2019b), Китай (Ся и др., 2019 г.), Южная Африка (Шума и Мадьира, 2019 г.) и Польша (Чека и др., 2018 г.) среди других стран. . Некоторое сырье, о котором недавно сообщалось, включает скорлупу орехов кешью (Ifa et al. 2020; Chungcharoen and Srisang 2020), жмых сахарного тростника (John et al. 2020; Setter et al. 2020), опилки (Ajimotokan et al. 2019b; Yang et al. 2021; Afsal et al. 2020; Wang et al. 2020), рисовая шелуха и рисовые мозги (John et al. 2020; Faverzani et al.2020), скорлупа ядра пальмы и гроздь плодов масличной пальмы (Cabrales et al. 2020; Osei et al. 2020), кожура цитрусовых (Faverzani et al. 2020), ель ситхинская и косточка оливы (Trubetskaya et al. 2019), мискантус, пшеница, ячмень (Mitchell et al. 2020), орехи арека (Chungcharoen and Srisang 2020), грибы (Rafael et al. 2020) и продукты на основе древесного угля из биомассы (Ajimotokan et al. 2019b; Lubwama et al. 2020; Jelonek et al. , 2020; Конг и др., 2020). Как правило, государственная политика в отношении возобновляемых источников энергии, выбросов парниковых газов и спроса на энергию в значительной степени определяет рост использования твердого топлива из биомассы в любом регионе (Bajwa et al.2018). Основное глобальное применение твердого топлива из биомассы – это производство электроэнергии, а также бытовое и промышленное отопление (Bajwa et al. 2018). Были проведены исследования для улучшения характеристик топлива на отдельном сырье, а также на смеси сырья (Шума и Мадьира, 2019 г.; Мартин и др., 2020 г.; Раджпут и др., 2020 г.; Парк и др., 2020 г.; Навалта и др., 2020 г.). Для достижения желаемых характеристик, подобных углю, особенно для промышленного применения, изучалось совместное уплотнение биомассы с углем или коксом (Ajimotokan et al.2019б; Сонг и др. 2019). Уплотнение смесей биомассы и смеси с углем значительно улучшает свойства твердого топлива, такие как физические (плотность), механические (прочность на сжатие), термические (теплотворная способность) и свойства горения (приблизительные) свойства (Навалта и др. 2020). Всесторонний обзор совместного уплотнения биомассы можно найти в Kang et al. (2019).

Улучшающие свойства топлива, такие как физико-механические свойства и свойства горения, связующие вещества (органические, неорганические и составные), а также некоторые химические вещества включаются в качестве добавок в процесс производства твердого топлива (Bajwa et al.2018; Чжан и др. 2018). В литературе сообщается, что различные связующие и смеси связующих влияют на свойства топлива (Zhai et al. 2018; Shuma and Madyira 2019). Примерами связующих, широко используемых при производстве твердого топлива из биомассы, являются крахмал (Ajimotokan et al. 2019c; Navalta et al. 2020; Merry et al. 2018; Hu et al. 2019), меласса (Zhai et al. 2018; Wang et al. al. 2019; Barriocanal 2020), биодеготь (Cong et al. 2021), каменноугольная смола (Barriocanal 2020), ксантановая и гуаровая камеди (Espuelas et al.2020) термопласты (Song et al. 2021), пиролизное масло (Riva et al. 2019), карбонат кальция (Matkowski et al. 2020b), содержание глицерина (Martín et al. 2020; Juan and Gonz 2020; Xia et al. 2019 ; Azargohar et al. 2019), восстановленный поливиниловый спирт (Rajput et al. 2020; Hu et al. 2019), отработанное кулинарное масло и отработанное смазочное масло (Rajput et al. 2020), парафин (Xia et al. 2019; Barriocanal 2020 ), красная глина и гумат натрия (Song et al. 2019), кожура маниоки (Ajimotokan et al. 2019b), щелочной лигнин и L-пролин (Azargohar et al.2019), коровий навоз и кактус (Шума и Мадьира, 2019) и гидроксид кальция (Мерри и др., 2018). Подробный обзор уплотняющих вяжущих и механизмов уплотнения можно найти в Zhang et al. (2018). Были проведены исследования с использованием различного процентного содержания связующего и смесей связующего с другими параметрами процесса, такими как температура процесса и давление прессования, для получения топлива с оптимальными свойствами. Процентное соотношение колеблется в пределах 5–10 % (Espuelas et al., 2020), 2–10 % (Matkowski et al., 2020b), 0–10 % (Juan and Gonz, 2020), 5 % (Ajimotokan et al.2019b), 1–10 % (Xia et al. 2019), 10–20 % (Wang et al. 2019), 4 % (Merry et al. 2018). Стандарт ISO определяет диапазон процентного содержания (< 4 мас.%) связующего вещества, которое необходимо использовать для разработки твердого топлива. Недавно было разработано связующее (PVA-EPC-пептиды) из животного белка и материалов с особым риском для производства твердых веществ (Shui et al. 2020). При < 3 мас.% связующего разработанное связующее проявляло превосходные свойства связывания. Сообщалось также, что парафин проявлял хорошие связующие свойства при добавлении 4% в производство топлива (Xia et al.2019). Изучив эффект использования различных связующих для целей уплотнения биомассы, Florentino-Madiedo et al. рекомендуемое битумное вяжущее, особенно в сочетании с лигнином вместо мелассы и парафинового вяжущего из-за его большей текучести по Гизелеру, меньшего количества выбросов и лучшей прочности (Xia et al. 2019; Barriocanal 2020). Для улучшения механических свойств настоятельно рекомендуется использовать связующее из l-пролина и поливинилового спирта (Hu et al. 2019; Azargohar et al. 2019). Кроме того, использование биогудрона, термопласта существенно повышает физическую и механическую стабильность топлива (Song et al.2021; Конг и др. 2021). Добавление пластика до 10% при усилии уплотнения 300 кН позволит получить топливо с оптимальными свойствами, сравнимыми с углем (Song et al. 2021). Размер и форма частиц, а также их распределение влияют на механизм связывания, который, в свою очередь, влияет на качество твердого топлива (Matkowski et al. 2020a). Была проведена оценка влияния характеристик естественного связывания сырья на параметры процесса производства брикетов (Афра и др., 2021). Было обнаружено, что нано-лигноцеллюлозные и наноцеллюлозные связующие обладают лучшими связующими свойствами по сравнению с лигниновым связующим.

Использование некоторых присадок отрицательно влияет на свойства топлива. Например, сообщалось, что добавление связующего вещества, такого как биосмола, увеличивает выбросы парниковых газов при сжигании топлива. Однако добавление 3% гашеной извести устраняет или ослабляет воздействие парниковых газов (Конг и др., 2021). Кроме того, подкисленный оксид кальция использовался как десульфурированный, а смесь молибдена и кальмогастрина, как сообщается, использовалась в качестве средства подавления дыма (Song et al.2019). Выбросы сверхдисперсных твердых частиц при сжигании топлива из биомассы представляют большую экологическую угрозу для людей. Но недавно каолин, модифицированный фосфорной кислотой, был разработан в качестве добавки к топливу, чтобы смягчить этот эффект за счет возможности сокращения выбросов и достижения более высокой температуры плавления золы и склонности к шлакообразованию (Kri et al. 2018; Cheng et al. 2021; Gehrig et al. 2019). . Небольшое добавление каолина (0,2 мас.%) может уменьшить выброс твердых частиц. Однако сообщалось, что эмиссионная способность пропорциональна концентрации кислоты (Cheng et al.2021; Гериг и др. 2019).

Уплотнение биомассы можно проводить при комнатной температуре (Espuelas et al. 2020). Однако предварительный нагрев сырья перед уплотнением улучшает физико-механические свойства (Ajimotokan et al. 2019a; Ojolo et al. 2016). Сообщалось, что предварительная термическая обработка улучшает тепловые свойства топлива и характеристики сгорания (Xia et al. 2019; Cong et al. 2021; Sharma and Dubey 2020). Конг и др. сообщили, что повышение температуры уплотнения выше 20 °C негативно повлияет на механические свойства топлива (Cong et al.2021). Напротив, сообщалось, что более высокая температура уплотнения обеспечивает оптимальные характеристики (Junga et al. 2021; Berdychowski et al. 2021; Riva et al. 2019). Согласно отчету Navalta et al., механическое уплотнение не оказывает существенного влияния на характеристики горения твердого топлива (Navalta et al. 2020). Однако механическое уплотнение увеличивает энергию, сжимает и ослабляет плотности (Ajimotokan et al. 2019c). Обработка твердого топлива с помощью термического процесса рекомендуется для улучшения свойств горения, особенно когда топливо предназначено для промышленного применения (Рива и др.