Оценка термической эффективности и потенциала снижения выбросов алкоголя

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 13301 (2023) Цитировать эту статью

131 доступ

Подробности о метриках

До сих пор уголь, нефть и природный газ по-прежнему являются наиболее широко используемыми видами топлива, а выбросы SO2, NOX и твердых частиц, образующихся в результате их сгорания, оказывают серьезное влияние на воздух. Поэтому необходимо разработать чистое топливо. В этом исследовании коровники для камерной обработки были оборудованы различным топливным оборудованием: в коровнике А использовалось традиционное оборудование для нагрева угля; В сарае B использовалось интегрированное отопительное оборудование, работающее на топливных брикетах биомассы (BBF); Сарай C оборудован отопительным оборудованием на спиртовом топливе (ABF). Проанализированы температура наружной поверхности отопительного оборудования, выхлопных газов дымохода, теплоэффективность затвердевания и энергопотребление. По сравнению с амбарным BBF и амбарным углем амбарный ABF может соответствовать требованиям к самой высокой температуре сушки табака дымовой сушки - 68 ° C, точность целевой кривой температуры по сухому термометру (DBT) во время сушки табака дымовой сушки составила 93,4. %. При этом при сжигании АБФ выбросы CO2 и CO составили 40,82% и 0,19% соответственно. Однако в выхлопных газах дымохода не обнаружено выбросов NOX, SO2 и H2S. По сравнению с коровьим ББФ и амбарным углем тепловой КПД отопительного оборудования коровника АБФ в коровнике увеличился на 44,78% и 86,28% соответственно. Кроме того, затраты на килограмм сухого табака сократились на 19,44% и 45,28% соответственно. Таким образом, по сравнению с амбарным углем и амбарным BBF, амбарный ABF может более точно контролировать изменения температуры и демонстрирует очевидное преимущество в защите окружающей среды и эффективности использования тепла.

Табак дымовой сушки (FT) — один из наиболее широко выращиваемых видов табака в Китае. В процессе производства ТК Табакокопление (ТК) по-прежнему остается наиболее энергозатратным звеном, на его долю приходится более 80% энергии, используемой в процессе производства ТК1,2,3. В то же время уголь по-прежнему является предпочтительным топливом для посолки в большинстве зон производства FT, и более 95% камер посола используют уголь для TC. Годовой расход угля велик: на вяление 1 кг сухого табака расходуется 1,5–2,0 кг угля. В Китае ежегодно требуется около 3–4 млн тонн угля для ТК4,5. Однако выбросы, в том числе CO2, SO2, NOX и твердые частицы, сильно выбрасываются при сжигании угля, вызывая серьезное загрязнение окружающей среды6,7. Около 4–5 т дыма и пыли, 160–220 т CO2, 3,4–5,6 т SO2 и 1,6–2,8 т NOX будут выбрасываться в атмосферу в группе из 20 крупных камерных заводов в течение сезона ТЦ8. Ежегодный ТК длится с июля по сентябрь. В период сушки вокруг амбара скапливается большое количество дыма и сажи, что оказывает сильное негативное воздействие на рост и качество близлежащих сельскохозяйственных культур, а также наносит вред здоровью людей и животных, что приводит к хроническим опасностям, острым опасности и невидимые опасности9. Среди них дым и сажа, характерные для длительного пребывания в атмосфере и большого расстояния транспортировки, могут вызвать дымку10. Кроме того, уголь является невозобновляемым ресурсом, и при его сжигании возникает множество проблем, таких как недостаточное сгорание, высокотемпературный выхлоп из дымохода, медленное повышение температуры, что приводит к снижению качества листьев ФТ. Поэтому большое значение имеет внедрение чистой энергии для энергосбережения, защиты окружающей среды и ТК.

Топливо на спиртовой основе (ABF), разновидность жидкого топлива на основе спиртов (метанол CH3OH, этанол C2H5OH, бутанол C4H9OH), получают в результате ферментации биомассы и ископаемого топлива, такого как уголь, нефть и природный газ. Многие страны признают его новым типом возобновляемого топлива11,12,13,14. Из-за постепенного истощения нефтехимической энергии, ABF является наиболее потенциальной новой альтернативной энергетикой. В процессе сельскохозяйственного производства ресурсы биомассы, включая кукурузу, солому и сахарную свеклу, имеются в изобилии. С развитием технологии синтеза АБФ с использованием в качестве сырья незерновой биомассы (в том числе ферментации или газификации с последующей переработкой синтез-газа) разработка биомассы АБФ существенно улучшилась15,16,17,18. Таким образом, ожидается, что ABF с такими преимуществами, как высокая теплота сгорания, низкая цена, чистота и экологичность, широкий диапазон применения, безопасность и надежность, станет новым типом энергии, который заменит ископаемое топливо19. Поскольку ABF обладает эффектом самообеспечения кислорода в процессе сгорания по сравнению с углем, каменноугольной смолой, тяжелой нефтью, дизельным топливом, бензином и другими видами топлива, ABF является наиболее полностью сгорающим топливом. Выбросы при сжигании ABF состоят в основном из H2O и CO2, а выбросы выхлопных газов более чем на 80% ниже, чем у сжиженного нефтяного газа. Это самое чистое, самое экологичное и самое перспективное топливо будущего. В настоящее время ABF широко используется в моторном топливе, промышленной энергетике и отоплении20,21. В частности, топливо на основе спирта можно смешивать с дизельным и биодизельным топливом, получая превосходные смешанные топлива для промышленности и транспорта, среди которых бутанол может значительно улучшить состояние сгорания смешанного топлива, образованного с дизельным топливом, и оказывает хорошее влияние на улучшение способности регулирования температуры и сокращение выбросов CO и NOx22. Килич и др.23 показали, что когда низкое содержание бутанола (до 30%) образуется в топливе вместе с дизельным топливом в жаротрубных котлах, эффективность сгорания может быть улучшена, что имеет положительную перспективу для снижения выбросов и повышения эффективности сгорания.