Analiza procesu toryfikacji przy użyciu mikrofal jako nowoczesna metoda waloryzacji biomasy

• Autorzy: Janus Paweł , Kosowska-Golachowska Monika , Sieradzka Małgorzata

Warianty tytułu

EN

Analysis of torrefaction process using microwaves as modern method of biomass valorisation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych toryfikacji słomy pszenicznej i miskanta olbrzymiego przy użyciu mikrofal. Badania zostały przeprowadzone na stanowisku laboratoryjnym, którego głównym elementem był piec mikrofalowy o mocy 800 W i częstotliwości fal 2,45 GHz. Określono oddziaływanie czasu toryfikacji i mocy promieniowania mikrofalowego na ciepło spalania oraz zawartość pierwiastkowego węgla, wodoru i tlenu badanych paliw biomasowych. Ponadto wyznaczono optymalną moc mikrofal do prowadzenia procesu toryfikacji analizowanej biomasy.

EN

In this paper, microwave torrefaction of wheat straw and Miscanthus giganteus was studied. The experimental setup was developed using a microwave oven with 2.45 GHz frequency. The torrefaction effect was studied by varying the microwave power level (160-480 W) and reaction time (5-30 min). It was found that higher microwave power levels contributed to higher heating rate and reaction temperature, and thus produced the torrefied biomass with higher heating value (HHV) and lower O and H contents. Higher heating value was approximately 22 MJ/kg for Miscanthus giganteus and 21 MJ/kg for wheat straw at a microwave power level of 320 W for 30 min processing time. Therefore, the biochar produced by micro-wave torrefaction of the tested biomass can be an alternative fuel to replace or co-combustion with coal.

Słowa kluczowe

PL

biomasa; toryfikacja; słoma pszeniczna; miskant olbrzymi; promieniowanie mikrofalowe

EN

biomass; torrefaction; wheat straw; Miscanthus giganteus; microwave radiation

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 4
• Strony: 48--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Janus Paweł

• doktorant na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Politechniki Częstochowskiej

autor

Kosowska-Golachowska Monika

• Instytutu Maszyn Cieplnych Politechniki Częstochowskiej

autor

Sieradzka Małgorzata

• doktorantka na Wydziale Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie

Bibliografia

• [1] Stolarski M., Szczukowski S., Tworkowski J.: Charakterystyka wybranych biopaliw z biomasy stałej, Problemy Inżynierii Rolniczej 4 (2007), 21-26.
• [2] Kosowska-Golachowska M., Wolski K., Gajewski W., Kijo-Kleczkowska A., Musiał T., Środa K.: Spalanie biomasy agro i leśnej w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej. Rynek Energii 3 (2016), 90-99.
• [3] Gworek B., Wrzosek J.: Biomasa w energetyce odnawialnej, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 43 (2010) 105-113.
• [4] Dębowski M., Pawlak-Kruczek H., Czerep M., Brzdękiewicz A., Słomczyński Z.: Technologie produkcji biowęgla – zalety i wady, Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, nr 26 (2016) 27-36.
• [5] Kordylewski W., Tatarek A.: Wybrane właściwości toryfikatów z krajowych i importowanych biomas, Archiwum Spalania vol. 12 (2012) nr 3, 109-116.
• [6] Ustawa z dnia 7 czerwca 2018 roku o zmianie ustawy o odnawialnych źródłach energii oraz niektórych innych ustaw (Dz.U. 2018 poz.1276).
• [7] Poskart A., Szwaja S., Magdziarz A., Musiał D., Zajemska M.: Rola biomasy toryfikowanej na rynku tradycyjnych paliw kopalnych, Rynek Energii 1 (2018).
• [8] Kopczyński M., Zuwała J.: Toryfikacja biomasy drogą do eliminacji barier technologicznych wielkoskalowego jej współspalania, Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal, IG SMiE PAN, Warszawa 2007.
• [9] Uslu A., Faaij A.P.C., Bergman P.C.A.: Pre-treatment technologies and their effect on international bioenergy supply chain logistics. Techno-economic evoluation of torrefaction, fast pyrolysis and pelletisation, Energy 33 (2008) 1206-1233.
• [10] Lechwacka M.: Toryfikacja biomasy – holenderskie doświadczenia, Czysta Energia 11 (2008) 58-60.
• [11] Koppejan J., Sokhansanj S., Melin S., Madrali S., Status overview of torrefaction Technologies, IEA Bioenergy Task 32 Report – Final Report, Enschede (2012) 15-21.
• [12] Chen W.H., Kuo P.C.: Torrefaction and co-torrefaction characterization of hemicellulose, cellulose and lignin as well as torrefaction of some basic constituents in biomass, Energy vol. 36 (2011) 803-811.
• [13] Satpathy S.K., Tabil L.G., Meda V., Naik S.N., Prasad R.: Torrefaction of wheat and barley straw after microwave heating, Fuel vol. 124, 269-278.
• [14] Yi-Li Lin: Effects of Microwave – Induced Torrefaction on Waste Straw Upgrading, International Journal of Chemical Engineering and Applications, nr 6 vol. 6 (2015).
• [15] Masek O., Budarin V., Gronnow M., Crombie K., Brownsort P., Firzpartick E., Hurst P.: Microwave and slow pyrolysis biochar-Comparison of physical and functional properties, Global Change Biology Bioenergy, vol. 100 (2013) 41-48.
• [16] Huang Y.F., Chiueh P.T., Kuan W.H., Lo S.L.: Microwave pyrolysis of rice straw; Products, mechanism and kinetics, Bioresour. Technol., vol. 142 (2013) 620-624.
• [17] Kosowska-Golachowska M., Magdziarz A., Wolski K.: Microwave Torrefaction of Wheat Straw and Miscanthus Giganteus, Energy and Fuels 2016, Book of Abstracts, 113.
• [18] Janus P.: Toryfikacja biomasy oraz jej spalanie w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej, praca dyplomowa inżynierska, Częstochowa 2017.
• [19] Friedl A., Padouvas E., Rotter H., Varmuza K.: Prediction of heating values of biomass fuel from elemental composition, Analytica Chimica Acta 544 (2005) 191-198.
• [20] Wilk M., Magdziarz A.: Hydrothermal carbonization, torrefaction and slow pyrolysis of Miscanthus Giganteus, Energy vol. 140 (2017) 1292-1304.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).