Analysis of the possibility of obtaining thermal energy from combustion of selected cereal straw species

• Autorzy: Herkowiak M. , Adamski M. , Dworecki Z. , Waliszewska B. , Pilarski K. , Witaszek K. , Niedbała G. , Piekutowska M.

Warianty tytułu

PL

Analiza możliwości pozyskania energii cieplnej ze spalania wybranych gatunków słomy zbóż

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Wheat, corn and rapeseed straw can be used as a raw material for the production of biofuels used to generate heat energy. Due to the growing interest in renewable fuels, including straw, it is reasonable to test the energy suitability of these fuels. The aim of the study was to compare the combustion heat and calorific value of particular straw species. The most important parameters enabling comparison of the above mentioned fuels were determined, which include: humidity, combustion heat and calorific value. The moisture content of individual wood samples was: 6.32% for wheat straw, 8.40% for corn straw and 8.49% for rapeseed straw. The analysis showed that the moisture content of the straw samples tested was at a similar level. Combustion heat analysis allowed to obtain the following results: 16.10 MJ⋅kg-1 for wheat straw, 16.60 MJ⋅kg1 for rapeseed straw and 17.30 MJ⋅kg-1 for maize straw. The highest combustion heat was observed for corn straw. The same parameter for rapeseed straw was lower by 0.7 MJ⋅kg-1 than for maize straw. The lowest combustion heat of 16.10 MJ⋅kg-1 was observed for wheat straw. The calorific value of the samples tested was: 14.80 MJ⋅kg-1 for wheat straw, 15.30 MJ⋅kg-1 for rapeseed straw and 16.10 MJ⋅kg-1 for maize straw. The highest calorific value was found for corn straw. The calorific value of wheat straw was lower by about 9%, while rapeseed straw was lower by about 5% in comparison to maize straw. On the basis of the conducted research and literature data concerning the yields of straw of various cereal species, the amount of energy possible to obtain per hectare of cultivation was estimated. With the yield per hectare for: wheat straw 3.2 Mg d.m., rapeseed straw 3.3 Mg d.m., maize straw 12.5 Mg d.m. can be obtained for: wheat straw 47.36 GJ⋅ha-1 , rapeseed straw 50.49 GJ⋅ha-1 , maize straw 201.25 GJ⋅ha-1 .

PL

Słoma pszenna, kukurydziana oraz rzepakowa może stanowić surowiec do produkcji biopaliw wykorzystywanych na cele pozyskiwania energii cieplnej. W związku z rosnącym zainteresowaniem paliwami odnawialnymi, w tym słomą zasadnym jest badanie przydatności energetycznej tych paliw. Celem badań było porównanie ciepła spalania oraz wartości opałowej poszczególnych gatunków słomy. Określono najważniejsze parametry umożliwiające porównanie wyżej wymienionych paliw, do których zaliczamy: wilgotność, ciepło spalania oraz wartość opałową. Wilgotność poszczególnych próbek drewna wynosiła: 6,32% dla słomy pszennej, 8,40% dla słomy kukurydzianej, oraz 8,49% dla słomy rzepakowej. Przeprowadzona analiza wykazała, że wilgotność badanych próbek słomy była na podobnym poziomie. Badanie ciepła spalania umożliwiło uzyskanie następujących wyników: 16,10 MJ⋅kg-1 dla słomy pszennej, 16,60 MJ⋅kg-1 dla słomy rzepakowej oraz 17,30 MJ⋅kg-1 dla słomy kukurydzianej. Najwyższe ciepło spalania zaobserwowano dla słomy kukurydzianej. Ten sam parametr dla słomy rzepakowej był o 0,7 MJ⋅kg-1 niższy niż dla słomy kukurydzianej. Najniższym ciepłem spalania 16,10 MJ⋅kg-1 charakteryzowała się słoma pszenna. Wartość opałowa badanych próbek wynosiła: 14,80 MJ⋅kg-1 dla słomy pszennej, 15,30 MJ⋅kg-1 dla słomy rzepakowej oraz 16,10 MJ⋅kg-1 dla słomy kukurydzianej. Najwyższą wartością opałową charakteryzowała się słoma kukurydziana. Wartość opałowa słomy pszennej była niższa o około 9%, natomiast słomy rzepakowej niższa o około 5% w porównaniu do słomy kukurydzianej. Na podstawie przeprowadzonych badań oraz danych literaturowych dotyczących wielkości plonów słomy różnych gatunków zbóż oszacowano ilość możliwej do uzyskania energii z jednego hektara uprawy. Przy plonie z jednego hektara dla: słomy pszennej 3,2 Mg s.m., słomy rzepakowej 3,3 Mg s.m, słomy kukurydzianej 12,5 Mg s.m. można uzyskać dla: słomy pszennej 47,36 GJ⋅ha-1 , słomy rzepakowej 50,49 GJ⋅ha-1 , słomy kukurydzianej 201,25 GJ⋅ha-1 .

Słowa kluczowe

EN

combustion heat; calorific value; straw; biomass

PL

ciepło spalania; wartość opałowa; słoma; biomasa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 63, nr 4
• Strony: 68--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Herkowiak M.

• Poznan University of Life Sciences, Institute of Biosystems Engineering, Poznań, Poland

autor

Adamski M.

• Poznan University of Life Sciences, Institute of Biosystems Engineering, Poznań, Poland

autor

Dworecki Z.

• Poznan University of Life Sciences, Institute of Biosystems Engineering, Poznań, Poland

autor

Waliszewska B.

• Institute of Wood Chemical Technology, Poznań, Poland

autor

Pilarski K.

• Poznan University of Life Sciences, Institute of Biosystems Engineering, Poznań, Poland

autor

Witaszek K.

• Poznan University of Life Sciences, Institute of Biosystems Engineering, Poznań, Poland

autor

Niedbała G.

• Poznan University of Life Sciences, Institute of Biosystems Engineering, Poznań, Poland

autor

Piekutowska M.

• Koszalin University of Technology, Department of Agrobiotechnology, Faculty of Mechanical Engineering ul. Racławicka 15-17, 75-620 Koszalin, Poland

Bibliografia

• [1] Dworecki Z., Adamski M., Fiszer A., Łoboda M.: Analiza porównawcza kosztów w energii zawartej w paliwach na podstawie ich cen. 2012
• [2] EEA, 2015: Środowisko Europy 2015: Stan i prognozy: Synteza. Europejska Agencja Środowiska, Kopenhaga, ISBN 978-92-9213-521-8.
• [3] Harasim A.: Gospodarowanie słomą. Puławy: Wydawnictwo IUNG-PIB, 2011. 1-77. ISBN 978-83- 7562-091-7.
• [4] Ludwicka A., Grzybek A.: Instytut TechnologicznoPrzyrodniczy w Falentach, Oddział w Warszawie. Bilans biomasy rolnej (słomy) na potrzeby energetyki. Problemy Inżynierii Rolniczej, 2010, 2.
• [5] Kacorzyk P., Kasperczyk M., Szkutnik J.: Wartość energetyczna wybranych gatunków roślin. [W:] Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska. Tom 3, (pod red. Teodory M. Traczewskiej), Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2013.
• [6] Kołodziej B., Matyka M.: Odnawialne źródła energii – rolnicze surowce energetyczne. PWRiL, Poznań 2012. ISBN 978- 83-09-01 139-2.
• [7] Kopiński J., Matyka M.: Stan obecny i przewidywane zmiany produkcji rolniczej w Polsce w perspektywie roku 2030. Studia i Raporty IUNG-PIB 2014, 40 (14), 45-58.
• [8] Malinowska E., Wiśniewska-Kadżajan B., Jankowski K., Sosnowski J., Wyrębek H.: Ocena przydatności biomasy różnych roślin na cele energetyczne. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczo-Humanistycznego w Siedlcach, 2014, 102. ISSN: 2082-5501.
• [9] Niedziółka I., Zuchniarz A.: Analiza energetyczna wybranych rodzajów biomasy pochodzenia roślinnego. Motorol, 2006, 8A.
• [10] Madej A.: Bilans słomy w Polsce w latach 2010-2014 oraz prognoza do 2030 roku. Stowarzyszenie Ekonomistów Rolnictwa i Agrobiznesu, Roczniki Naukowe, t. XVIII, z. 1, IUNG – PIB Puławy.
• [11] Turowski Ł.: 2007. Czy biomasa jest odpadem? ekoportal.gov.pl.
• [12] Szczepaniak W.: 2012. Wartość nawozowa słomy kukurydzianej, www.farmer.pl Dostęp: 10-09-2018, http://www.farmer.pl/produkcja-roslinna/nawozy/wartoscnawozowa-slomy-kukurydzianej,39624.html.
• [13] PN-C-04375-2:2013-07: Badanie paliw stałych i ciekłych, oznaczanie ciepła spalania w bombie kalorymetrycznej i obliczanie wartości opałowej, Część 2: Metoda z zastosowaniem kalorymetru izoperibolicznego lub kalorymetru z płaszczem statycznym.
• [14] PN-EN ISO 18134-3: Solid biofuels – Determination of moisture content – Oven dry method – Part 3: Moisture and general analysis simple.