Alternative Energy: Obtaining Fuel Briquettes from Pyrocarbon of Polymer Waste Thermal Destruction
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2023-166-1-13-20Keywords:
fuel briquettes, pyrocarbon, corrugated cardboard, wood sawdust, alternative fuelsAbstract
The analysis of the possibilities of using renewable energy sources and biomass in Ukraine for the production of alternative fuel — fuel briquettes has been carried out. It has been shown that Ukraine has large reserves of renewable energy sources and biomass: the energy potential from biomass is 23 million tons of oil equivalent, which is sufficient to replace the total volume of import of gas, coal and gasoline. The calorific value (heat of combustion) of some types of fuel briquettes, fuels and solid household waste has been given. It is noted that different combinations of industrial and household waste can be used to obtain fuel briquettes: woodworking waste, paper waste, corrugated cardboard, shale processing waste, coal dust, etc. This allows both to obtain fuel briquettes with a high calorific value and to improve the environmental condition of the environment.
The general method of fuel briquettes manufacturing from alternative solid fuels (corrugated cardboard, wood sawdust) and pyrocarbon, which is obtained during low-temperature pyrolysis of polymer waste, has been given. The technology of cold pressing of the studied charge with subsequent drying of the obtained briquettes to a constant mass has been developed. The process of coagulation of the initial components was carried out at a temperature of 20…25 °С without additional heating of the charge and the introduction of organic or inorganic binders, which would lead to an increase in the price of the finished product or a decrease in the calorie content of the obtained fuel briquettes. The heat of combustion of the developed fuel briquettes of different composition was determined by the calorimetric method. It has been established that the use of a mixture of corrugated cardboard and wood sawdust in the amount of 40…60 % mass. allows obtaining high-calorie fuel briquettes from pyrocarbon. It has been established that the maximum heat of combustion (4715.5 kCal/kg) has fuel briquettes containing pyrocarbon, corrugated cardboard and wood sawdust in a ratio of 6 : 2 : 2. Areas of effective use of the obtained fuel briquettes have been proposed.
References
Кабінет Міністрів України, «Про схвалення Енергетичної стратегії України на період до 2035 року «Безпека, енергоефективність, конкурентоспроможність». Розпорядження від 18 серпня 2017 р. № 605-р, [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.kmu.gov.ua/npas/250250456 .
Державна служба статистики України, Енергоспоживання на основі відновлюваних джерел за 2007–2021 роки. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://ukrstat.gov.ua/operativ/menu/menu_u/energ.htm .
І. М. Кучерява, і Н. Л. Сорокіна, «Відновлювана енергетика в світі та Україні станом на 2019 р. – початок 2020 р.,» Гідроенергетика України, № 1-2, с. 38-44, 2020.
Г. Гелетуха, «Глобальні перспективи біоенергетики,» Економічна правда, 1 вересня, 2021. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.epravda.com.ua/columns/2021/09/1/677373/ .
Біоенергетична асоціація України UABIO, Стратегія розвитку біоенергетики в Україні. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://uabio.org/bioenergy-transition-in-ukraine/ .
Б. В. Коріненко, О. С. Худоярова, К. Ю. Гура, і А. П. Ранський, «Циркулярна економіка та термохімічна конверсія твердих відходів,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 4, с. 7-19, 2021. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-157-4-7-19.
О. Н. Кайгородов, «Методика получения альтернативного топлива из ТБО и автопокрышок,» Цемент и его применение, № 4, с. 1-3, 2007.
З. А. Бурова, Л. Й. Воробйов, і Р. В. Сергієнко, «Калориметричний аналіз якості паливних брикетів та пелет,» Научный взгляд в будущее, том 2, вып 4, с. 78-81, 2016. https://doi.org/10.21893/2415-7538-2016-04-2-193 .
З. А. Бурова, і Л. Й. Воробйов, «Калориметричний аналіз твердого та рідкого біопалива,» Научные труды Sworld, вып. 1 (42), том 2, с. 38-42, 2016.
Л. С. Гапонич, И. Л. Голенко, и А. И. Топал, «Перспективы использования SRF и RDF на цементных заводах Украины,» Екологічні науки, № 3 (30), с. 92-97, 2020. https://doi.org/10.32846/2306-9716/2020.eco.3-30.15 .
I. P Ivanov, and N. V. Chesnokov, “Use of binders based on sawdust and biomodified brown coal to produce fuel briquettes,” Journal of Siberian Federal University Chemistry, vol. 3, no.8, pp. 430-438, September, 2015. https://doi.org/10.17516/1998-2836-2015-8-3-430-438 .
M. A. Brand, R. C. Jacinto, R. Antunes, and A. B. D. Cunha, “Production of briquettes as a tool to optimize the use of waste from rice cultivation and industrial processing,” Renewable energy, vol. 111, pp. 116-123, October, 2017. https://doi.org/10.1016/J.RENENE.2017.03.084 .
N. I. Buravchuk, and O. V. Guryanova, “Technology for the Joint Briquetting of Waste Coal and Sawdust,” Solid Fuel Chemistry, vol. 52 (5), pp. 308-312, September, 2018. https://doi.org/і10.3103/S0361521918050038 .
S. D. Fazylov, et al., “Briquetting of coal-slurry mixed with wood sawdust pellets,” Bulletin of National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, vol. 3, pp. 94-99, March, 2017.
Ю. Ф. Снєжкін, Д. М. Корінчук, Л. Й. Воробйов, і О. О. Хавін, «Розробка енергоефективного палива на торф’яній основі,» Промышленная. теплотехника, т. 28, № 2, с. 41-45, 2006.
O. Ozbakir, S. Koltka, and E. Sabah, “Modeling and optimization of fine coal beneficiation by hydrocyclone and multi-gravity separation to produce fine lignite clean coal,” Particulate Science and Technology, vol. 35, iss. 6, pр. 712-722, 2017. https://doi.org/10.1080/02726351.2016.1194351.
M. A. Garrido, J. A. Conesa, and M. D. Garcia , “Characterization and Production of Fuel Briquettes Made from Biomass and Plastic Wastes,” Energies, vol. 10, issue 7, р. 850, 2017. https://doi.org/10.3390/en10070850.
В. О. Смирнов, П. В. Сергєєв, і В. С. Білецький, Технологія збагачення вугілля. Донецьк, Україна: Східний видавничий дім, 2011, 476 с.
Н. И. Буравчук, і О. В. Гурьянова, «Получение топливных брикетов из мелких фракций антрацитов,» Химия твердого топлива, т. 48, № 4, с. 260-264, август, 2017. https://doi.org/10.7868/S0023117714040033 .
Ch. A. I. Raju, K. Ramya Jyothi, M. Satya, and U. Praveena, “Studies on development of fuel briquettes for household and industrial purpose,” International Journal of Research in Engineering and Technology, vol. 3, issue 2, pр. 54-63, February, 2014.
В. Б. Кусков, В. Ю. Бажин, и Я. В. Кускова, «Проблемы использования угольных и других невостребованных угольных и углеродсодержащих материалов в качестве энергетических брикетов,» Уголь, № 4, с. 50-54, 2019.
Б. В. Коріненко, А. П. Ранський, О. С. Худоярова, і Д. Р. Латуша, «Практичне використання пірокарбону низькотемпературного піролізу,» на Всеукр. наук.-практ. інтернет-націон. конф. з міжн. уч. Хімічна наука та освіта в контексті сучасних інтеграційних процесів. Київ, Україна: НПУ імені М. П. Драгоманова, 2020, с. 12-14.
Палива тверді мінеральні. Визначення найвищої теплоти згоряння методом спалювання в калориметричній бомбі та обчислення найнижчої теплоти згоряння. ДСТУ ISO 1928:2006 (ISO 1928:1995, IDT).
H. Kienle, und E. Bäder, Aktivkohle und ihre industrielle Anwendung, Stuttgart, Deutschland: Wiley-VCH Verlag GmbH, 1980.
О. С. Худоярова, «Комплексне сорбційне очищення промислових стічних вод від сульфід- та купрум(ІІ)-іонів.» дис. канд. техн. наук, ВДПУ, Вінниця, 2021.
J. Huang, S. Fu, and L. Gan, Ed., “Lignin Chemistry and Applications,” Chemical Industry Press, Elsevier, 2019.
А. В. Павличенко, О. А. Гайдай, В. Е. Фірсова, і Т. В. Лампіка, «Оптимізація фізико-механічних параметрів паливних продуктів, отриманих при переробці відходів вугільної галузі,» Збірник наукових праць національного гірничого університету, № 63, с. 88-97, 2020. https://doi.org/10.33271/crpnmu/63.088 .
Я. В. Мяновська, Ю. С. Пройдак, Л. В. Камкіна, і Р. В. Анкудінов, «Механічне подрібнення компонентів силікомарганцевої шихти для підвищення показників відновлювальності,» Сучасні проблеми металургії, № 23, с. 63-82, 2020. https://doi.org/10.34185/1991-7848.2020.01.07 .
І. В. Солтис, I О. В. Дуболазов, Видавничо-поліграфічні матеріали. Ч. 1. Друкарський папір та картон. Чернівці. Україна: Чернівецький нац. ун-тет, 2021.
І. О. Савченко, і В. Г. Сиромятніков, упорядн. «Промислові полімери» та «Основи технології виробництва полімерних матеріалів», навч. посіб. до дисципліни та практикумів для студентів хімічного факультету, Київ, Україна: Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2012, 112 с.
A. D. McLaren, “Adhesion and Adhesives,” Journal of Society of Chemical Industry, New York: J. Wiley and Sons, 1954.
N. Debroyn, “Some adhesion issues,” Khimiya i tekhnologiya polimerov, № 6, 1961.
Downloads
-
PDF (Українська)
Downloads: 196
Published
How to Cite
Issue
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgment of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
