Increasing the efficiency of the charcoal production process through the pyrolysis of woody agricultural waste with the application of microwaves

Abstract

The purpose of the work isto increase the efficiency of the charcoal production process by pyrolysis of woody agricultural waste with the application of mirowaves. To achieve the goal, an experimental installation was developed, which allows the application of the pyrolysis methodwith the application of microwaves in the charcoal production process from wood. The research was focused on the example of pyrolysis of woody agricultural waste, but in particular, fruit waste from apple orchards was selected as the main object of the research. These agricultural wastes were specifically researched, because at the moment they have a fairly large share and are not efficiently utilized, and so far no one has studied the possibilities of processing them by pyrolysis and obtaining charcoal from these fruit wastes. The main results obtained with the application of the developed installation are increasing the efficiency of the coal production process by pyrolysis of woody agricultural waste based on the application of the microwavestartarization method, increasing the speed of the process and, respectively, reducing the processing time and improving the quality of the resulting coal. Thus, the pyrolysis plant with the application of microwaves demonstrated an increase in productivity per unit of time and a high yield of charcoal production from the processed raw material. The significance of these results lies in solving some essential problems in the field with a contribution to the development of the energy sector through the efficient utilization of woody agricultural waste.

Scopul lucrării constă în sporirea eficienței procesului de producere a cărbunelui delemn prin piroliza deșeurilor agricole lemnoase cu aplicarea microundelor (MU). Pentru atingerea scopului propus a fost elaborată o instalație experimentală, care permite aplicarea în procesul de producere a cărbunelui delemn anumemetoda de piroliză subinfluențamicroundelor. Cercetările realizate au fost axate pe exemplul pirolizeideșeurilor agricole lemnoase, însă în mod special, în calitate de obiect principal al cercetărilor au fost selectate deșeurile pomicole colectatedin livezile de măr. Au fost cercetate anume aceste deșeuri agricole, deoarece la moment ele au o pondere destul de mare și nu sunt valorificate eficient, iar pînă în prezent nimeni nu a studiat posibilitățile de prelucrare prin piroliză a lor și de opținere a cărbunelui din reziduurile respective.Rezultatele principale obținute cu aplicarea instalației elaborate sunt sporirea eficienței procesului de producere a cărbunelui prin piroliza deșeurilor agricole lemnoase în baza aplicării metodei de tartare cu MU, cu creșterea vitezei procesului și respectivcureducerea duratei de prelucrare. Rezultatele experimentelor indică faptul că utilizarea metodei de piroliză cu microunde permite creșterea intensității procesuluiși îmbunătățirea calității cărbunelui rezultat datorită evităriischimbărilor bruște de temperatură în reactor. Astfel, instalațiade piroliză cu aplicarea microundelorademonstrato creștere a productivității pe unitate de timp și un randament ridicat de producere a cărbunelui din materia primă prelucrată.Semnificația acestor rezultate constă în soluționarea unor probleme esențiale din domeniu cu o contribuție la dezvoltarea sectorului energetic,prin valorificarea eficientă a deșeurilor agricole lemnoase.

Целью работы является повышение эффективности процесса производства древесного угля путем пиролиза древесных отходов сельскохозяйственного производства с применением СВЧ. Для достижения поставленной цели была разработана экспериментальная установка, позволяющая использоватьметод пиролиза с применением микроволн в процессе производства древесного угля. Проведенные исследования были сосредоточены на примере пиролизной переработки древесных отходов сельского хозяйства, но в качестве основного объекта исследования были выбраны именно древесныхотходы яблоневых садов. Эти отходы сельского хозяйства были специально исследованы, так как на данный момент они имеют достаточно большой объем и не утилизируются эффективно, а возможности их переработки методом пиролиза и получения древесного угля из этих отходов плодоводства пока никто не изучал. На сегодняшний день проведены лишь отдельные исследования по анаэробной ферментации веток и получению биогаза, а также изучены возможности производства пеллет и брикетов из этих отходов. Основными результатами, полученными при использовании разработанной установки, являются повышение эффективности процесса производства древесного угля пиролизом древесных отходов сельскохозяйственного производства на основе применения метода СВЧ, увеличение скорости процесса и, соответственно, сокращение времени переработки. Результаты экспериментов свидетельствуют о том, что использование метода микроволнового пиролиза позволяет повысить интенсивность процесса за счет достижения более высоких температур и увеличить производительность за счет сокращения времени прокалки, а также улучшить качество получаемого угля за счет отсутствия резких перепадов температуры в реакторе. Таким образом, пиролизная установка с применением микроволн продемонстрировала увеличение производительности и высокий выход древесного угля из переработанного сырья. Значимость полученных результатов заключается в решении важных проблем в данной области и содействии развитию энергетического сектора за счет эффективной утилизации древесных отходов сельского хозяйства.