Search

Palm oil is comparable to traditional diesel fuel in terms of calorifi c value, stoichiometric ratio, and cetane number. However, its increased kinematic viscosity and pour point make it diffi cult to use in pure form in diesel engines. (Research purpose) To study specifi c features of burning: diesel fuel with various additives of palm oil (biodiesel fuel); pure 100-percent palm oil; biodiesel fuel with various additives of palm oil and hydrogen peroxide, as well as to develop a method to control its combustion process. (Materials and methods) To determine the ignition time lag, the authors chose a method of kinetic modeling of self-ignition of biodiesel fuel in the air. The self-ignition process was simulated using the Chemical Workbench software package. An adiabatic calorimetric bomb model was used to perform calculations. To describe the process of self-ignition, a universal kinetic mechanism was used, which was verifi ed to calculate self-ignition of diesel and biodiesel fuel surrogates, as well as the formation of toxic substances and soot in the combustion processes. (Results and discussion) It is shown that adding palm oil to diesel fuel increases its ignition time lag, especially at low and medium temperatures of 750-950 kelvin. It was determined that with addition of 10 percent palm oil, the ignition time lag of biodiesel fuel is almost the same as that of diesel fuel no more than 5 percent. Increasing the amount of palm oil additive up to 30 percent and more signifi cantly increases the ignition time lag of the fuel. When using only palm oil as a fuel, the ignition time lag in the temperature range of 800-950 kelvin increases in two times. The study determined the optimal amount of hydrogen peroxide to be used for each composition of biodiesel fuel with various additives of palm oil. (Conclusions) It is shown that additives of hydrogen peroxide can infl uence the reactivity of biodiesel fuel and thereby regulate its ignition time lag.

Cocoyam (Xanthosoma sagittifolium (L.) Schott) is a tropical plant of the family of Araceas. Nigeria, China and Ghana are the countries that currently own most of the world production of this plant. In Colombia, there are not extensive crops of this plant, but it is used for animal feeding mainly. The plant has an aerial part with a high content of protein (leaves) and a tuber with an average starch content about 25% w/w. Compared to others starchy raw materials, this is a high value. Due to this fact this first-generation starchy material could be considered as a possible feedstock for the production of ethanol. Process design must ensure that the most advanced concepts are applied at the design and processing stage for every raw material to ensure efficient and more sustainable processes. For this reason, thermodynamic-topological analysis was used for the design of the stage of the produced ethanol purification. This work presents the process of ethanol production using cocoyam tuber. The software Aspen Plus v8.6 (Aspen Technology, Inc., USA) was used for the techno-economic assessment, and the Waste Reduction Algorithm (WAR) of the Environmental Protection Agency of the EE.UU. (EPA) was used to measure the environmental performance. The obtained production cost was 1,6 USD per kilogram, and the environmental impact was very low. This is an excellent incentive to promote the application of this feedstock to obtain a feasible alternative for the production of ethanol. Additionally, the use of thermodynamic-topological analysis in the design stage of the purification stage of the process proved to be very useful and easily applied.

Рассмотрены аппарат уплотнения с частичной химической переработкой сырья и инновационная технология получения гранулированного активированного углеродсодержащего продукта и жидкого биотоплива методом уплотнения (пеллетирования) предварительно измельченного сырья, ускоренного гидролиза, пиролиза, с последующей активацией. Приведены результаты апробации технологии на стендовых установках и аппаратах. Показано, что по- лученные гранулы соответствуют основным показателям отечественных и за- рубежных стандартов на пеллеты из растительного сырья. В процессе произ- водства протекает химическая модификация исходного сырья, на что указывает повышенное значение содержания лигнина в образцах. При проведении пиро- лиза полученных пеллет производятся гранулированный углистый остаток, жидкое биотопливо и горючая парогазовая смесь. Из гранулированного угли- стого остатка получены активированные угли, имеющие адсорбционную активность по йоду, сравнимую с древесным углем марки ДАК. Одним из направлений дальнейших исследований является подбор различных добавок в сырье перед проведением уплотнения и грануляции для улучшения свойств пеллет, в частности повышения теплотворной способности и уменьшения зольности. Однако наиболее интересное направление использования уплотненных отходов растительной биомассы в виде пеллет – в качестве сырья для термохи- мической переработки с целью получения энергетически плотных продуктов, в частности пиролиза. Исследование показало целесообразность разработки единой автономной технологии переработки отходов растительной биомассы с по- лучением конкурентно-способных товарных продуктов: гранулированных активированных углей, жидкого биотоплива, а также парогазовой смеси с достаточной теплотворной способностью для обеспечения работы специальных топочных устройств., The paper deals with the sealing machine with partial chemical processing of raw materials and the innovative technology for obtaining granular activated carbon- containing product and liquid biofuel by the method of compaction (pelletizing) of pre-crushed raw materials, accelerated hydrolysis, pyrolysis and subsequent activation. The results of approbation of the technology on bench installations and devices are presented. It is shown that the obtained pellets correspond to the main indicators of domestic and foreign standards for pellets from vegetable raw materials. In the production process, a chemical modification of the feedstock takes place, as indicat- ed by the increased value of lignin content in the samples. When pyrolysis of the pellets is produced, a granular carbonaceous residue, liquid biofuel, and a combustible gas-vapor mixture are produced. From the granular carbonaceous residue, activated carbons with an adsorption activity of iodine comparable to charcoal of the DAK brand were obtained. One of the directions of further research is the selection of various additives into the raw material before compaction and granulation to improve the properties of pellets, in particular, to increase the calorific value and to reduce ash content. However, the most interesting direction of using compacted biomass res- idue in the form of pellets is to use as a raw material for thermochemical processing in order to obtain energetically dense products, in particular pyrolysis. The work showed the expediency of developing a single autonomous technology for plant biomass residues processing with the production of competitive commodity products: granular activated carbons, liquid biofuel, as well as steam-gas sweep with sufficient calorific value to ensure the operation of special combustion devices., №224 (2018)

Рассмотрены топливные характеристики энергетических культур. Проанализированы недостатки энергокультур как топлива, предложены пути смягчения их негативного влияния. Рассмотрено современное состояние и перспективы развития данного сектора в Украине. Предложена концепция выращивания энергетических культур в Украине. Розглянуто паливні характеристики енергетичних культур. Проаналізовано недоліки енергокультур як палива, запропоновано шляхи пом’якшення їх негативного впливу. Розглянуто сучасний стан та перспективи розвитку даного сектору в Україні. Запропоновано концепцію вирощування енергетичних культур в Україні. Fuel properties of energy crops are considered in the paper. Disadvantages of energy crops as a fuel are analyzed and possible ways for mitigation of their negative influence are suggested. The paper covers state of the art and prospects for the development of the sector in Ukraine. A conception for growing energy crops in the country is suggested.

Thermal power plants remain one of the main sources of environmental pollution. The deterioration of the quality of traditional carbon-containing energy resources leads to the need to develop technologies for co-combustion of biofuel and coal at small and large power plants. The paper proposes the concept of using solid waste from tire recycling by adding to the composition of the mixed fuel “coal – wood waste” as a substitute for coal slag, which is formed during the utilization of worn-out tires by pyrolysis. The aim of the work was to determine the possibility of increasing the calorific value of wood pellets by co-firing with pyrolysis slag instead of coal without increasing the burden on the environment. At the same time, the following tasks have been set: to determine the lowest combustion heat of mixed fuels and assess its change when replacing coal with slag; to determine moisture content, total sulfur content, volatile matter yield, ash content of mixed fuels according to standard methods; to assess the change in these parameters when replacing coal with slag at the same component ratios; to determine the optimal ratios of components in mixed fuels, which will not increase the burden on the environment when replacing coal with pyrolysis slag. It has been determined that replacing coal with slag results in an increase in calorific value by 37–45 %, a decrease in ash content by 37–42 %, and an increase in the yield of volatile substances. At the same time, the sulfur content increases by 5.6–18 %. The use of traditional cleaning equipment is recommended in order to reduce the emission of sulfur dioxide. The research results make it possible to substantiate the possibility of replacing coal with slag in mixed fuels at certain ratios of components. A new direction of using solid products from recycling of rubber products, i.e. worn-out tires, has been proposed by the pyrolysis method in mixed fuels “slag-wood pellets” for small and medium-sized power plants.

В работе обоснована необходимость использования биотоплив на основе спирта в дизельных двигателях. Исследованы такие возобновляемые экологические источники энергии, как метиловый и этиловый спирты. С целью разработки и оптимизации состава спирто-топливных эмульсий для применения в дизеле проведены его исследования при работе на дизельном топливе, метаноло- и этаноло-топливных эмульсиях. Предложено перспективное решение по улучшению экологических показателей дизеля путем применения спирто-топливных эмульсий, что позволяет снизить в отработавших газах при работе на метаноло-топливной эмульсии содержание оксидов азота – на 41,3 %, сажи – в 6,9 раза, диоксида углерода – на 6,7 %, оксида углерода – на 45,0 %; при работе на этаноло-топливной эмульсии: оксидов азота – на 50,2 %, сажи – в 5,2 раза, диоксида углерода – на 23,8 %, оксида углерода – на 25,0 %., The paper substantiates the need for using biofuels based on alcohol in diesel engines. Such renewable environmental energy sources as methyl and ethyl alcohols were investigated. In order to develop, determine and optimize the composition of alcohol-fuel emulsions for use in diesel, studies were carried out for engines running on diesel fuel, methanol and ethanol fuel emulsions. We have found a promising solution to improve the environmental performance of diesel through using alcohol fuel emulsions, allowing to reduce the content of exhaust gases for engines running on methanol fuel emulsion: nitrogen oxides by 41.3 %, soot by 6.9 times, carbon dioxide by 6.7 %, carbon monoxide by 45.0 %; for engines running on ethanol fuel emulsion: nitrogen oxides by 50.2 %, soot by 5.2 times, carbon dioxide by 23.8 %, carbon monoxide by 25.0 %.

Статья посвящена вопросам и поиску альтернативы традиционным источникам энергии. С этой целью проведен анализ потребностей в биотопливе ЖКХ Свердловской области для теплогенерирующих мощностей муниципальных образований. Анализ энергетических характеристик котельных Свердловской области показывает перспективные стратегии использования местных топливных ресурсов в муниципальной энергетике. Для этого необходимы исследования в этой области, а также последовательная государственная политика по стимулированию энергосбережения и использования местных возобновляемых источников энергии. The paper touches upon the problems and alternatives to traditional energy sources. With this purpose in view the analysis has been carried out to reveal the demand of municipal structures heat-generating powers in biologic full for housing and communal services in Sverdlovsk region. The analysis of boiler rooms energetic characteristics in Sverdlovsk region reveals perspective strategies for municipal full resources using (application) in municipal energetics. For that it is necessary to carry on researches in this field as well as consequitive state policy to stimulate energy-saving and municipal renewal energy sources application.

The paper describes the main aspects of microalgae usage in fuel production. The shortcomings of existing methods of biofuel production are shown. There is a need to develop new optimal economically justified microalgae cultivation technologies. В работе рассмотрены основные аспекты применения микроводорослей в производстве топлива. Приведены недостатки существующих способов производства биотоплива. Отмечена необходимость разработки новых оптимальных, экономически обоснованных технологий культивирования микроводорослей.

The paper deals with today’s existing instruments for measuring the flow of fluid and fuel, their classification is given. The structure and operating principle of a thermoanemometric flowmeter for measuring the biofuel flow was analyzed. A mathematical model of a temperature field in the biofuel flow was developed. It allows accurately determine the flow. The corresponding modeling was carried out. It was found that the volume fuel flow depends on the thermocouple temperature measurement errors in the range of relative errors from 0.01 to 1.0%. For improving the performance of the thermoanemometric flowmeter, a special neuroprocessor that will compensate for random and dynamic measurement errors using artificial neural networks should be included to the computer architecture. The error of measuring the fuel flow will be less than 1% when the measurement error of the heater temperature is 1%. The results can be applied in the design of new highly precise thermoanemometric flowmeters for measuring the biofuel flow., В статье рассмотрено конструкцию и принцип работы термоанемометрического расходомера. Выведена математическая модель температурного поля в потоке биотоплива, которая позволяет с высокой точностью определить его расход. Проведено численное моделирование теплового баланса нагревателя в подвижном потоке топлива термоанемометрического расходомера и проанализированы его результаты. Предложены методы повышения быстродействия и точности термоанемометрического расходомера., У статті розглянуто конструкцію і принцип роботи термоанемометричного витратоміра. Виведено математичну модель температурного поля у потоці біопалива, яка дозволяє з високою точністю визначити його витрату. Проведено чисельне моделювання теплового балансу нагрівача в рухомому потоці палива термоанемометричного витратоміра та проаналізовано його результати. Запропоновано методи підвищення швидкодії і точності термоанемометричного витратоміра.

Предпринимательская деятельность основана на максимизации прибыли для того, чтобы увеличить размер собственного капитала, расширить производство и на долгосрочный период гарантировать получение прибыли. Поэтому каждый ищет новые источники дохода, с помощью которых можно максимизировать стоимость произведенного продукта. Одним из новых источников дохода в сельском хозяйстве оказалось выращивание сельско- хозяйственных культур для производства энергии, тепла, топлива (биотопливо). В данном "Дискуссионном материале" проводится анализ рынка развития биотоплива, рассмат- ривается спрос и предложение, и оценивается конкурентоспособность биотоплива по от- ношению к минеральному топливу для того, чтобы определить нишу Германии и Украины на мировом рынке битоплива. Следует отметить, что Германия занимает лиди- рующие позиции по производству и использованию биотоплива среди стран Европейского Союза. Украина находится на этапе становления рынка биотоплива. При этом страна имеет предпосылки для его развития, принимая во внимание большой аграрный потенциал. Современный рынок биотоплива характеризуется постоянной тенденцией к развитию и росту производства. Предложение и спрос на рынке биотоплива во многом зависит от энергетической политики государства. На сегодняшний день биотопливо является вос- требованным, но без государственной поддержки является не конкурентоспособным по отношению к минеральному топливу. Enterprise activity is based on maximization of profit to increase the volume of own capital, to expand manufacture and to guarantee the earning of profit for the long-term period. Therefore everyone searches for new sources of the income by means of which it is possible to maximize cost of the made product. One of new sources of the income in agriculture is a cultivation of agricultural crops for the energy, heat, fuel (biofuel) manufacture. In this discussion paper the market is examined for biofuel, as well as their competitiveness is analyzed in comparison to mineral fuels. Germany takes the lead positions on manufacture and use of biofuel among the countries of the European Union and Ukraine has a big potential on the agricultural commodities market and big possibilities of development for biofuel. The modern market of biofuel is characterized by the constant tendency to development and growth of manufacture. The supply and the demand at the market is strongly depends on the state energy policy. In the work it is also shown that the production of biofuel is not competitive without state support.