Сотрудники лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета (ТПУ) создали топливные пеллеты с добавлением бумажных отходов. Исследование показало, что такие добавки позволяют улучшить физико-механические свойства топлива и увеличивают эффективность сжигания до 18 %.
В Томском политехе на регулярной основе исследуют различные компонентные составы топливных пеллет с целью переработки накопленных отходов и включения невостребованного сырья в энергетический цикл.
«В новой работе мы сконцентрировали внимание на бумажных отходах. Исследовали влияние добавления такого рода отходов на горение и физические характеристики (плотность, твердость, устойчивость к истиранию и ударопрочность). Экспериментально нам удалось показать, что бумажные отходы увеличивают плотность и улучшают механические свойства пеллет, а также способствуют росту их теплотворной способности», — рассказала руководитель исследования, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Галина Няшина.
В качестве исходного сырья для приготовления топливных пеллет ученые использовали сосновые опилки и добавочные компоненты в виде твердых бытовых отходов — картона, бумаги и их смеси. Исследования композиционных пеллет проводили на специальном стенде, оснащенном термогравиметрическим анализатором, высокоскоростной видеокамерой и газоанализатором. На нем ученые регистрировали время задержки газофазного и гетерогенного зажигания, продолжительность горения, а также проводили количественный и качественный анализ состава дымовых газов, формирующихся в процессе горения.
Результаты экспериментов показали, что при добавлении в состав пеллет 5 % картона максимальный коэффициент ударопрочности увеличился на 2 % и составил 99,82 %. Кроме того, композиционные пеллеты с картоном имели показатель твердости на 24–55 % и показатель плотности на 10 % выше, чем обычные древесные пеллеты.
«Все пеллеты, содержащие картон, имели на 3–18 % более высокий относительный интегральный показатель эффективности, чем древесные пеллеты. Это делает их перспективным топливом для использования в промышленности», — отметила Галина Няшина.
Отдельно политехники исследовали температурные режимы горения пеллет. Исследование показало, что температура, при которой начинается термическое разложение композиционных пеллет с бумажными отходами, увеличилась на 9-17 %, что делает их более устойчивыми к высоким температурам и увеличивают время горения.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда.