О возможности использования биомассы в качестве микроволнового поглотителя для интенсификации СВЧ-пиролиза угля и полимерных отходов; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 337, № 2
| Parent link: | Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов=Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering/ Национальный исследовательский Томский политехнический университет.— .— Томск: Изд-во ТПУ, 2015-.— 2413-1830 Т. 337, № 2.— 2026.— С. 237-250 |
|---|---|
| Muut tekijät: | , , , |
| Yhteenveto: | Актуальность исследования обусловлена стремлением человечества снизить негативное воздействие энергетического сектора на окружающую среду за счет замещения ископаемых видов топлива возобновляемыми и СО2-нейтральными ресурсами биомассы. Цель: изучение возможности использования биомассы в качестве микроволнового поглотителя для интенсификации СВЧ-пиролиза энергоемкого сырья. Методы: аттестованные методики ГОСТ для определения теплотехнических характеристик и элементного состава органической и минеральной частей органического сырья, метод «передачи–отражения» для измерения мнимой (ε'') и действительной (ε') составляющих комплексной диэлектрической проницаемости, физический эксперимент, газовый анализ. Результаты. Показано, что часть образцов биомассы (шелуха пшеницы, лузга подсолнечника, навоз и скорлупа кедрового ореха) эффективно взаимодействуют с СВЧ-излучением, что приводит к их малым временам инициации переработки (от 72 до 94 с). Это обеспечено высокими значениями тангенса диэлектрических потерь (tg(α)>0,130), обусловленного составом их органической части сырья, степенью минерализации и её вида, текстурными характеристиками поверхности. Эти виды биомассы могут рассматриваться в качестве интенсифицирующих добавок при СВЧ-переработке материалов с низкой эффективностью поглощения. Например, добавление биомассы к углю в количестве от 10 до 20 мас. % позволило снизить время инициирования СВЧ-переработки в 1,9–2,1 раза, при этом общая длительность процесса сократилась в 1,6–1,8 раза. Это способствовало уменьшению собственных энергозатрат переработки на 3–21 %. Наибольшей эффективности удалось добиться при добавлении 20 % скорлупы кедровых орехов, навоз крупнорогатого скота при этом показал значительно меньшую эффективность. Совместная СВЧ-переработка биомассы и полимерных отходов возможна, однако для этого необходим поиск оптимальных составов смесевых композиций. Показано, что наличие полимерных отходов в смеси с биомассой при плавлении препятствует возникновению разрядов между частицами биомассы в СВЧ-поле. Это ограничивает долю его содержания в составе смесевой композиции. Использование биомассы в качестве микроволнового поглотителя для интенсификации СВЧ-пиролиза угля и полимерных отходов открывает новые возможности для развития технологий термической переработки органических отходов в условиях микроволнового нагрева Relevance. Desire to reduce energy sector negative impact on the environment by replacing fossil fuels with renewable and CO2-neutral biomass resources. Aim. To study the possibility of using biomass as a microwave absorber to intensify microwave pyrolysis of energy-intensive raw materials. Methods. Certified SS methods for determining the thermal characteristics and elemental composition of the organic and mineral parts of organic raw materials, the "transmission–reflection" method for measuring the imaginary (ε'') and real (ε') components of the complex permittivity, physical experiment, gas analysis. Results. It is shown that some biomass samples (wheat husk, sunflower husk, manure and cedar nut shells) effectively interact with microwave radiation, which leads to their short processing initiation times (from 72 to 94 s). This is ensured by high values of the dielectric loss tangent (tg(α)>0.130), due to the composition of their organic part of the raw material, the degree of mineralization and its type, and the textural characteristics of the surface. These types of biomass can be considered as intensifying additives in microwave processing of materials with low absorption efficiency. For example, adding biomass to coal in amount of 10 to 20 wt % made it possible to reduce the microwave processing initiation time by 1.9–2.1 times, while the total process duration was reduced by 1.6–1.8 times. This contributed to a reduction in energy costs for processing by 3–21%. The greatest efficiency was achieved with the addition of 20% pine nut shells, while cattle manure demonstrated significantly lower efficiency. Joint microwave processing of biomass and polymer waste is possible, but this requires searching for optimal compositions of mixed compositions. It was shown that the presence of polymer waste in a mixture with biomass during melting prevents the occurrence of discharges between biomass particles in the microwave field. This limits the proportion of its content in the mixture. The use of biomass as a microwave absorber for intensifying the microwave pyrolysis of coal and polymer waste opens up new opportunities for the development of technologies for the thermal processing of organic waste under microwave heating conditions Текстовый файл |
| Kieli: | venäjä |
| Julkaistu: |
2026
|
| Aiheet: | |
| Linkit: | bulletin_tpu-2026-v337-i02-19.pdf https://doi.org/10.18799/24131830/2026/2/5293 |
| Aineistotyyppi: | Elektroninen Kirjan osa |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=685560 |
| Yhteenveto: | Актуальность исследования обусловлена стремлением человечества снизить негативное воздействие энергетического сектора на окружающую среду за счет замещения ископаемых видов топлива возобновляемыми и СО2-нейтральными ресурсами биомассы. Цель: изучение возможности использования биомассы в качестве микроволнового поглотителя для интенсификации СВЧ-пиролиза энергоемкого сырья. Методы: аттестованные методики ГОСТ для определения теплотехнических характеристик и элементного состава органической и минеральной частей органического сырья, метод «передачи–отражения» для измерения мнимой (ε'') и действительной (ε') составляющих комплексной диэлектрической проницаемости, физический эксперимент, газовый анализ. Результаты. Показано, что часть образцов биомассы (шелуха пшеницы, лузга подсолнечника, навоз и скорлупа кедрового ореха) эффективно взаимодействуют с СВЧ-излучением, что приводит к их малым временам инициации переработки (от 72 до 94 с). Это обеспечено высокими значениями тангенса диэлектрических потерь (tg(α)>0,130), обусловленного составом их органической части сырья, степенью минерализации и её вида, текстурными характеристиками поверхности. Эти виды биомассы могут рассматриваться в качестве интенсифицирующих добавок при СВЧ-переработке материалов с низкой эффективностью поглощения. Например, добавление биомассы к углю в количестве от 10 до 20 мас. % позволило снизить время инициирования СВЧ-переработки в 1,9–2,1 раза, при этом общая длительность процесса сократилась в 1,6–1,8 раза. Это способствовало уменьшению собственных энергозатрат переработки на 3–21 %. Наибольшей эффективности удалось добиться при добавлении 20 % скорлупы кедровых орехов, навоз крупнорогатого скота при этом показал значительно меньшую эффективность. Совместная СВЧ-переработка биомассы и полимерных отходов возможна, однако для этого необходим поиск оптимальных составов смесевых композиций. Показано, что наличие полимерных отходов в смеси с биомассой при плавлении препятствует возникновению разрядов между частицами биомассы в СВЧ-поле. Это ограничивает долю его содержания в составе смесевой композиции. Использование биомассы в качестве микроволнового поглотителя для интенсификации СВЧ-пиролиза угля и полимерных отходов открывает новые возможности для развития технологий термической переработки органических отходов в условиях микроволнового нагрева Relevance. Desire to reduce energy sector negative impact on the environment by replacing fossil fuels with renewable and CO2-neutral biomass resources. Aim. To study the possibility of using biomass as a microwave absorber to intensify microwave pyrolysis of energy-intensive raw materials. Methods. Certified SS methods for determining the thermal characteristics and elemental composition of the organic and mineral parts of organic raw materials, the "transmission–reflection" method for measuring the imaginary (ε'') and real (ε') components of the complex permittivity, physical experiment, gas analysis. Results. It is shown that some biomass samples (wheat husk, sunflower husk, manure and cedar nut shells) effectively interact with microwave radiation, which leads to their short processing initiation times (from 72 to 94 s). This is ensured by high values of the dielectric loss tangent (tg(α)>0.130), due to the composition of their organic part of the raw material, the degree of mineralization and its type, and the textural characteristics of the surface. These types of biomass can be considered as intensifying additives in microwave processing of materials with low absorption efficiency. For example, adding biomass to coal in amount of 10 to 20 wt % made it possible to reduce the microwave processing initiation time by 1.9–2.1 times, while the total process duration was reduced by 1.6–1.8 times. This contributed to a reduction in energy costs for processing by 3–21%. The greatest efficiency was achieved with the addition of 20% pine nut shells, while cattle manure demonstrated significantly lower efficiency. Joint microwave processing of biomass and polymer waste is possible, but this requires searching for optimal compositions of mixed compositions. It was shown that the presence of polymer waste in a mixture with biomass during melting prevents the occurrence of discharges between biomass particles in the microwave field. This limits the proportion of its content in the mixture. The use of biomass as a microwave absorber for intensifying the microwave pyrolysis of coal and polymer waste opens up new opportunities for the development of technologies for the thermal processing of organic waste under microwave heating conditions Текстовый файл |
|---|---|
| DOI: | 10.18799/24131830/2026/2/5293 |