Search

Browse

• Communities
• Authors
• Year
• Titles
• Subjects

My Space

• Login

Μελέτη για την αξιοποίηση των στερεών αγροτικών, αστικών και βιομηχανικών αποβλήτων της Κρήτης για παραγωγή ενέργειας - θερμικές και κινητικές αναλύσεις

Sfakiotakis Stylianos

Full record

---

Summary

Στα πλαίσια συμβολής στο ερευνητικό πεδίο της θερμοχημικής αξιοποίησης της βιομάζας, η παρούσα διατριβή αρχικά είχε στόχο την εξέταση και την απόκτηση δεδομένων των ιδιαίτερων φυσικοχημικών και θερμικών χαρακτηριστικών που σχετίζονται με τη θερμοχημική αξιοποίηση διαφόρων ειδών στερεάς βιομάζας, συμπεριλαμβανομένης της μελέτης των προϊόντων θερμοχημικής μετατροπής της, για τα οποία υπάρχει ενδιαφέρον αλλά και έλλειψη σχετικών δεδομένων. Αντικείμενο της διατριβής αυτής αποτέλεσε επίσης η βαθύτερη διερεύνηση των φαινομένων και μηχανισμών κατά την πυρόλυση και καύση βιομάζας, μέσω της μοντελοποίησης της κινητικής των διεργασιών αυτών, αλλά και ιδιαίτερα της πυρόλυσης μέσω της στιγμιαίας -«on-line»- ποιοτικής και ποσοτικής ανάλυσης των πτητικών προϊόντων, συναρτήσει της θερμοκρασίας, σε κατασκευασθείσα και βαθμονομηθείσα πρωτότυπη διάταξη συζευγμένης θερμοβαρυτομετρίας-φασματογραφίας μάζας (TG/MS). Τα εξεταζόμενα δείγματα βιομάζας της διατριβής ήταν αγροτικά υπολείμματα και παραπροϊόντα, ζωικά παραπροϊόντα, λυματολάσπη από αστικό βιολογικό καθαρισμό και από βιολογικό καθαρισμό αποβλήτων χοιροτροφικής μονάδας, καθώς και ένα οργανικό κλάσμα αστικών απορριμμάτων. Τα δείγματα επιλέχτηκαν με γνώμονα το ενεργειακό περιεχόμενό τους, την αφθονία τους σε περιφερειακό και σε εθνικό επίπεδο, καθώς και την έλλειψη σχετικών δεδομένων σε εθνικό επίπεδο αλλά- και για συγκεκριμένα είδη μελετών- και σε παγκόσμιο επίπεδο. Τα αποτελέσματα της προσεγγιστικής και στοιχειακής ανάλυσης των εξεταζόμενων δειγμάτων κατέδειξαν ικανοποιητικό ενεργειακό περιεχόμενο για όλα τα δείγματα, στο εύρος ενός υποασφαλτούχου γαιάνθρακα ή, για ορισμένα μη ξυλώδη δείγματα, συγκρίσιμο με αυτό ενός λιγνίτη. Οι προβλεπόμενες σε διεργασίες καύσης εκπομπές ενώσεων χλωρίου δεν αναμένεται να αποτελέσουν πρόβλημα για κανένα δείγμα, πλην ίσως των αστικών στερεών απορριμμάτων, με χαμηλό αλλά υπολογίσιμο ποσοστό χλωρίου, αν και, όπως αποδείχτηκε, με προκατεργασία θερμής έκπλυσης με νερό, πριν από την καύση, μπορεί να ελαχιστοποιηθεί. Οι εκπομπές SO2, με εξαίρεση τις δύο λυματολάσπες, δεν αναμένεται επίσης να προβληματίσουν, ενώ υπολογίσιμο αντίκτυπο από πιθανές εκπομπές NOx δύναται να εμφανίσουν τα δείγματα των ζωικών αποβλήτων και των δύο ιλύων. Η χημική και ορυκτολογική ανάλυση των δειγμάτων σε συνδυασμό με τη χρήση δεικτών των τάσεων επικαθίσεων, κατέδειξαν ότι η κυριότερη πρόκληση, που πρέπει να αντιμετωπιστεί σε ενδεχόμενη αξιοποίηση οποιουδήποτε εξεταζόμενου δείγματος μέσω καύσης, είναι τα προβλήματα επικαθίσεων διαφόρων τύπων. Ωστόσο, τα αποτελέσματα της διαδικασίας θερμής έκπλυσης με νερό των δειγμάτων ήταν ενθαρρυντικά, καθώς πραγματοποιήθηκε σημαντική απομάκρυνση των ανόργανων στοιχείων και ιδίως του S και των προβληματικών Κ, Na, με συνεπαγόμενη χαμηλή τάση θερμών επικαθίσεων από όλα τα εκχυλισμένα δείγματα. Η διερεύνηση των χαρακτηριστικών παραμέτρων θερμικής διάσπασης κατά την πυρόλυση των δειγμάτων και την καύση των εξανθρακωμάτων τους, περιέλαβε και τη μελέτη της επίδρασης παραγόντων, όπως ο ρυθμός θέρμανσης κατά την πυρόλυση και το ποσοστό και η σύσταση της ανόργανης ύλης. Σε όλα τα δείγματα εμφανίστηκε τάση μετατόπισης της καμπύλης των θερμογραφημάτων πυρόλυσης σε υψηλότερες θερμοκρασίες αλλά και στατιστικά σημαντική αύξηση των πτητικών συστατικών, με την αύξηση του ρυθμού θέρμανσης. Επιπλέον, ο ρυθμός θέρμανσης της πυρόλυσης για την παραγωγή των εξεταζόμενων εξανθρακωμάτων, αποδείχτηκε ότι επιδρά σημαντικά και ευθέως στην αντιδραστικότητα όλων ανεξαιρέτως κατά την καύση τους. Η ανόργανη ύλη επέδρασε κατά τον ίδιο τρόπο στη θερμοκρασία έναρξης αποδόμησης σε όλα τα δείγματα, με τα θερμογραφήματα πυρόλυσης των εκχυλισμένων δειγμάτων να μετατοπίζονται σε υψηλότερες θερμοκρασίες, λόγω της καταλυτικής επίδρασης κυρίως του καλίου και του νατρίου. Αντιθέτως, η επίδραση της ανόργανης ύλης στο ποσοστό των πτητικών δεν ήταν μονοσήμαντη, καθώς σε ορισμένα δείγματα όπως των ζωικών αποβλήτων, των στέμφυλων, αλλά και των αστικών απορριμμάτων δευτερευόντως, παρατηρήθηκε αύξηση του ποσοστού παραγωγής του εξανθρακώματος με την έκπλυση, ενώ στα υπόλοιπα δείγματα παρατηρήθηκε μείωση. Αντίστοιχα, κατά την καύση των εξανθρακωμάτων, τα προερχόμενα από τα στέμφυλα και δευτερευόντως από τις δύο λυματολάσπες, εμφάνισαν αύξηση της αντιδραστικότητας με την έκπλυση, ενώ στα υπόλοιπα εξανθρακώματα η αντιδραστικότητα μειώθηκε. Τα αποτελέσματα του φυσικοχημικού χαρακτηρισμού των παραγόμενων εξανθρακωμάτων σε κατασκευασθ

Available Files

Services