アルコールの熱効率と排出削減可能性の評価

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13301 (2023) この記事を引用

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これまでのところ、石炭、石油、天然ガスが依然として最も広く使用されている燃料であり、それらの燃焼によって生成される SO2、NOX、粒子状物質の排出は大気に対して深刻な影響を与えています。したがって、クリーンな燃料を開発する必要がある。この研究では、バルク養生納屋にはさまざまな燃料設備が装備されており、納屋 A では従来の石炭加熱装置が使用されていました。納屋 B はバイオマス練炭燃料 (BBF) 一体型加熱装置を使用しました。アルコール系燃料（ABF）加熱装置を備えた納屋C。加熱装置の外表面温度、煙突の排ガス、硬化熱効率とエネルギー消費量を解析しました。納屋BBFおよび納屋石炭と比較して、納屋ABFは、煙道乾燥タバコの乾燥最高温度要件である68℃を満たすことができ、煙道乾燥タバコの乾燥中の目標乾球温度（DBT）曲線の精度は93.4でした。 %。同時に、ABF燃焼中のCO2とCOの排出量はそれぞれ40.82％と0.19％でした。しかし、煙突排気からは NOX、SO2、H2S の排出は検出されませんでした。納屋BBFと納屋石炭と比較して、納屋内の納屋ABF暖房装置の熱効率はそれぞれ44.78%と86.28%増加しました。さらに、乾燥タバコのキログラムあたりのコストは、それぞれ 19.44% と 45.28% 減少しました。したがって、バーン石炭やバーンBBFと比較して、バーンABFは温度変化をより正確に制御でき、環境保護と熱利用効率の点で明らかな利点を示します。

蛍光乾燥タバコ (FT) は、中国で最も広く植えられているタバコの種類の 1 つです。 FT の製造プロセスにおいて、タバコキュアリング (TC) は依然として最もエネルギーを消費するリンクであり、TC1、2、3 の製造プロセスで使用されるエネルギーの 80% 以上を占めています。同時に、ほとんどの FT 生産地域では依然として石炭が好ましい養生燃料であり、バルク養生納屋の 95% 以上が TC に石炭を使用しています。年間の石炭消費量は多く、乾燥タバコ 1 kg を乾燥させるには 1.5 ～ 2.0 kg の石炭が消費されます。中国では、TC に供給する石炭が毎年約 300 ～ 400 万トン必要とされています4,5。しかし、石炭の燃焼中には CO2、SO2、NOX、粒子状物質などの排出物が大量に排出され、深刻な環境汚染を引き起こしています6,7。 TC シーズン中に 20 棟の大規模養生バーンからなるグループでは、約 4 ～ 5 トンの煙と粉塵、160 ～ 220 トンの CO2、3.4 ～ 5.6 トンの SO2、および 1.6 ～ 2.8 トンの NOX が排出されます8。年次 TC は 7 月から 9 月まで開催されます。養生期間中、バルク養生納屋の周囲には大量の煙とすすが発生し、近くの作物の成長と品質に多大な悪影響を及ぼし、人間や動物の健康に害を及ぼし、慢性的な危険、急性の危険をもたらします。危険と目に見えない危険9. 中でも、大気圏に長く留まり、輸送距離が長いという特徴を持つ煙とすすは、ヘイズを引き起こす可能性がある10。また、石炭は再生不可能な資源であり、燃焼不足や煙突からの高温排気、温度上昇の遅さによるFT葉の品質低下など、石炭燃焼時の問題点が多くあります。したがって、クリーンエネルギーを導入することは、省エネルギー、環境保護、TCの観点から非常に重要です。

アルコール系燃料 (ABF) は、アルコール (メタノール CH3OH、エタノール C2H5OH、ブタノール C4H9OH) をベースとした液体燃料の一種で、バイオマス発酵と石炭、石油、天然ガスなどの化石燃料に由来します。これは、多くの国で新しいタイプの再生可能燃料として認識されています11、12、13、14。石油化学エネルギーは徐々に枯渇しつつあるため、ABF は最も潜在的な新しい代替エネルギーです。農業生産の過程では、トウモロコシ、ワラ、テンサイなどのバイオマス資源が豊富にあります。非穀物バイオマスを原料として使用するABF合成技術（合成ガスの後処理による発酵またはガス化を含む）の開発により、バイオマスABFの開発は大幅に改善されました15、16、17、18。したがって、燃焼熱量が高く、価格が安く、クリーンで環境に優しく、適用範囲が広く、安全性と信頼性が高いという利点を有するABFは、化石燃料に代わる新しいエネルギーとして期待されている19。 ABFは燃焼過程で自己酸素供給効果があるため、石炭、コールタール、重油、軽油、ガソリンなどに比べて最も完全に燃焼する燃料です。 ABFの燃焼排出物は主にH2OとCO2であり、排出ガス排出量は液化石油ガスに比べて80％以上少ないです。これは最もクリーンで環境に優しく、将来最も有望な燃料です。現在、ABF はエンジン燃料、産業用発電、暖房に広く使用されています 20,21。特に、アルコールベースの燃料は、ディーゼルおよびバイオディーゼル燃料と混合して優れた産業用および輸送用混合燃料を形成することができ、その中でブタノールは、ディーゼルと形成された混合燃料の燃焼状態を大幅に改善することができ、温度制御能力およびCO と NOx の排出量を削減します22。 Kilic et al.23 は、火炎管ボイラーで低 (最大 30%) ブタノールをディーゼルとともに燃料に形成すると、燃焼効率が向上する可能性があることを示し、これにより排出ガスの削減と燃焼効率の改善に前向きな見通しがもたれています。

0.9, while the coefficient of fitting model of coal was less than 0.9. It is clear that the temperature control accuracy of barn ABF and barn BBF is generally similar, while the temperature control ability of barn coal is far away from that of barn ABF, and the performance of heat supply and temperature control is relatively poor, which may be related to the intermittent addition of coal, which leads to large temperature fluctuation./p> BBF > Coal, and the fitting deviation of ABF in each curing stage is small and stable. In the yellowing stage (Fig. 6a), BBF and Coal showed a trend of first increasing and then decreasing fitting deviations with the increase of temperature, among which Coal showed the highest fluctuation. In the color fixing stage (Fig. 6b), BBF showed a trend of first decreasing and then increasing fitting deviation with the increase of temperature, while Coal always had a large fluctuation. In the stem drying stage (Fig. 6c), with the increase of temperature, the fitting deviations of BBF and Coal showed a trend of first increasing, then decreasing and then increasing, among which Coal showed the highest fluctuation./p>