جديد الكتلة الحيوية تصميم الجسيمات

كما التركيز على تطوير مشاريع نقل الجسيمات من خلال خط أنابيب، يتم تشكيل نوع جديد من الجسيمات متفحمة، مما يزيد من كثافة الطاقة حجم والمتانة ومقاومة الرطوبة.

جامعة كوينز في كينغستون، كندا الفكرة الأصلية (جامعة الملكة) مشروع بحثي هو تطوير خط أنابيب الخشب بيليه لتلبية الخصائص المرغوبة. أستاذ الهندسة الميكانيكية والمواد، وجامعة كوينز في كينغستون والنظام أندرو بولارد للقيام بذلك، المتطلبات هي كروية لتعظيم حشو في الأنابيب.كما أن الجسيمات تحتاج إلى أن تكون دائمة للغاية وتحمل تأثير وارتداء الأنابيب والجسيمات الأخرى.بطبيعة الحال، يجب أن تكون قادرة على أن تكون مغمورة في الأنابيب لفترة طويلة من الزمن - في ذلك الوقت، لم يكن هناك مثل هذا الجسيم على الإطلاق، لذلك بدأ فريق الملكة مشروع بحثي من تلقاء نفسها.

عملية الكربنة مثيرة جدا للاهتمام، لأن استخدام جزيئات مصنوعة من هذه العملية ليس فقط يزيد من كثافة الطاقة، ولكن أيضا تحسين صلابة، أهمها مسعور. ومع ذلك، فإن الجسيمات أسطواني كربيد التقليدية ليست المثلى في كسر خط أنابيب نهايات سهلة لملء بالماء وإنتاج غرامة أو غرامة الجسيمات.لأن يتم نقلها بواسطة الأنابيب، فإن الجسيمات تتطلب سطح الخارجي المستمر، السلس ومنيع للحد من الأضرار و دخول المياه.

ولتحقيق هذا الهدف، والكتلة الحيوية فريق العمل عن طريق الضغط بين اثنين من العفن نصف كروية مصنوعة من جزيئات، بدلا من مقذوف من خلال يموت كمادة الجسيمات التقليدية. اختلاف آخر يشمل تجهيز التقليدية قبل ضغط، من خلال يتم تسخين القالب إلى درجة الحرارة المحددة لفترة من الزمن، والكتلة الحيوية في تجويف القالب هو متفحمة، ثم يتم الضغط على حبيبات.

ومن المثير للاهتمام، وجد فريق، إنتاج عينة نزع الغاز وتسخين العينة لمنع التفاعل بيئة الهواء داخل القالب، بحيث لا بيئة خاملة خلال الكربنة. الجسيمات المتولدة الأولى باعتباره اللون البني الداكن، و تموية مثل الجسيمات، لديهم سطح الخارجي على نحو سلس، من الصعب وبراقة، ولسوء الحظ، لديهم أيضا طائرة الاستوائية الهشة التي تنقسم بسهولة إلى نصفين.

منذ الخصائص الأخرى للجزيئات للتغلب على العديد من نقاط الضعف في الكريات نصف أسطواني، للتركيز التفاعل الفريق البحثي بين جزيئات المواد الخام داخل القالب أثناء عملية الضغط، وتحديد عرضة للطائرة الاستوائية يحدث بسبب الاتصال كافية بين الجسيمات أ. الكتلة الحيوية إلى أن تكون مختلطة بين تحسين الألياف، وفريق حتى بولارد إعادة تصميم يموت، الذي يعمل مثل مغرفة الآيس كريم. ثم يتم إجراء الجسيمات مع نفس السطح الخارجي غير منفذة للماء، وأكثر صلابة، مثل تحسين اختبار تأثير يمكن أن تثبت - على سبيل المثال، جزيئات القيت على أرضية خرسانية، بل يرتد، أي تأثير على السطح.

ومع ذلك، في قالب من عملية الكربنة الكتلة الحيوية بحيث أصبح نطاق موسع إلى القدرة الصناعية صعبة للغاية، وبالتالي فإن الفريق سوف يركز على تحديد ما إذا كان الكربنة وخطوة تحبيب يمكن فصلها، في حين لا يزال تحقيق الجزيئات الصلبة نفسها.

للحصول على مساعدة، دعا فريق الأستاذ في جامعة الملكة، ديفيد قوي. رئيس قوي من العلوم الطبيعية والهندسة مجلس البحوث وتقييم التصميم الهندسي ذلك، إذا كنت تريد أن تطبق في هذه الصناعة، ثم الفريق يحتاج ما لا يقل عن الوقت الذي يقضيه في المواد الكيميائية والبيولوجية في قالب ، وهو ما يعني إما بعد تحميل التسخين إلى الكتلة الحيوية في قالب، أو زيادة كبيرة في معدل التسخين من الكتلة الحيوية في القالب.

الصعوبة الأولى هي أن برنامجا لمواجهة تحديات مناولة المواد، وخاصة في بيئة معملية الجامعة، وبالتالي فإن الفريق ركز على البرنامج الثاني. ومع ذلك، عند التفكير التقليدي هو عملية درجة الحرارة الكربنة لا يمكن أن تتجاوز 50 درجة مئوية، و على التبريد، والمواد متفحمة إلى "عزز"، فإنه لا يمكن تشكيل الجسيمات الصلبة. تحدى الباحثون هذه الافتراضات، ويمكن أن تكون بسرعة إعادة تسخينها وضغطها بواسطة سلسلة من التجارب تبين أن، قبل التدفئة والتبريد من خلال الكتلة الحيوية، لتشكيل استخدام نوعية متسقة من العملية الأصلية التي تم الحصول عليها الجسيمات الصلبة.

هذا هو الاستنتاج الرئيسي، وفريق يمكن مواصلة تطويرها، سواء الخام أو سابقة التجهيز الكتلة الحيوية الوقت الاحتفاظ قريبة من الصفر في دورة الضغط. وقد استخدمت بنجاح مجموعة متنوعة من أنواع الكتلة الحيوية في هذه العملية، التي تغطي الخشبية والكتلة الحيوية غير الخشبية، مثل الحور والتبن، والقنب، وقشر الشوفان.

اتضح أن خصائص جامعة كوينز وضعت الجسيمات (المشار إليها فيما يلي باسم Q'Pellets) هي أيضا مناسبة تماما لمزيد من التطبيقات التقليدية، مثل شارك في اطلاق النار مع الفحم في توليد الطاقة كبديل للوقود منخفض الكربون في إنتاج الأسمنت. كما هو الحال مع جسيمات كربيد التقليدية مقارنة مع الأبيض أو كربيد الجسيمات، Q'Pellets وجود كثافة طاقة أعلى، صلابة وأكثر مسعور.

ومع ذلك، فإن النتائج Q'Pellets ضغط عملية صب في زيادة الكثافة وحشو كروية وتحسين النتائج في زيادة الكثافة الظاهرية، وبالتالي زيادة كثافة الطاقة الحجم. Q'Pellets ديها أيضا سطح المستمر، على نحو سلس ومنيع الأقصى الخارجي خفض توليد الغبار، وبالتالي تقليل مشكلة بالإضافة انفجار الغبار، على السطح على شكل قذيفة للحد من دخول المياه - ومن المثير للاهتمام، وجد فريق Q'Pellet المغمورة في المياه عام ونصف، لها دائم من أي تأثير.

من أجل تقييم Q'Pellets الإمكانيات التجارية، ووضع نموذج قائم على البيانات، من أجل Q'Pellets، والجسيمات أسطواني أسطواني كربيد والجسيمات البيضاء التحليل الفني والاقتصادي وتحليل دورة الحياة مبسط. وبناء على هذا الافتراض الحالات التالية ، محطة على نطاق تجاري في ويليامز ليك، كولومبيا البريطانية، التي بنيت في روتردام، أكملت هولندا تسليم المنتجات للمقارنة بين كل نوع الجسيمات الإنتاج على أساس معدل الداخلي للعائد، انبعاثات غازات الدفيئة دورة الحياة.

معدل العائد الداخلي لمدة تصل إلى 12.7٪، 11.1٪ جسيمات بيضاء، والجسيمات كربيد 8٪ التناظرية Q'Pellets ويبين تحليل دورة الحياة المبسطة أن انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري دورة الحياة Q'Pellets من الحد الأدنى من ثلاثة منتجات، 6.96 kgCO2eq / GJ، في حين أن الجسيمات البيضاء 21.50kgCO2eq / GJ، جسيمات كربيد 10.08kgCO2eq / GJ. في هذه انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري دورة الحياة، وجسيمات بيضاء فوق الحد الأقصى لأحكام انبعاثات دورة الحياة المستدامة للتشريعات الاتحاد الأوروبي عن طريق تعديل المدخلات متغيرات تحليل الحساسية نموذج يدل على أن الجسيمات البيضاء هي أكثر حساسية للمتغيرات السوق لا يمكن السيطرة عليها، وخاصة الجسيمات سعر البيع، وأسعار المواد الأولية الكتلة الحيوية وتكاليف النقل كما أجرى تحليل مونت كارلو، فقد بينت النتائج، مع Q'Pellet إنتاج بالمقارنة مع انتاج جسيمات بيضاء القدرة على التنبؤ والفقراء، وليس من المرجح أن يؤدي إلى IRR السلبي.

ميزة Q'Pellet واضحة، وزيادة كثافة الطاقة حجم، والأداء المتفوق، ودورات انبعاثات غازات الدفيئة. ومع ذلك، تكنولوجيا Q'Pellet لا تزال في مرحلة مبكرة نسبيا من التنمية، يحتاج إلى المزيد من العمل الذي يتعين القيام به لتحسين مستوى مهاراتهم. بولارد قوية والاعتقاد، ويمكن تحقيق ذلك أفضل من خلال العمل مع الشركاء في الصناعة هي القائمة على التكنولوجيا، وبالتالي تعزيز التكنولوجيا إلى الأمام.

ولذلك، مكتب نقل التكنولوجيا في الجامعة وقد يساعد تحديد الشركاء الصناعيين المهتمين في تطوير وتسويق التكنولوجيا Q'Pellet يملك براءة اختراع أمريكية تغطي Q'Pellet تصميم القالب، فضلا عن عدد كبير من تجهيز التكنولوجيا والخبرة، ويعتقد الفريق الذي كان قد وضع أساسا قويا لبناء منصة جديدة تحبيب الملكية.