کوره بایو انرژی

کوره زیست توده برای گرمایش گلخانه در دانشکده مهندسی کشاورزی، دانشگاه کشاورزی پیر مهرعلی شاه آرید، راولپندی، پاکستان طراحی و توسعه یافته است. ملاحظات مهم طراحی شامل طراحی ساده، ساخت محلی، وزن سبک، قابل حمل بودن، مقرون به صرفه بودن و سهولت کار بود. اولین نمونه اولیه کوره زیست توده در یک تونل گلخانه ای 30.48 × 12.19 متر مربع برای آزمایش و ارزیابی بیشتر نصب شد. کوره های زیست توده بر اساس اصل یک دیگ کار می کنند، جایی که سوزاندن مستقیم زیست توده در محفظه سوزاندن انجام می شود. هوای تمیز و گرم در یک محفظه جداگانه در اطراف لوله های هوای گرم حرکت می کند. یک کوره زیست توده معمولی شامل یک محفظه احتراق، مبدل حرارتی اولیه، دودکش، مبدل حرارتی ثانویه، فیلتر دود اسکرابر آب، سیستم توزیع هوا، سیستم کنترل خودکار دمای هوا، محفظه خاکستر، فن محوری، دمنده برای احتراق و سنج های دما می باشد. ملاحظات طراحی اساسی برای طراحی و توسعه کوره زیست توده برای گرمایش گلخانه عبارتند از:

• باید ساده، سبک، قابل حمل و کار با آن آسان باشد.

• می توان آن را با استفاده از مواد بومی و فناوری محلی تولید کرد.

• باید مقرون به صرفه (اقتصادی) و کارآمد باشد.

پارامترهای مهم برای طراحی یک کوره زیست توده برای گرمایش گلخانه در ادامه توضیح داده شده است.

2.1.1. معادله (1): حجم تونل هدف

حجم = طول × عرض × ارتفاع

(1)

2.1.2. معادله (2): انرژی مورد نیاز برای گرم کردن تونل مورد نظر

Q = m × C p × ∆t

(2)

که در آن m = جرم هوا در تونل، Cp = گرمای ویژه هوا (1.008 کیلوژول کیلوگرم -1 K -1 )، و ∆t = اختلاف دمای نهایی و اولیه در داخل تونل.

2.1.3. معادله (3): زیست توده مورد نیاز برای حفظ گرمای مورد نیاز در تونل مورد نظر

زیست توده مورد نیاز = گرمای مورد نیاز ارزش حرارتی بیوماس​   زیست توده مورد نیاز است=گرما مورد نیازکالری ارزش از تعصب

(3)

2.1.4. طراحی مبدل حرارتی

معادلات (4) و (5): سطح گرمایش مورد نیاز توسط:

A =سU × ∆تیمترالف=سU×∆تیمتر

(4)

Q = U × A × ∆t m

(5)

که در آن A = مساحت انتقال حرارت (m 2 )، Q = سرعت انتقال حرارت، kJ h −1 ، U = ضریب انتقال حرارت کلی، kJ h −1 m 2 °C (برای هوا 28.58 kJ h −1 m 2 °C) , ∆t m = Log میانگین اختلاف دما (°C)، که با رابطه (6) به دست می‌آید:

∆تیمتر =(تی1-تی2) - (تی2-تی1)ln(تی1-تی2)(تی2-تی1)∆تیمتر =تی1-تی2-تی2-تی1lnتی1-تی2تی2-تی1

(6)

که در آن T 1 = دمای لوله آتش ورودی (°C)، T 2 = دمای لوله آتش خروجی (°C)، t 1 = دمای هوای سمت پوسته ورودی (°C) و t2 = دمای هوای سمت پوسته خروجی (°C) ).

معادله (7): سرعت انتقال حرارت را می توان به صورت زیر اندازه گیری کرد:

Q = m × C p × ∆t

(7)

که در آن m = سرعت جریان جرمی هوا (kg hr -1 )، و Cp و ∆t همانطور که در بالا مشخص شده است.

نمودار شماتیک کوره زیست توده در شکل 1 و نمای ایزومتریک آن در شکل 2 ارائه شده است ، در حالی که اتصال کوره زیست توده با تونل گلخانه در شکل 3 نشان داده شده است . پارامترهای نهایی طراحی کوره زیست توده در جدول 2 نشان داده شده است .

شکل 1. نمودار شماتیک کوره زیست توده ( الف ) نمای پشتی ( ب ) نمای جلو، و ( ج ) نمای مقطعی.

شکل 2. نمای ایزومتریک کوره زیست توده.

شکل 3. اتصال کوره زیست توده به تونل گلخانه.

جدول 2. مشخصات کوره زیست توده.

2.2. ساخت کوره زیست توده

جدا از پارامترهای طراحی، مواد ساخت مهمترین جنبه کوره زیست توده است که مستقیماً بر راندمان حرارتی و هزینه سرمایه آن تأثیر می گذارد. انبوهی از مواد ساخت (نقره، مس، برنج، آهن، فولاد) با رسانایی حرارتی متفاوت (406، 385، 109، 80، 50 W/mK) و نقاط ذوب (962، 1085، 930، 1538، 1450 درجه سانتی گراد) به ترتیب در سراسر جهان در حال استفاده هستند. با این حال، صنعت ساخت و هزینه های سرمایه آنها پذیرش در مقیاس گسترده تر آنها را محدود می کند. پاکستان یک اقتصاد کشاورزی کم درآمد است و بخش تولید هنوز در مراحل ابتدایی خود است اما پتانسیل رشد فوق العاده ای دارد. برای ساخت نمونه اولیه کوره زیست توده طراحی شده در این مطالعه، ما مواد به راحتی در دسترس و کم هزینه را انتخاب کردیم، یعنی فولاد ملایم. یک فروشنده محلی (M/S Malik Engineering and Works, Rawalpindi) برای ساخت کوره زیست توده به روشی دقیق استخدام شد تا از دقت تمام پارامترهای طراحی اطمینان حاصل شود. شکل 4 نماهای مختلف کوره زیست توده ساخته شده را نشان می دهد.

شکل 4. نماهای مختلف از کوره زیست توده ساخته شده. ( الف ) نمای جانبی. ( ب ) نمای جلو. ( ج ) نمای پشت.

یک دمنده جریان متغیر در محفظه احتراق برای مخلوط کردن نسبت هوا به سوخت استوکیومتری برای احتراق بهینه ارائه شده است. گازهای احتراق در شبکه‌ای از لوله‌های عمودی موازی که دارای بافل‌های مارپیچی برای به تاخیر انداختن عبور گازها در لوله‌ها هستند، حرکت می‌کنند. گرما از شعله های زیست توده به لوله های آتش از طریق تابش و اصول همرفت انتقال حرارت منتقل می شود، در حالی که از سطوح داخلی به سطوح بیرونی لوله ها گرما از طریق اصل هدایت منتقل می شود. هوای گرم عبوری از تمام لوله های آتش بسیار گرم می شود و از یک سر خارج می شود که مستقیماً به داخل گلخانه یا تونل باز می شود. هوای فرآوری شده از یک زیگزاگ با بافل های مختلف عبور می کند تا حداکثر انتقال حرارت را از لوله های هوای گرم به هوای فرآوری شده منتقل کند. یک فن مکش کمکی در خروجی هوای گرم برای دریافت حداکثر هوای گرم برای اهداف خشک کردن در نظر گرفته شده است.

2.3. جمع آوری و آماده سازی زیست توده

نمونه های باقی مانده زیست توده (چوب، ساقه پنبه، بلال ذرت، و فضولات گاو) از مزارع کشاورزان در مناطق اطراف جمع آوری شد. محتوای رطوبت بر ارزش گرمایی یک سوخت زیست توده تأثیر می گذارد. برای یک سوخت مرطوب، ارزش گرمایش کاهش می یابد زیرا بخشی از گرما برای تبخیر آب موجود در زیست توده استفاده می شود. زیست توده جمع آوری شده برای کاهش رطوبت (10%) در آفتاب خشک شد. پس از آن، زیست توده به گلوله، چیپس و بریکت برای گرمایش گلخانه با استفاده از یک کوره زیست توده تبدیل شد. بنابراین، تقریباً هیچ هزینه ای برای خشک کردن زیست توده مورد استفاده برای این مطالعه متحمل نشد. با این حال، تبدیل زیست توده به گلوله، چیپس و بریکت به صورت دستی با هزینه کار 0.375 دلار در روز تهیه شد.

2.4. ارزیابی کوره زیست توده

نمونه اولیه واحد کوره زیست توده در مرکز ملی تحقیقات کشاورزی، اسلام آباد با استفاده از نرخ های خوراک مختلف چوب مورد ارزیابی قرار گرفت. کوره زیست توده به مدت 10 ساعت به طور مداوم کار می کرد، در حالی که نرخ جریان هوای دمنده در کل دوره آزمایش 0.17 متر مکعب بر ثانیه ثابت بود. راندمان حرارتی کوره برای هر نرخ تغذیه هیزم ثبت شد. پیش آزمایش تلفات حرارتی قابل توجهی را در دیواره های محفظه احتراق و از طریق گازهای دودکش داغ منتشر شده از دریچه اگزوز نشان داد. بنابراین، طراحی و ساخت نمونه اولیه واحد کوره زیست توده برای افزایش راندمان حرارتی و سازگاری با محیط زیست اصلاح شد.

3. نتایج

3.1. پیش آزمایش کوره زیست توده

نمونه اولیه کوره زیست توده با استفاده از نرخ های خوراک هیزم 8، 10 و 12 کیلوگرم در ساعت از پیش آزمایش شد. نمونه اولیه کوره زیست توده برای آزمایش، ارزیابی و اصلاح بیشتر به کارگاه مهندسی مرکز ملی تحقیقات کشاورزی (NARC)، اسلام آباد منتقل شد ( شکل 5 ). داده ها در مورد دمای هوای محیط، دمای کوره، دمای خروجی اگزوز، دمای هوای گرم، دمای تونل، سرعت جریان گرمای خروجی، راندمان کوره و زمان گرمایش در طول آزمایش های مختلف جمع آوری شد ( جدول 2 ). راندمان، توان ورودی و خروجی، و هزینه عملیاتی کوره برای مقایسه بین نرخ های تغذیه مختلف چوب (8، 10 و 12 کیلوگرم در ساعت) تعیین شد. بر اساس توان ورودی و خروجی، متوسط ​​راندمان کوره به صورت خطی با نرخ خوراک هیزم افزایش یافت ( جدول 3 ). بازده حرارتی با نسبت نرخ جریان گرمای خروجی به سرعت جریان گرمای ورودی محاسبه شد. نرخ جریان گرمای خروجی با استفاده از رابطه (8) محاسبه شد:

خروجی Q = m × (کیلوگرم) × Cp. × ∆T

(8)

که در آن Q = نرخ جریان انرژی (کیلووات)؛ متر (سرعت فن) = سرعت جریان جرمی (0.1008 کیلوگرم بر ثانیه)؛ Cp = گرمای ویژه هوا (1.012 KJ/kg·k)؛ ∆T = اختلاف دما (T 2 - T 1 )؛ T 2 = دمای نهایی; T 1 = دمای اولیه.

شکل 5. پیش آزمایش کوره زیست توده در NARC.

جدول 3. دما، سرعت جریان، و بازده چوب در نرخ های تغذیه مختلف در طول آزمایش اولیه کوره زیست توده.

نرخ جریان گرمای ورودی حاصل ضرب بیوماس سوخته شده در ساعت و ارزش حرارتی آن زیست توده است، یعنی Q ورودی = m، ارزش حرارتی یا حرارتی زیست توده ضرب در مقدار مصرف شده در ساعت. با این حال، افزایش راندمان با افزایش نرخ خوراک چوب نامتناسب بود. با این وجود، آزمایش اولیه کوره زیست توده نمونه اولیه مناسب بودن بزرگتر آن را برای گرمایش گلخانه در محیط های سرد پیشنهاد کرد.

طراحی یک بخاری دیزلی به دلیل مهندسی بهتر آن و مواد مسی که رسانایی حرارتی خوبی دارند (385 W/m K) نسبتا بهتر است. با این حال، مواد کوره زیست توده فولاد ملایم بود که دارای رسانایی حرارتی نسبتاً پایین‌تری (64.8 W/m K) است. دمای طراحی گاز خروجی 373.15 کلوین در نظر گرفته شد، اما مقادیر واقعی همیشه با مقادیر طراحی متفاوت است، زیرا در طراحی نظری، بیشتر شرایط ایده آل در نظر گرفته می شود در حالی که شرایط واقعی همیشه با شرایط نظری متفاوت است. این واقعیت منجر به راندمان واقعی کمتر دستگاه نسبت به راندمان تئوری می شود.

3.2. اصلاح نمونه اولیه کوره زیست توده

کمبودهای عمده شناسایی شده در طول آزمایش اولیه واحد کوره زیست توده اولیه، راندمان حرارتی پایین آن به دلیل تلفات حرارتی قابل توجه از دیواره‌های کوره و همچنین از دریچه بود. خطر آلودگی محیط زیست به دلیل انتشار کنترل نشده گازهای دودکش سمی یکی دیگر از اشکالات کوره نمونه اولیه بود. برای رفع این مسائل، طراحی و ساخت کوره با انجام عایق کاری داخل، نصب توربولاتور در لوله های مبدل حرارتی، افزودن یک واحد بازیابی حرارت ثانویه و نصب فیلتر دود اسکرابر آب در کوره اصلاح شد تا آلودگی محیطی کاهش یابد. .

کار عایق کاری با ارائه یک لایه ضخیم پشم شیشه در سراسر دیواره های کوره به عنوان مانعی برای کاهش تلفات حرارتی در طول کار کوره زیست توده انجام شد. توربولاتورهای هوای گرم معمولاً برای افزایش راندمان حرارتی بویلرها، بخاری‌های هوا و مبدل‌های حرارتی استفاده می‌شوند. آنها هوای گرم را برای مدت طولانی تری در داخل مبدل حرارتی نگه می دارند و در نتیجه باعث صرفه جویی در مصرف سوخت و افزایش راندمان حرارتی می شوند. توربولاتورهای هوا در کوره زیست توده اصلاح شده در داخل مبدل حرارتی و واحد بازیابی حرارت ارائه شده است. حجم قابل توجهی از هوای گرم گرانبها از طریق دریچه واقع در بالای کوره هدر می رفت. برای رفع این مشکل، یک مبدل حرارتی ثانویه در بالای دریچه به عنوان واحد بازیابی حرارت ارائه شد. گازهای دودکش دوباره از این واحد مبدل حرارتی ثانویه یا واحد بازیابی حرارت عبور کردند که حاوی لوله‌ها و یک محفظه همرفت برای بازیابی بیشتر گرما از گازهای دودکش بود. افزودن این واحد بازیابی حرارت به طور قابل توجهی بازده حرارتی کوره را بهبود بخشید و دمای اگزوز را کاهش داد. انتشار گازهای دودکش خام از کوره به جو برای محیط زیست مضر است. طیف گسترده ای از دستگاه های کنترل انتشار اگزوز مانند اسکرابر مرطوب ونتوری، اسکرابر مرطوب برج بسته بندی شده، اسکرابر مرطوب برخوردی و مبدل های کاتالیزوری در کاربردهای صنعتی برای کنترل آلودگی های محیطی استفاده می شود، اما این دستگاه ها بسیار گران هستند و برای کشاورز معمولی مقرون به صرفه نیستند. برای رفع این مشکل، یک دستگاه فیلتر دود اسکرابر آب ساده و مقرون به صرفه برای تمیز کردن گازهای دودکش ساطع شده از کوره زیست توده توسعه یافته در این مطالعه طراحی، توسعه و آزمایش شد. این اصلاح 312.5 دلار بیشتر به هزینه سرمایه کوره اضافه کرد. در بالای کوره که از آنجا گازهای دودکش قبل از اختلاط در محیط عبور می کنند، ارائه می شود. فیلتر دود اسکرابر آب آلودگی هوا را کنترل می کند و ذرات معلق را با حل کردن در مایع حذف می کند. دستگاه فیلتر دود برای کاهش آلودگی هوا بسیار مفید است و همچنین برای کاهش بسیاری از گازهای خروجی که شامل CO، NO، NO 2 ، H 2 S و SO 2 هستند، استفاده می شود [ 23 ، 24 ]. برای نظارت بر گازهای دودکش اگزوز، از آنالایزرهای گاز دودکش TESTO-350 دارای گواهی US-EPA و PAK-EPA استفاده شد. کوره زیست توده اصلاح شده در شکل 6 نشان داده شده است .

شکل 6. نمای جانبی کوره زیست توده اصلاح شده.

3.3. آزمایش کوره زیست توده اصلاح شده

کوره زیست توده اصلاح شده به مزرعه منتقل شد و در خارج از یک گلخانه/تونل موجود با ابعاد 30.48 متر × 12.19 متر × 4.26 متر نصب شد. راندمان گرمایش کوره زیست توده با تغییر سه نرخ تغذیه زیست توده چوب، به عنوان مثال، 8، 10، و 12 کیلوگرم در ساعت ارزیابی شد. کارایی و اقتصادی کوره زیست توده اصلاح شده همچنین برای انواع متداول زیست توده مبتنی بر بقایای محصول (ساقه پنبه، بلال ذرت، و سرگین گاو)، و همچنین دیزل، که سوخت استاندارد برای گرمایش گلخانه در پاکستان است، مورد ارزیابی قرار گرفت. داده ها در مورد پارامترهای کوره، مانند دمای هوای محیط، دمای داخل کوره، دمای هوای گرم، دمای خروجی کوره، دمای تونل، سرعت جریان گرما، و راندمان کوره جمع‌آوری شد. کوره به مدت 10 ساعت به طور مداوم کار می کرد، در حالی که نرخ جریان هوای کوره در طول کل دوره آزمایش در 0.17 متر مکعب بر ثانیه ثابت نگه داشته شد. عملکرد اولیه کوره زیست توده اولیه به دلیل اتلاف حرارت قابل توجه از دیواره های کوره و دریچه ضعیف بود. با این حال، پس از اصلاح کوره زیست توده، کاهش قابل توجهی در انرژی گرمایی تلف شده از دریچه اگزوز و افزایش قابل توجهی در دمای کوره، دمای هوای گرم، سرعت جریان گرمای خروجی و بازده حرارتی مشاهده شد ( جدول 3 و جدول 4 ).

جدول 4. دما، سرعت جریان، و بازده چوب در نرخ های مختلف تغذیه پس از اصلاح کوره زیست توده.

4. بحث

4.1. کارایی کوره زیست توده اصلاح شده

اصلاح در طراحی و ساخت کوره زیست توده منجر به بهبود قابل توجهی در عملکرد آن تحت نرخ های مختلف خوراک هیزم شد. به طور متوسط، دمای کوره 36.1٪، دمای هوای گرم شده 23.4٪، نرخ جریان گرمای خروجی 21.7٪، و راندمان حرارتی 21.7٪ افزایش یافت و دمای اگزوز 23.8٪ نسبت به کوره زیست توده نمونه اولیه کاهش یافت ( شکل 7 ). این پیشرفت ها با افزایش اسمی در هزینه سرمایه کوره زیست توده اصلاح شده به دست آمد.

شکل 7. بهبود در پارامترهای مختلف پس از اصلاح کوره زیست توده.

4.2. کارایی زیست توده های مختلف نسبت به دیزل

دیزل استاندارد و پرمصرف ترین سوخت برای گرمایش گلخانه در پاکستان است. با این حال، با توجه به افزایش قیمت آن، گلخانه داران به طور مداوم به دنبال جایگزین های مناسب برای گرم کردن گلخانه های خود هستند. به این ترتیب، کارایی سوخت‌های زیست توده مختلف مورد استفاده در این مطالعه با توجه به ارزش حرارتی سوخت دیزل مقایسه شد. میانگین ارزش گرمایشی 4 لیتر سوخت دیزل حدود 45 مگاژول بر کیلوگرم است. نرخ خوراک سوخت های زیست توده انتخاب شده برای برآورده کردن ارزش گرمایش مرجع سوخت دیزل تنظیم شد. در طول آزمایشات، سه نرخ خوراک چوب یعنی. 8.0، 10.0 و 12.0 کیلوگرم در ساعت استفاده شد، در حالی که یک نرخ تغذیه برای ساقه پنبه (13.0 کیلوگرم در ساعت)، بلال ذرت (13.0 کیلوگرم در ساعت)، و سرگین گاو (22.5 کیلوگرم در ساعت) برای اهداف آزمایش استفاده شد. کوره زیست توده به مدت 10 ساعت تحت تمام آزمایشات سوخت دیزل و زیست توده به طور مداوم کار می کرد. ایده پشت این کار این بود که راه‌حل‌های اقتصادی و مناسب برای گرمایش گلخانه‌ها کشف شود تا کشاورزان بتوانند از بقایای محصول خود برای این منظور استفاده کنند.

جدول 4 میانگین بازده کوره زیست توده اصلاح شده را برای زیست توده های مختلف و سوخت دیزل نشان می دهد. بر اساس توان ورودی و خروجی، راندمان سوخت دیزل 72.19 درصد بود که بالاتر از راندمان زیست توده های مختلف است. دلیل آن این است که هنوز تلفات حرارتی زیادی از کوره زیست توده وجود دارد. در مقابل، بخاری دیزلی حداقل تلفات حرارتی را از سطح گرمایش داشت.

4.3. اقتصاد کوره زیست توده برای گرمایش گلخانه

تجزیه و تحلیل اقتصادی کوره زیست توده برای گرمایش گلخانه مهمترین عامل برای کشاورزان و همچنین کاربران نهایی به منظور درک هزینه گرمایش گلخانه است که آنها باید با اتخاذ این فناوری نوآورانه بپردازند. بنابراین، یک مقایسه اقتصادی از گرمایش مبتنی بر زیست توده تونل گلخانه با یک بخاری دیزلی تجاری موجود انجام شد. برای مقایسه اقتصادی این دو سیستم، مفروضات زیر مطرح شد:

• فرض بر این بود که هر دو سیستم به مدت 600 ساعت در سال کار می کنند.

• هزینه نیروی کار و همچنین ساعت کار برای هر دو سیستم برابر در نظر گرفته شد.

• عمر سیستم برای هر دو سیستم برابر در نظر گرفته شد.

• نرخ تغذیه زیست توده (چوب) برای کوره با مصرف سوخت بخاری دیزل ثابت شد. به عنوان مثال، 4 لیتر در ساعت مصرف سوخت بخاری دیزلی بود. ارزش حرارتی گازوئیل 45 MJ/Kg بود. این باعث می شود 12 کیلوگرم در ساعت چوب برابر با ارزش حرارتی دیزل باشد.

با پیروی از کپنر و همکاران. [ 25 ]، تجزیه و تحلیل هزینه بر اساس هزینه های ثابت و متغیر کوره زیست توده برای گرمایش گلخانه در جدول 4 ارائه شده است . قیمت خرید (هزینه سرمایه) کوره زیست توده جدید برای گرمایش گلخانه 1562.50 دلار برآورد شد، در حالی که قیمت بازار بخاری دیزلی 3125 دلار در نظر گرفته شد و عمر مفید هر دو سیستم 15 در نظر گرفته شد. سال هزینه ثابت سالانه و هزینه متغیر کوره زیست توده برای گرمایش گلخانه به ترتیب 398.44 دلار و 828.11 دلار آمریکا محاسبه شد. این باعث شد هزینه کل (ثابت + متغیر) برابر با 1226.55 دلار آمریکا باشد. هزینه مصرف سوخت چوب در یک ساعت کار کوره 0.75 دلار آمریکا بود در حالی که برای بخاری دیزلی 2.78 دلار آمریکا بود. هزینه تعمیر و نگهداری برای کوره زیست توده 0.13 دلار در ساعت و برای بخاری دیزل 0.42 دلار بود. بار الکتریکی کوره 1000 وات در ساعت در حالی که بخاری دیزلی 420 وات محاسبه شد.

جدا از هزینه سرمایه، هزینه عملیاتی کوره زیست توده مهمترین ملاحظات اقتصادی برای انتخاب سیستم گرمایش گلخانه است. جدول 5 مقایسه جزییات هزینه های عملیاتی در هر روز و هر فصل کوره زیست توده را با استفاده از منابع مختلف زیست توده نشان می دهد. تجزیه و تحلیل هزینه اقتصادی ارائه شده در جدول 6 نشان می دهد که استفاده از کوره زیست توده به عنوان یک سیستم گرمایش گلخانه می تواند سالانه 1573.09 دلار برای هر گلخانه ای صرفه جویی کند. این بدان معناست که بخاری دیزلی 2 تا 3 برابر گرانتر از کوره زیست توده است. بنابراین، کوره زیست توده در مقایسه با بخاری دیزلی مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست است.

جدول 5. مقایسه هزینه عملیاتی کوره زیست توده با استفاده از سوخت های زیست توده مختلف با بخاری دیزل.

جدول 6. تجزیه و تحلیل هزینه یک کوره زیست توده برای گرمایش گلخانه.

4.4. انتشار گازهای دودکش

یکی از اشکالات عمده سیستم‌های گرمایش گلخانه‌ای مرسوم، انتشار غلظت بالاتر گازهای گلخانه‌ای در جو است. انتشار چهار گاز دودکش (مونوکسید کربن (CO)، دی اکسید گوگرد (SO 2 )، دی اکسید نیتروژن (NO 2 ) و دی اکسید کربن (CO 2 )) قبل و بعد از نصب فیلتر دود اسکرابر آب بر روی دستگاه کنترل شد. بالای کوره در صورت عدم وجود اسکرابر آب، مونوکسید کربن (CO) بیش از حد (بیشتر از استانداردهای ملی کیفیت محیطی-NEQS) فقط برای ساقه های پنبه و فضولات گاو شناسایی شد. غلظت سه گاز دودکش باقیمانده بسیار کمتر از حد NEQS باقی ماند که به ترتیب 698، 649 و 638 ppm برای CO، SO 2 و NO 2 مشخص شده است ، در حالی که چنین حدی برای CO 2 مشخص نشده است . با این وجود، ارائه یک فیلتر دود اسکرابر آب به طور قابل توجهی غلظت گازهای دودکش ساطع کننده در اتمسفر را کاهش داد ( شکل 8 ).

شکل 8. غلظت گازهای دودکش سوخت های مختلف زیست توده قبل و بعد از اسکرابر آب. الف ) مونوکسید کربن (CO). ( ب ) دی اکسید گوگرد (SO 2 ). ج ) دی اکسید نیتروژن (NO 2 ). ( د ) دی اکسید کربن (CO 2 ).

ارائه فیلتر دود اسکرابر آب غلظت CO2 را 73.7٪ از چوب، 73.9٪ از ساقه پنبه، 62.2٪ از بلال ذرت، و 80.6٪ از سرگین گاو کاهش داد، در حالی که 99.4٪ از SO2 از چوب حذف شد. دی اکسید گوگرد تنها در چوب در غلظت قابل توجهی بود، در حالی که در ساقه های پنبه، بلال ذرت و فضولات گاو قابل تشخیص نبود. به طور مشابه، حذف غلظت NO 2 حدود 71.0٪ برای چوب، 50.0٪ برای ساقه پنبه، 68.1٪ برای بلال ذرت، و 54.1٪ برای سرگین گاو بود. شایان ذکر است که افزودن فیلتر دود اسکرابر آب باعث کاهش انتشار CO 2 نشد . بلکه غلظت آن به دلیل واکنش CO با آب برای تشکیل CO2 کمی افزایش یافت . سطوح بالای انتشار CO از ساقه‌های پنبه و فضولات گاو برای برآورده کردن NEQS به طور موثر کاهش یافت.

منبع: mdpi.com