Развитие прикладных исследований по применению сверхвысокочастотного излучения (на примере пиролиза торфа)

Raytheon

Перси Лебарон Спенсер
(1894-1970 г.)

энергии электромагнитного поля СВЧ (за счет того, что древесина – влажный материал);
2) возможность с высокой скоростью подвести и выделить в единице объема древесины мощность, не доступную ни одному из традиционных способов подвода энергии;
3) осуществление бесконтактного избирательного нагрева и получение требуемого распределения температур в древесине, в том числе в режиме саморегулирующегося нагрева;

4) практически 100 % кпд преобразования СВЧ-энергии в тепловую, выделяемую в нагреваемом материале, низкие потери энергии в подводящих трактах и рабочих камерах;
5) возможность мгновенного включения и выключения теплового воздействия, что обеспечивает режим тепловой безынерционности и высокую точность регулирования нагрева.

СВЧ сушка древесины

2,45 ГГц
Частота повторения импульсов: 400 Гц
Длительность импульса: 2 мкс
Средняя мощность: 1000 Вт

СВЧ сушка зерна

обработке почвы установкой «Импульс-1» показали, что ростовыми процессами и всхожестью семян сорной растительности, плодородием почвы и урожаем культуры можно управлять с помощью импульсного потока электромагнитной энергии, а биотропные параметры, характеризующие его пространственно-временную структуру, являются эффективными регуляторами этих процессов.

остатков
безопасно для окружающей среды
эффективность при любых условиях
полностью контролируемый процесс
работа при любых температурных условиях
безопасность оборудования и работ
обработка возможна через диэлектрические материалы - штукатурка, кирпичная кладка, гипсокартон, обои, пластик, лак, краска и др. комбинировано, так же мебель, деревянные рамы,иконы, книги

(Япония), «LG» (Южная Корея),
«Toshiba» (Япония), «Samsung» (Южная Корея)

Применение микроволнового излучения в химии

Микроволновая спектроскопия

Микроволновая пробоподготовка

Синтез органических соединений

отходы (опилки, авторезина и др.), Биотопливо, Торф и др.

«Мягкий» пиролиз с получением сорбента

«Жесткий» пиролиз с получением полукокса

«Быстрый» пиролиз с получением газа

Кислые стоки

Смола

Сорбент

Пиролизный газ

Кислые стоки

Пиролизный газ

Полукокс

Кислые стоки

Пиролизный газ

Зола

Продукция:

Производство электроэнергии

Производство тепла

Товарный
сорбент

Активированный уголь

1 кВт

«1» - промышленный магнетрон; «2» - система сетевого питания; «3» - система воздушного охлаждения; «4» - согласующие волноводные элементы; «5» - барьерное окно; «6» - волновод связи; «7» - корпус реактора; «8» - система водного охлаждения; «9» - термопара; «10» - манометр; «11» - контейнер для топлива; «12» - выходной газовый клапан с механическим затвором; «13» - теплообменник.

реактора и использования относительно дешевых и эффективных (промышленных) СВЧ-источников;
высокая тепловая эффективность нагрева топлива:
объемный характер СВЧ-нагрева обеспечивает равномерность нагрева топлива в объеме реактора и интенсивный рост температуры;
отсутствие необходимость предварительной сушки топлива в реакторах СВЧ-пиролиза и
возможность переработки жидких продуктов (отходов);
увеличение скорости физико-химических реакций в присутствии СВЧ-излучения;
возможность достижения высоких температур и глубокая переработка биоматериала;
высокая экологическая чистота по сравнению с тепловыми пиролизными установками (печами);
упрощение автоматизации производства;
упрощение технологии удаления продуктов и отходов переработки за счет уменьшения
образование кокса и тяжелых смол на поверхности реактора;
уменьшение аварийной опасности процесса, т.к. при возможных поломках реактора все химические
процессы должны сразу останавливаться.

Достоинства СВЧ-пиролиза перед традиционными системами теплового нагрева:

и выделения условных продуктов и компонентов

Исходное вещество для получения новых продуктов

Топливо

Углеродистый остаток

Электроды

Материалы (нанотрубки, углеволокна, фуллерены)

Возможности применения продуктов пиролиза торфа

Зола

Пять крупнейших стран по площади залежей торфа, млн кв. км (источник– World Energy Resources. World Energy Council, 2016):
Россия — 1 390 000
Канада — 1 113 280
США — 625 001
Индонезия — 206 950
Финляндия — 89 000