ساخت و ارزیابی یک اجاق زیست‌توده‌ای سیار برای استفاده در مناطق دور از شبکه توزیع گاز طبیعی

ماشین های کشاورزی

مقاله 16، دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 17، 1398، صفحه 209-220   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v9i1.66670

نویسندگان

محمدعلی ابراهیمی نیک^* ؛ عباس روحانی

گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

پخت و پز در روستاها و عشایر محروم معمولاً با روش سنتی سوزاندن هیزم صورت می‌گیرد که همراه با انتشار دود، ذرات معلق و منوکسیدکربن است. قرارگرفتن در معرض این آلاینده‌ها می‌تواند منجر به دامنه وسیعی از بیماری‌ها شود. هدف مطالعه حاضر، ساخت، ارزیابی یک اجاق زیست‌‌توده‌سوز مناسب برای جایگزینی با روش سنتی در مناطق محروم می‌باشد. در این پژوهش، یک اجاق زیست‌توده‌ای سیار طراحی و ساخته شد. ارزیابی کارایی اجاق با آزمون استاندارد جوشاندن آب با استفاده ضایعات خرده چوب، پوست بادام و چوب ذرت صورت گرفت. میزان منوکسیدکربن منتشرشده از اجاق در سه حالت آشپزی در فضای باز، در آشپزخانه بدون هواکش و در آشپزخانه زیر هواکش معمولی اندازه‌گیری و با آتش معمولی در فضای باز مقایسه شد. مشاهدات نشان داد که شعله حاصله از تمامی سوخت‌ها به‌جز در مرحله پایانی (اتمام سوخت) بدون دود و ذرات معلق بود. رنگ شعله زرد و بخشی از آن آبی بود. طولانی‌ترین زمان شعله‌دهی مربوط به پوست بادام (350 گرم) با زمان 51 دقیقه بود. میانگین منوکسیدکربن منتشر شده در ناحیه تنفس کاربر 7/4، 5/7، 2/5 و ppm 430 به‌ترتیب برای آشپزی با اجاق در فضای باز، در فضای بسته بدون هواکش، در فضای بسته با هواکش و آتش معمولی به‌دست آمد. میزان منوکسیدکربن منتشر شده به محیط در محدوده استاندارد بوده و بنابراین این اجاق نسبت به روش سنتی مرسوم، بسیار پاک‌تر و کاراتر بوده و می‌تواند به‌منظور پیشگیری از امراض ریوی ناشی از استنشاق دود در زمان پخت‌وپز، در مناطق فاقد گاز طبیعی ترویج گردد.

کلیدواژه‌ها

اجاق؛ بازده حرارتی؛ پیرولیز؛ ضایعات کشاورزی

مراجع

1. Adkins, E., E. Tyler, J. Wang, D. Siriri, and V. Modi. 2010. Field testing and survey evaluation of household biomass cookstoves in rural sub-Saharan Africa. Energy for Sustainable Development 14: 172-185.

2. Anderson, P. S., T. B. Reed, and P. W. Wever. 2007. Micro-Gasification: What it is and why it works. Boiling point 53: 35-37.

3. Arora, P., P. Das, S. Jain, and V. V. N. Kishore. 2014. A laboratory based comparative study of Indian biomass cookstove testing protocol and Water Boiling Test. Energy for Sustainable Development 21: 81-88.

4. Bailis, R., D. Ogle, N. MacCarty, D. Still, K. Smith, and R. Edwards. 2007. The water boiling test. USA. p 52.

5. Bonjour, S., H. Adair-Rohani, J. Wolf, N. G. Bruce, S. Mehta, A. Prüss-Ustün, M. Lahiff, E. A. Rehfuess, V. Mishra, and K. R. Smith. 2013. Solid fuel use for household cooking: country and regional estimates for 1980-2010. Environ Health Perspect 121: 784-790.

6. Chaloulakou, A., A. Duci, and N. Spyrellis. 2002. Exposure to carbon monoxide in enclosed multi-level parking garages in the central Athens urban area. Indoor and Built Environment 11: 191-201.

7. Commodore, A. A., S. M. Hartinger, C. F. Lanata, D. Mäusezahl, A. I. Gil, D. B. Hall, M. Aguilar-Villalobos, and L. P. Naeher. 2013. A pilot study characterizing real time exposures to particulate matter and carbon monoxide from cookstove related woodsmoke in rural Peru. Atmospheric Environment 79: 380-384.

8. Dutta, K., K. N. Shields, R. Edwards, and K. R. Smith. 2007. Impact of improved biomass cookstoves on indoor air quality near Pune, India. Energy for Sustainable Development 11: 19-32.

9. ECN. 2015. database for biomass and waste. Available at: http://www.ecn.nl/phyllis2 Accessed 8 July 2015.

10. Fan, X., B. Chen, and X. Zhang. 2015. Field Survey on Indoor Air Pollution Transport Path in Rural House in Northeast China. Procedia Engineering 121: 430-437.

11. Febriansyah, H., A. A. Setiawan, K. Suryopratomo, and A. Setiawan. 2014. Gama Stove: Biomass Stove for Palm Kernel Shells in Indonesia. Energy Procedia 47: 123-132.

12. Grabow, K., D. Still, and S. Bentson. 2013. Test Kitchen studies of indoor air pollution from biomass cookstoves. Energy for Sustainable Development 17: 458-462.

13. Halder, P. K., N. Paul, and M. R. A. Beg. 2014. Assessment of biomass energy resources and related technologies practice in Bangladesh. Renewable and Sustainable Energy Reviews 39: 444-460.

14. Hankey, S., K. Sullivan, A. Kinnick, A. Koskey, K. Grande, J. H. Davidson, and J. D. Marshall. 2015. Using objective measures of stove use and indoor air quality to evaluate a cookstove intervention in rural Uganda. Energy for Sustainable Development 25: 67-74.

15. Johnson, M., R. Edwards, C. Alatorre Frenk, and O. Masera. 2008. In-field greenhouse gas emissions from cookstoves in rural Mexican households. Atmospheric Environment 42: 1206-1222.

16. Ashrafi, Kh., M. Shafie Pour Motlagh, M. S. Mousavi, M. H. Niksokhan, and H. R. Vosoughifar. 2016. Determining the Contribution of Gas Emissions from Cars and Estimating the Distribution of CO Emissions in Enclosed Parking 8: 10.

17. Kshirsagar, M. P., and V. R. Kalamkar. 2014. A comprehensive review on biomass cookstoves and a systematic approach for modern cookstove design. Renewable and Sustainable Energy Reviews 30: 580-603.

18. Lertsatitthanakorn, C., J. Jamradloedluk, and M. Rungsiyopas. 2014. Study of Combined Rice Husk Gasifier Thermoelectric Generator. Energy Procedia 52: 159-166.

19. Mukunda, H., S. Dasappa, P. Paul, N. Rajan, M. Yagnaraman, D. Ravi Kumar, and M. Deogaonkar. 2010. Gasifier stoves–science, technology and field outreach. Current Science 98: 627-638.

20. O'Shaughnessy, S. M., M. J. Deasy, J. V. Doyle, and A. J. Robinson. 2014. Field trial testing of an electricity-producing portable biomass cooking stove in rural Malawi. Energy for Sustainable Development 20: 1-10.

21. Ochieng, C. A., C. Tonne, and S. Vardoulakis. 2013. A comparison of fuel use between a low cost, improved wood stove and traditional three-stone stove in rural Kenya. Biomass and Bioenergy 58: 258-266.

22. Ostad-Hosseini, M., A. Ghazanfari Moghaddam, H. Hashmipor-rafsanjani, and A. Ataei. 2015. Investigating and modeling the pyrolysis kinetic of leaves and stems of pistachio trees for biofuel production. Journal of Agricultural Machinery 6 (2): 429-439. (In Farsi).

23. Panwar, N. L., S. Kothari, and S. C. Kaushik. 2013. Techno-economic evaluation of masonry type animal feed solar cooker in rural areas of an Indian state Rajasthan. Energy Policy 52: 583-586.

24. Parmigiani, S. P., F. Vitali, A. M. Lezzi, and M. Vaccari. 2014. Design and performance assessment of a rice husk fueled stove for household cooking in a typical sub-Saharan setting. Energy for Sustainable Development 23: 15-24.

25. Phusrimuang, J., and T. Wongwuttanasatian. 2016. Improvements on thermal efficiency of a biomass stove for a steaming process in Thailand. Applied Thermal Engineering.

26. Raman, P., J. Murali, D. Sakthivadivel, and V. S. Vigneswaran. 2013. Performance evaluation of three types of forced draft cook stoves using fuel wood and coconut shell. Biomass and Bioenergy 49: 333-340.

27. Reeda, T., E. Anselmoa, and K. Kircherc. 2000. Testing & Modeling the Wood-Gas Turbo Stove.

28. Shen, G. 2016. Changes from traditional solid fuels to clean household energies-Opportunities in emission reduction of primary PM2.5 from residential cookstoves in China. Biomass and Bioenergy 86: 28-35.

29. Singh, S., G. P. Gupta, B. Kumar, and U. C. Kulshrestha. 2014. Comparative study of indoor air pollution using traditional and improved cooking stoves in rural households of Northern India. Energy for Sustainable Development 19: 1-6.

30. Sutar, K. B., S. Kohli, M. R. Ravi, and A. Ray. 2015a. Biomass cookstoves: A review of technical aspects. Renewable and Sustainable Energy Reviews 41: 1128-1166.

31. Sutar, K. B., S. Kohli, M. R. Ravi, and A. Ray. 2015b. Biomass cookstoves: A review of technical aspects. Renewable and Sustainable Energy Reviews 41: 1128-1166.

32. Tryner, J., B. D. Willson, and A. J. Marchese. 2014. The effects of fuel type and stove design on emissions and efficiency of natural-draft semi-gasifier biomass cookstoves. Energy for Sustainable Development 23: 99-109.

33. Unknown. 2012. National ambient air quality standards (NAAQS). Available at: https://www.epa.gov/criteria-air-pollutants/naaqs-table. Accessed 11 August 2015.

34. Xiao, Q., E. Saikawa, R. J. Yokelson, P. Chen, C. Li, and S. Kang. 2015. Indoor air pollution from burning yak dung as a household fuel in Tibet. Atmospheric Environment 102: 406-412.