Использование биомассы в качестве топлива

Основным источником биомассы на Земле является фотосинтез. Биомасса или биоресурсы — мощный потенциальный мировой источник топлива. Это возобновляемые ресурсы, составляющие ежегодно 220 млрд т (по сухому веществу). Общие мировые энергетические запасы биомассы на земной поверхности составляют 36*1021 Дж. Термин биомасса описывает все компоненты, являющиеся производными от первичной фотосинтетической продукции: растительный и животный мир, продукты переработки биомассы, разнообразные органические отходы.

Технологии получения твердых, жидких и газообразных топлив из различных видов биомассы развиваются по двум направлениям термохимическому и биотехнологическому. Термохимические технологии включают в себя следующие процессы: прямое сжигание; пиролиз; газификацию; сжижение; быстрый пиролиз; синтез. К биотехнологическим технологиям относятся такие процессы, как: биогазовые технологии; производство этанола; получение биодизельных топлив, жирных кислот, растительных углеводородов; получение тепловой энергии.

Прямое сжигание — древнейший, но наименее выгодный процесс с КПД получения тепловой энергии 15-18 %. Однако существуют такие виды биомассы, которые выгоднее сжигать при условии создания тепловых агрегатов с более высоким КПД. К таким видам биомассы относятся:

  • солома злаковых и крупяных культур, стебли подсолнечника и кукурузы, из которых готовят топливные гранулы;
  • некоторые виды древесины, древесные отходы;
  • твердые отходы сельскохозяйственного производства;
  • городские твердые отходы.

Пиролиз - термохимическая конверсия сыры без доступа воздуха при температуре 450-550 °С позволяет из 1 м3 абсолютно сухой древесины получать: 140-180 кг древесного угля, не содержащего ни серы, ни фосфора и используемого для получения лучших, сортов стали, 280-400 кг жидких продуктов — метанола, уксусной кислоты, ацетона, фенолов; 80 кг горючих газов — метана, монооксида углерода, водорода.

Газификация — сжигание биомассы при температуре 900 - 1500 °С в присутствии воздуха или кислорода и воды с получением синтез-газа, состоящего из смеси монооксида углерода, водорода и стеклообразной массы (7-10 % массы исходного материала), применяемой как наполнитель для дорожных покрытий. Газификация - более прогрессивный и экономичный способ использования биомассы для получения тепловой энергии, чем пиролиз.

Сжижение — производство жидкого топлива из биомассы путем термической конверсии; термический пиролиз или газификация в присутствии катализаторов. Реакции происходит так, чтобы в качестве основного продукта получалось жидкое топливо, и при этом можно производить уголь и газ.

Быстрый пиролиз - биомасса в течение короткого времени подвергается воздействию экстремально высоких температур (700-1 400 °С), в результате которого происходят быстрое разложение исходных продуктов и образование новых соединений; этанола, пропилена, углеводородов, близких к бензину. Газ, получаемый с помощью быстрого пиролиза, содержит водород, мётан, этилен, пропилен. Использование быстрого пиролиза биомассы выгоднее, чем пиролиза угля, так как биомасса содержит значительно меньше золы, и ее можно подвергнуть воздействию более низких температур.

Синтез - каталитический синтез метанола из газов, образующихся при термической конверсии биомассы. Изменяя температуру и давление, а также используя уникальные катализаторы, кроме метанола можно получить целый ряд других соединений. Промежуточные соединения образуются и из лигнина. Из 1 т древесины можно синтезировать 410 - 540 л метанола. Если синтез производить в присутствия водорода, получающегося при электролизе воды, то выход метанола увеличивается до 1400 л.

Биогазовые технологии. Биогаз - смесь метана и углекислого газа - продукт метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения, осуществляемого специфическим природным биоценозом анаэробных бактерий различных физиологических групп. Метановое брожение протекает при температурах от 10 до 55 °С в трех четко определенных диапазонах; 10-25 °С — психрофильное; 25 - 40 °С — мезофильное; 52 - 55 °С — термофильное; влажность составляет от 8 до 99 %, оптимальная — 92 – 93 %. Содержание метана в биогазе варьируется в зависимости от химического состава сырья и может составлять от 50 до 90 %. В зависимости от природы исходного сыры, изменяется и выход биогаза: от 200 до 600 л на 1 т абсолютно сухого вещества. К настоящему времени разработано и применяется множество технологий получения биогаза, основанных на использовании различных вариаций температурного режима, влажности, концентраций бактериальной массы, длительности протекания биореакций.

Производство этанола. Этанол - продукт спиртового брожения разнообразных сахаро – и крахмалосодержащих субстратов. Однако наиболее распространенными видами сыры для производства этанола являются отходы сахарного производства: меласса (сахарная свекла), а также крахмал кукурузы, сорго, картофеля, пшеницы и риса. До недавнего времени в России этанол получали при брожении гидролизной целлюлозы.

Наиболее значительный интерес в мире к биотопливам (особенно к этанолу) для использования на транспорте появился в период с 1970 по 1990 г. и обязан этим высоким ценам на нефть. В настоящее время этот интерес возобновился.

Биодизельное топливо имеет те же характеристики, что и обычные дизельные масла, которые могут использоваться в дизельных двигателях. Биодизельное топливо может быть получено из любого маслосодержащего растения - семян рапса, сои, льна, подсолнечника и т.д. Преимущество биодизельного топлива состоит в том, что его производство основано на широко известных технологиях получения растительных масел с их дальнейшим метилированием и растительных углеводородов.

Получение тепловой энергии активным компостированием (микробным окислением). Использование этого метода для утилизации твердой биомассы и, прежде всего, твердых органических отходов также может внести существенный вклад в производство тепловой энергии. Метод основан на процессе бактериального окисления твердых органических веществ с образованием тепловой энергии, которая повышает температуру пропускаемого воздуха до 80 - 90 °С. Путём компрессии температуру выходящих газов можно поднять до 110 °С.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Актуальность энергосбережения в России и мире. Энергоаудит. Увеличение эффективности генерации тепла.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Эта тема принадлежит разделу:

Энергосбережение

Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Актуальность энергосбережения в России и мире. Энергоаудит. Увеличение эффективности генерации тепла.

К данному материалу относятся разделы:

Теплота сгорания топлива. Понятие условного топлива. Энергоёмкость ВВП

Состояние с производством и потреблением топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в мире и в России

Нормативно-правовая база энергосбережения

Закон “Об энергосбережении”

Федеральная целевая программа "Энергоэффективная экономика" на 2002-2005 годы и на перспективу до 2010 года

Энергосбережение и экология. Энергосбережение и уменьшение выбросов парниковых газов

Нормативно-правовые основания проведения энергетических обследований

Виды энергетических обследований

Увеличение эффективности генерации тепла

Использование биомассы в качестве топлива

Каталитические технологии сжигания топлив

Расширение использования местных видов топлива

Энергосбережение при совместной выработке тепловой и электрической энергии

Пути экономии энергетических ресурсов в тепломассообменных процессах и установках

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)

Тепловой насос

Тепловая труба

Энергосбережение в жилищно - коммунальном хозяйстве

Уменьшение потерь при транспортировке теплоносителя. Частотно регулируемый электропривод

Уменьшение потерь у потребителя

Энергосбережение в системах освещения

Похожие материалы:

Психолого-педагогическое исследование

Психолого-педагогическое исследование его сущность и планирование. Методы психолого-педагогического исследования и их классификация. Дискуссия в учебном процессе. Практическая часть.

Преступления против половой неприкосновенности и половой свободы личности

Понятие и виды преступлений против половой неприкосновенности и половой свободы личности. Преступления против половой неприкосновенности и половой свободы, совершаемые путем насилия. Преступления в половой сфере, грубо нарушающие нормы морали по отношению к несовершеннолетним и малолетним

Позитивное право: понятие, сущность, свойства

Право представляет собой сложное системное образование. В настоящее время в свете новых подходов к пониманию права особую значимость приобретает деление его на три элемента, на естественное, позитивное и субъективное право.

Расчет гидропривода силовой головки для глубокого сверления отверстий

Выбор параметров гидродвигателя Расчет внутреннего диаметра трубопровода Выбор гидроаппаратуры. Определение характеристик магистральной и вспомогательной гидролинии.

Визначення понять по Маркетингу