Основные источники биоэнергетического топлива - Энергетическое использование биомассы
Основные источники биоэнергетических энергоресурсов включают в себя:
- - отходы сельскохозяйственного производства; - органические отходы промышленности, в том числе лесной, деревообрабатывающей, гидролизной, целлюлозно-бумажной, пищевой, мясо-молочной; - осадки сточных вод; - отходы коммунального производства (твердые бытовые отходы ТБО и жидкие).
Основными видами биомассы являются:
Џ древесные отходы (включая отходы лесного хозяйства);
Џ сельскохозяйственные отходы (включая отходы растениеводства, мукомольного производства, животноводства);
Џ выращиваемые энергетические культуры;
Џ отходы целлюлозно-бумажного производства (щелоки, отжатая кора и др.);
Џ бумага, не подлежащая вторичной переработке.
Наиболее значительным возобновляемым биоресурсом является древесина, запасы (лесные массивы) которой в России составляют свыше 25 % общемировых.
На каждый 1 млрд м3 объема леса на корню ежегодный прирост древесной биомассы составляет 25 млн м3 (здесь древесную биомассу составляет в основном переросший, болеющий или отмерший лес в виде кругляка). С каждого гектара такого леса, например с лесного массива Новосибирской области, прирост древесины составляет 2,2 м3.
В результате прореживания, необходимого для поддержания культурного уровня лесов, в Европе, например, получают 0,9 т древесной биомассы с гектара.
К древесной биомассе относятся: кругляк, щепа, кора, древесные опилки с лесопилок, древесные опилки мебельных отходов, горбыль, отходы лесозаготовок (сломанные деревья, кроны ветвей, пни и их корневая система и др.), древесная шлифовальная пыль, древесные отходы от сноса строительных сооружений, переработанные древесные отходы (из фанеры, досок), древесные отходы из необработанной древесины, деревянная тара, измельченные планки, древесная стружка.
Каждая из названных групп древесной биомассы отличается гранулометрическим составом, влажностью, способностью к транспортировке и хранению, удельным весом и, конечно, энергетическими характеристиками, которые будут рассмотрены более подробно.
Использование древесной биомассы только за счет ее прироста позволяет не только выработать значительный объем тепловой и электрической энергии, но и стимулировать лесостой и культурный уровень лесов (уменьшить загрязнение рек и ручьев, удалить потенциальный источник пожаров и гниения, проводить регулярную чистку лесных массивов).
Биомасса из сельскохозяйственных отходов включает в себя: солому, лузгу подсолнечника, гречихи, овса; отходы мукомольного производства (отсевы, отруби); отходы животноводства (от животноводческих комплексов и птицефабрик); костная мука.
К выращиваемым энергетическим культурам, составляющим биомассу, относятся: быстрорастущие травы (стебли люцерны и др.); деревья с коротким севооборотом (гибридная ива и др.), лозное просо.
Как видно, биомасса состоит из различных видов, в пределах каждого вида имеет место значительное количество групп. А все эти виды и группы в пределах вида могут иметь свои существенные различия как по энергетическим характеристикам, так и по гранулометрическому составу, влажности, зольности, удельному весу, способности к размолу, транспорту, хранению; сезонности получения и масштабности поставки; склонности к взрывам, пылению и др.
Учитывая саму природу происхождения биомассы различных видов и групп, принципиальных различий в их характеристиках, по данным зарубежных и российских исследователей, ожидать не следует. Это позволяет, для выработки технических решений, более активно и уверенно использовать материалы зарубежных исследований и обобщать материалы публикуемых работ по рассматриваемому вопросу.
В связи с тем, что биомассу отходов животноводства (от животноводческих комплексов, птицефабрик) в силу своих особых специфических свойств наиболее целесообразно использовать, как показывает практика, в мелких промышленных установках через получение из нее биогаза, в настоящей работе ее использование рассматривается в приложении (технология получения биогаза имеет свою специфику).
Значительное количество органических отходов в виде соответствующих биомасс имеет место в целлюлозно-бумажном производстве (ЦБП).
Целлюлозно-бумажное производство относится к наиболее энергоемким отраслям промышленности и отличается наличием широкой гаммы специфических отходов, которые должны использоваться либо в чисто энергетическом, либо, что наиболее экономично, в энерготехнологическом направлениях. В табл. 3.1, 3.2 приведены характеристики и баланс отходов ЦБП.
В табл. 2 приведен баланс отходов современного мощного лесо-промышленного комплекса, перерабатывающего 6,5 млн м3 древесины в год (в том числе на нужды ЦБП 4,5 млн м3) 35.
Для энергетических нужд (электроэнергия, тепло на технологические и бытовые нужды) такое предприятие должно потреблять 2,1106 т у. т./год. Из табл. 3.2 видно, что за счет сжигания отходов целлюлозно-бумажного производства (ЦБП) можно удовлетворить до 50 % потребности предприятия в энергетическом топливе. При полном использовании отходов ЦБП в масштабах всей отрасли можно ожидать экономию более 5,5 млн т у. т./год (масштаб производства 1975 г.).
Таблица 1
Характеристика отходов ЦБП
Отходы |
Wr, % |
Ad, % |
Элементный состав сухой массы, % |
Qri, ккал/кг |
Vdaf, % | |||
Cd |
Hd |
Sdобщ |
(N+O)d | |||||
Отжатая кора |
55...75 |
3...5 |
49...50 |
6...6,2 |
- |
39...40 |
1580...610 |
78,5 |
Древесные отходы |
40...60 |
0,9...1,4 |
50,5...51 |
5,6...6,0 |
- |
40,5...42,5 |
2440...1340 |
81...85 |
Черный щелок |
35...45 |
40...50 |
34...39 |
2,8...3,5 |
3,4 |
13...18 |
1800...1300 |
60...70 |
Сульфитный щелок |
35...45 |
4...15 |
45...51 |
4,1...5 |
4,1-8 |
25...37 |
2000...1300 |
38...70 |
Уже одно это обстоятельство определяет значительный экономический эффект проблемы рациональной организации использования отходов ЦБП. Большая дополнительная экономия возникает за счет высвобождения средств, затрачиваемых на транспортировку твердых отходов в отвалы и на сооружение очистных устройств для жидких отходов.
В табл. 3.1 приведены характеристики отходов ЦБП как топлива 35. Видно, что все отходы ЦБП обладают свойствами, резко отличающими их от обычных энергетических топлив. При относительно высокой реакционной способности сухой массы они имеют чрезвычайно высокую приведенную влажность, специфические свойства минеральной части и обладают рядом других особенностей. Все это предъявляет особые требования к конструкциям топочных устройств. Таким образом, на целлюлозно-бумажных предприятиях всегда имеется широкая гамма топлив, резко различающихся по своим характеристикам: обычные энергетические (твердые натуральные топлива, мазут или газ), древесные отходы и жидкие горючие отходы производства.
Таблица 2
Баланс отходов лесопромышленного комплекса с объемом переработки 6,5 млн м3 древесины
Отходы |
Источники отходов |
Разновидность отходов |
Количество топлива |
Теплотворная способность, Qri, ккал/кг |
В пересчете на условное топливо |
В пересчете на выработку пара ** | |||
Т/год |
Т/час |
Т/год |
Т/час |
Т/год |
Т/час | ||||
Твердые отходы |
Механическая переработка древесины и ее сортировка |
Отжатая кора |
678,6103 |
119,8/53,1* |
|
130103 |
22,9/10,2* |
1195х103 |
211,0/93,7* |
Опилки от слешеров |
32,9103 |
5,9/2,5 |
|
9,6103 |
1,7/0,72 |
88,2103 |
15,6/6,64 | ||
Отходы древесины при окорке и промывке балласта |
70,7103 |
11,4/6,4 |
|
20,5103 |
3,3/1,86 |
189,0103 |
30,4/17,1 | ||
Мелкая щепа от сортировок |
14,0103 |
1,7/1,7 |
|
4,1103 |
0,493/0,493 |
37,7103 |
45,/4,5 | ||
Древесная пыль |
63,0103 |
11,9/4,4 |
|
18,3103 |
3,45/1,28 |
168,6103 |
31,7/11,78 | ||
Обрезки фанеры и шпона |
31,5103 |
3,8/3,7 |
|
11,0103 |
1,32/1,29 |
115,0103 |
12,15/11,85 | ||
Жидкие отходы |
Отходы от варки целлюлозы |
Черный щелок |
3022,2103 |
365,0 |
|
810103 |
98,0 |
7452103 |
901,0 |
Барда гидролизно-дрожжевого производства |
107,0103 |
12,9 |
|
30,5103 |
4,2 |
281,0103 |
38,65 | ||
Всего |
4020103 |
1034103 |
9500103 |
- * В числителе и знаменателе приведен часовой расход топлива в летний и зимний периоды соответственно; количество дней работы для условий Восточной Сибири принято: летом - 150 дней, зимой - 195 дней. ** Испарительность 1 кг условного топлива принята равной 9,2 кг/кг (параметры пара: р = 39 кг/см2, tп. п. = 440 С, tп. в. = 145 С, к. а. 85 %) *** Колебания определяются сортом перерабатываемой древесины и выходом целлюлозы.
Поэтому для ЦБП наиболее остро встает проблема создания многотопливных котлов, допускающих сжигание под котлом единого профиля всех указанных топлив в различных соотношениях.
Кроме того, экономически целесообразно, а в ряде случаев необходимо по условиям технологии осуществлять сжигание отходов ЦБП в энерготехнологических агрегатах.
Как видно из табл. 3.1, отходы ЦБП можно разбить на две крупные группы: древесные твердые отходы и жидкие отходы (щелока). Проблемы сжигания и утилизации этих отходов решаются по-разному.
Похожие статьи
-
Энергия биомассы - Возможности использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии
Понятие "биомасса" относят к веществам растительного или животного происхождения, а также отходам, получаемым в результате их переработки. В...
-
Введение - Энергетическое использование биомассы
В последние годы в мире возникла большая заинтересованность в использовании биомассы для выработки тепловой и электрической энергии, ее вовлечение в...
-
В свое время нефть потеснила уголь и вышла на первое место в мировом энергетическом балансе. Однако это чревато определенными экологическими проблемами....
-
Тепловые электростанции Тепловая электростанция (ТЭС) - электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой...
-
Основные источники загрязнения окружающей среды - Жизнедеятельность человека и окружающая среда
В условиях научно-технического прогресса значительно осложнилось взаимодействие общества с природой. Человек получил возможность влиять на ход...
-
Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в 6,7 раз больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование...
-
Альтернативная энергетика Увеличивающееся загрязнение окружающей среды, нарушение теплового баланса атмосферы постепенно приводят к глобальным изменением...
-
По имеющимся данным на 1970 г. в мире образовалось 5 млрд. т твердых отходов, 19,8 млрд. т газообразных загрязнителей, 0,2 млрд. т пыли, 9135 млрд. т...
-
Одним из основных факторов экономики любой страны, являются энергоресурсы. Их наличие, виды, доступ к ним значительно влияют на экономическое развитие...
-
Основные источники радиационного загрязнения биосферы Добыча и переработка радиоактивного минерального сырья Из всего уранопроизводящего комплекса добыча...
-
Предприятия угольной промышленности оказывают существенное отрицательное влияние на водные и земельные ресурсы. Основные источники выброса вредных...
-
Получение электроэнергии. Энергосодержащие отходы можно использовать сразу без какой-либо переработки в качестве топлива для двигателей или, переработав...
-
Целлюлозно-бумажная промышленность - наиболее сложная отрасль лесного комплекса, связанная с механической обработкой и химической переработкой древесины....
-
Методы контроля энергетических загрязнений - Мониторинг среды обитания
Энергетика - основной движущий фактор развития всех отраслей промышленности, транспорта, коммунального и сельского хозяйства, база повышения...
-
Значение фоновых концентрации загрязняющих веществ, если в населенных пунктах отсутствует посты наблюдения, и принимается по соответствующим документам...
-
За время существования нашей цивилизации много раз проис-ходила смена традиционных источников энергии на новые, более совершенные. И не только потому,...
-
Энергетический кризис, Основные положения - Экологические проблемы энергетики
Основные положения Энергетический кризис - явление, возникающее, когда спрос на энергоносители значительно выше их предложения. Его причины могут...
-
Три источника: 1. Промышленные предприятия 2. Автомобильный транспорт 3. Энергетика Промышленные предприятия. К числу наиболее опасных отраслей...
-
Резкое увеличение цен на топливо, трудности с его получением, истощение топливных ресурсов - все эти видимые признаки энергетического кризиса вызывали в...
-
Нефть и нефтепродукты Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть...
-
Солнечная энергия - Возможности использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии
Всего за три дня Солнце посылает на Землю столько энергии, сколько ее содержится во всех разведанных запасах ископаемых топлив, а за 1 сек. - 170 млрд....
-
Многие тысячелетия, верно, служит человеку энергия, заклю-ченная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Огромным аккумулятором энергии слу-жит...
-
Основные направления безотходной и малоотходной технологии - Переработка и использование отходов
"По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало...
-
Основные причины и источники загрязнения воды Ухудшение качества и загрязнение воды, истощение водных ресурсов происходят постоянно. Это объясняется...
-
А. Введение Специфика белорусской энергетики - значительная ее зависимость от природного газа, что при отсутствии собственных запасов природного газа и...
-
В настоящие время основной вклад в загрязнение атмосферы вносят отрасли: теплоэнергетика тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские...
-
Закон об ООС в ст. 1 определяет мониторинг ОС (экологический мониторинг) как комплексную систему наблюдений за состоянием ОС, оценки и прогноза изменений...
-
В соответствии с Водным кодексом Российской Федерации почти 100% водных объектов находятся в государственной, в том числе около 95% -- в федеральной...
-
20-е столетие характеризовалось интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн....
-
Понятие энергетического баланса предприятия - Экологический пасспорт предприятия
Основой энергобаланса должны служить результаты обследования действующего промышленного предприятия, его энергетического хозяйст-ва для получения...
-
Наиболее емкий и обоснованный анализ вопроса - "есть ли глобальный экологический кризис?" - привел В. А. Зубаков. Он привел 10 параметров глобального...
-
ВВЕДЕНИЕ, Ценность мусора - Источники образования твердых бытовых отходов
Каждое утро мы встаем, завтракаем, делаем свои дела, но при этом абсолютно не замечаем, сколько мы производим мусора за один день. Особенно если...
-
Право специального использования лесных ресурсов
Вступление Использование лесных ресурсов осуществляется в порядке общего и специального использования. В порядке общего использования лесных ресурсов...
-
Богатейшие природные ресурсы Казахстана - это огромный потенциал для его динамичного развития. Однако мировой опыт показывает, что многие страны,...
-
Учреждение специального фонда, направленного на финансирование существующих проектов реконструкции и строительство новых водоочистных сооружений....
-
Заключение - Возможности использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии
Неоспоримая роль энергии в поддержании и дальнейшем развитии цивилизации. В современном обществе трудно найти хотя бы одну область человеческой...
-
Основные загрязняющие компоненты воздуха закрытых помещений, их источники и роль в развитии патологий человека Качество воздушной среды определяется...
-
Основные термины и единицы измерения (терминология НКДАР) - Радиация и источники ее излучения
Радиоактивный распад - весь процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида. Радионуклид - нестабильный нуклид, способный к самопроизвольному...
-
Геотермальная энергия - Возможности использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии
Издавна люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии, таящейся в недрах земного шара. Память человечества хранит предания о катастрофических...
-
Энергия ветра - Возможности использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии
Человек использует энергию ветра с незапамятных времен. Но его парусники, тысячелетиями бороздившие просторы океанов, и ветряные мельницы использовали...
Основные источники биоэнергетического топлива - Энергетическое использование биомассы