Теплоустановки на биогазе и биомассе - АС ТЕПЛА

Перейти к контенту

Главное меню:

Теплоустановки на биогазе и биомассе

Промышленные системы > Источники тепла

ТЕПЛОВЫЕ УСТАНОВКИ НА БИОТОПЛИВЕ



Тепловые установки на биотопливе - устройства, в которых в качестве источника теплоты используют органические соединения, называемой биомассой. В процессе соединения с кислородом при сгорании биомасса выделяет теплоту, Посредством химических или биохимических процессов она может быть трансформирована в такие виды топлива, как газообразный метан, жидкий метанол, твердый древесный уголь. Около 90% энергии, накопленной в растениях на поверхности Земли, сосредоточено в деревьях. Общее количество такой энергии — около 635 ТВт, что примерно равно энергетической ценности всех разведанных запасов угля. Главное преимущество этой энергии — ее возобновляемоесть. Энергетический эквивалент земного урожая биомассы на суше оценивается примерно в 29 ТВт, т.е. в 3 раза больше общемирового потребления энергии, при этом половину энергии дают леса. Энергия, аккумулированная водорослями в океане, составляет около 15 ТВт. Эти подсчеты основаны на минимальном КПД фотосинтеза — 0,2% на суше и 0,02% в океане, который в действительности бывает более эффективным. Наиболее известный метод энергетического использования биомассы — сжигание дров для приготовления пищи и обогрева жилья. Это дает 2 ТВт мировых энергопоступлений, однако обусловливает быстрое уничтожение лесов. Во многих странах широко распространено сжигание в качестве топлива сухого навоза, однако при этом теряется ценное удобрение. Более эффективна распространенная в Индии и Китае анаэробная ферментация навоза в закрытой емкости для получения метана. В Бразилии для получения спирта-этанола — жидкого топлива используют ферментацию биомассы из сахарного тростника и маниоки.
Сжигание биотоплива для получения теплоты используют:

-
для приготовления пищи и обогрева жилищ. В этом случае чаще всего используют малоэффективные методы, связанные с применением открытого огня. КПД использования составляет около 5%. Большие потери теплоты объясняются неполным сгоранием, потерями на излучение, уносом теплоты ветром, испарением и использованием сырого топлива;
- для сушки технических сельскохозяйственных культур, осуществляемой сжиганием их отходов. При этом материал для сушки можно поместить непосредственно в поток газообразных продуктов сгорания, что связано с опасностью воспламенения и ухудшения пищевых качеств, или использовать воздух, нагретый в теплообменниках различной конструкции. Использование для сжигания эффективных печей позволяет получать потоки чистых горючих выхлопных газов (СОг + ИгО + избыточный воздух) с температурой около 1000 С, которая при подмешивании холодного воздуха может быть приведена к требуемой. Избыток энергии в данном случае часто используют для промышленного получения пара;
-
для производства теплоты и электроэнергии. Пар для обеспечения производства обычно получают при сжигании различных отходов биомассы в топках паровых котлов.



При использовании биотоплива в качестве источника теплоты рационально применение следующих термохимических процессов:

1.
пиролиз или сухая перегонка — нагрев или частичное сжигание органического сырья для получения производных топлив или химических соединений. Сырье — древесина, отходы биомассы. Продукты пиролиза — газы, жидкий конденсат (смолы, масла), твердые остатки (уголь, зола). Традиционная технология получения древесного угля — пиролиз без сбора паров и газов. В процессе пиролиза возможно также получение максимального количества газообразного топлива, которое более удобно для дальнейшего использования, экологично и транспортабельно. Устройства для получения максимального выхода газов в процессе пиролиза называется газогенераторами. Их КПД 80—90%,;
2. гидрогенизация — процесс, при котором измельчённую, разложившуюся или переваренную биомассу нагревают в атмосфере водорода до 600°С при давлении 5 МПа для получения горючих газов, преимущественно метана и этана. Возможна гидрогенизация с применением СО и пара. При этом из продуктов реакции, идущих в присутствии катализатора, извлекается синтетич. нефть. Эффективность преобразования энергии составляет 65%;
3. гидролиз под воздействием кислот и ферментов — превращение целлюлозы в сахар для дальнейшего сбраживания при перегревании в серной кислоте или под воздействием микроорганизмов;
4. спиртовая ферментация (брожение) — получение из биомассы этилового спирта, который затем используют в качестве топлива. Исходное сырье — сахарный тростник, сахарная свекла, растительный крахмал, целлюлоза.



Биогаз также может быть получен при анаэробном сбраживании биомассы, т.е. в процессе ее окисления без присутствия воздуха. Для получения биогаза (смеси СШ и СОг) используют биогазогенераторы, позволяющие получить максимальное количество метана. При этом энергия биогаза может достигать 60—90% энергии сухого исходного материала. Такие газогенераторы экономически эффективны при работе на сточных водах от животноводческих ферм и скотобоен.

Главной особенностью биогазогенератора для широкого применения является стационарный сводчатый бетонный корпус. По мере выделения газа и, следовательно, увеличения его объема поток сбраживаемой массы за счет роста давления прерывается, чем достигается регулирование работы системы. На другой автоматической установке для промышленной переработки отходов животноводства процесс сбраживания идет при подогреве не менее чем до 35 С.










Например, можно рассмотреть процесс использования биогаза для собственных нужд в птицеводстве.



Из одной тонны птичьего помета в биогазовой установке можно получить 130 куб.м биогаза.
Биогаз близок по своим характеристикам к
природному газу. Синонимами для биогаза являются такие слова, как газ-метан, канализационный газ или болотный газ.
Его можно:
- использовать как природный газ;
- накапливать, перекачивать;
- сжигать для производства тепловой и
электрической энергии;
- использовать для заправки автомобилей.
Биогазовая установка на птицекомплексе поможет снизить долю энергетических
затрат, себестоимости готовой продукции, обеспечить птицекомплекс энергетическими ресурсами без использования внешних источников энергии.



Промышленные котлы на пеллетах до 1 МВт


Топливные гранулы (пелле́ты) — биотопливо, получаемое из торфа, древесных отходов и отходов сельского хозяйства. Представляет собой цилиндрические гранулы стандартного размера. Производство топливных гранул началось в 1947 году.







Промышленные котлы с автоматизированной подачей твердого топлива все больше находят применение при объектах, где:

- нет возможности подвести природный газ или это требует больших капитальных вложений;
- стоимость 1м3 газа или 1кВт электроэнергии для предприятия высокая и возникает вопрос экономии энергоресурсов;
- осуществляется реконструкция существующей системы теплоснабжения, где требуется замена старого твердотопливного котла на котел с автоматизированной подачей топлива.
Промышленные котлы на пеллетах – хорошая альтернатива природному газу.




Какой промышленный пеллетный котел выбрать, зависит в первую очередь от того, какое топливо будет в нем сжигаться. Если это пеллета высокого качества с низкой зольностью и высокой температурой плавления золы, то оптимальным вариантом будет котел с горелкой факельного типа. Основным достоинством этих котлов является широкий диапазон модуляции мощности, т.е. при изменении потребления тепла котел автоматически снижает количество подаваемого топлива и воздуха, и в случае необходимости сам себя тушит и повторно зажигает.


Промышленные котлы с ретортными горелками также модулируют свою мощность в зависимости от потребности системы в тепле, однако их диапазон модуляции значительно уже. В случае затухания котла с ретортной горелкой – розжиг происходит вручную. Основное преимущество таких котлов - в них можно сжигать топливо низкого качества.







Котлы на соломе.



Котлы на соломе - это современные теплогенераторы, которые с помощью надежной автоматики обеспечивают процесс отопления и горячего водоснабжения.


Автоматика котла обеспечивает поддержание необходимых параметров горячей воды и необходимой температуры в отапливаемых помещениях, а также оптимального режима горения топлива. При сжигании соломы в данных котлах можно отапливать: школы, детские садики, административные здания, тепличные хозяйства, животноводческие комплексы, жилые и промышленные помещения.












Как топливо в котлах также можно использовать отходы деревообработки, торфобрикеты, гранулированные опилки, стружку и т.п.













 
Назад к содержимому | Назад к главному меню