БИОМАССА Как источник энергии

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС СИСТЕМЫ SYNGAS

В настоящее время мы располагаем необходимыми данным для прове­дения детального анализа энергетического баланса системы Syngas. Од­нако приближенные оценки эффективности установок типа Syngas сви-. детельствуют о том, что потребляемая энергия в основном будет расходоваться на производство кислорода и водяного пара. Так, соглас­но оценке энергетического баланса газификатора с неподвижным слоем сырья, более 90% потребляемой электроэнергии приходится на эксплуа­тацию кислородной установки [7].

Газ, получаемый по технологии Syngas, имеет среднюю калорий­ность, и, поскольку он удовлетворяет требованиям стандартов по содер­жанию серы, установленных Управлением по охране окружающей среды, оборудование для очистки газа от серы не предусматривается. Поэтому установка типа Syngas будет потреблять водяной пар в основ­ном для газификации, причем генерация водяного пара должна осу-

Таблица 2. Производство среднекалорийного газа в процессе Syngas 11

Номер потока

1 2 3 4 5 б

Основные эле­менты

Углерод 21,985

Водород 32,196 (13,751) 10,869

(в виде Н2)

Кислород 15,563 (6,834) 3,409 5,064 (в виде 02) Газообразные компоненты

Н2

7,040

0,576

6,464

Сн4

5,393

0,453

4,941

Со

7,040

0,576

6,464

Со2

8,769

0,741

8,028

С2н6

0,247

0,017

0,231

С6н6

0,082

0,080

0,074

Н2о

10,869 24,167

Всего

52,740

2,371

26,201

" На 1 т органического материала, содержащего 30 масс. % влаги в кг-молях.

Примечание. Значення, приводимые в скобках, соответствуют содержанию влаги в твердых отходах (масс.%).

Ществляться в котельной самой установки, отапливаемой получаемым газом. При этом предполагается, что к. п. д. котельной установки равен

60%.

Источником кислорода для установки такого размера будет, по-ви­димому, передвижная кислородная установка. Для расчета количества производимого газа расход энергии при эксплуатации кислородной установки был принят равным 331 кВт-ч/т кислорода. При этом пред­полагалось, что в электрическую энергию превращается около 30% теп­ловой энергии газа (к. п. д. = 30%). При оценке общего теплового к. п. д. установки.

Обобщенные данные о материальном балансе, рассчитанном на 1 т органической части твердых отходов, содержащих 30% влаги, приве­дены в табл. 2. В связи с низкими выходами топливной жидкости (и предполагаемым ее низким качеством) она возвращалась в газификатор для полного превращения в газ. Сведения о выходах компонент могут быть отнесены к установкам разного размера, а также к твердым отхо­дам, содержащим различное количество органических компонент.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС СИСТЕМЫ SYNGAS

I----- Установка для

} получения водяного І пара = 8%

Рис. 3. Распределение тепловой энергии, содержащейся в твердых отходах.

_— Потери =Z%

\______ Кислородная

Установка =5 %

После охлаждения и очистки часть газа (поток 5) сжигается для по­лучения водяного пара, необходимого для газификации. Поток 6 пред­ставляет собой чистый газ, предназначенный для продажи. Общее рас­пределение производимой и расходуемой энергии в виде тепла показано на рис. 3. Как следует из рисунка, на долю производимого газа прихо­дится 85% теплоты. Это свидетельствует о том, что к. п. д. установки Syngas выше, чем к. п. д. установок по газификации угля (порядка 70%). Кроме того, в случае переработки твердых городских отходов по техно­логии Syngas не возникает необходимости в изменении соотношений моноксвда углерода и водорода для получения водяного газа, удалении кислых газов и метанизации получаемого газа. Поэтому, несмотря на то что при более детальном проектировании установки тепловой к. п. д. может отличаться от приведенного в данной работе, есть все основания полагать, что он будет выше теплового к. п. д. более сложной установки по производству синтетического газа из угля.

Основные принципы анаэробной ферментации с образованием метана

М. Мкинерни М. Брайант 2)

В процессе анаэробной ферментации сложные органические вещества разла­гаются до С02 и СН4, причем на метан приходится примерно 90% энергии, со­держащейся в субстрате [1, 2]. Микробиологические процессы анаэробного пре­вращения углеводородов (брожение) и белков (гниение) имеют важное значение в круговороте веществ в природе и давно используются для стабилизации сточных вод. Возможность получения высококалорийного топливного газа (СН4) путем биохимической переработки биомассы, в частности экскрементов крупного рогатого скота, была реализована сравнительно недавно.

В процессе анаэробной ферментации участвуют многие виды микроорганиз­мов, однако основными биологическими агентами, способствующими разруше­нию органических веществ (субстрата) до СН4, являются бактерии [3-6]. В ряде экосистем важную роль могут играть также ресничные инфузории, простейшие жгутиковые и некоторые грибы. Ферментация субстрата с образованием метана происходит в анаэробных системах, таких, как сточные воды, донные отложения, торфяные болота, гниющие органические отходы, т. е. отходы, в которых при разложении органического субстрата образуется акцептор электрона и С02. В среде, в которой легко образуются или имеются другие акцепторы электрона (кислород, сера, сульфаты или нитраты), ферментации не происходит. С точки зрения температурных условий протекания процесса ферментации можно выде­лить два основных вида микроорганизмов-термофилы, активные при темпера­туре 45-70°С, и мезофилы, активные при температуре 20 4СГС. Существуют микроорганизмы Methanosarcina, которые активны при температуре от 20 до 70°С [7]. Величина рН находится в пределах 5-8 ед., но при рН < 7 скорость ферментации быстро уменьшается.

БИОМАССА Как источник энергии

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Комплекс по производству этанола, где полностью используется сырье (например, пшеничные зерна (рис. 4)), может дать положительный энер­гетический эффект. Такой комплекс включает установку для пронзвод- Ства этанола и промышленного типа хозяйство для откормки рогатого скота. В энергетическом балансе учитывается энергия, расходуемая на выращивание пшеницы, и энергия для производства пара.

Кислород

Микроорганизмы, ответственные за производство этанола фермента­цией, являются факультативными, так как они могут развиваться как при наличии кислорода, так и без него. В присутствии кислорода из на­чального субстрата образуется больше клеточной массы (в 5-10 раз больше, чем в анаэробных условиях), и скорость роста ее увеличивается. Другими словами, аэрацией можно увеличить выход клеточной массы и интенсивность процесса.

Тепловой и энергетический к. п. д

Для составления энергетического баланса необходимо точно опреде­лить границы рассматриваемой системы. Энергетический к. п.д. может быть использован для оценки к. п.д. различных систем по переработке биомассы. Однако в тех случаях, когда процесс переработки биомассы включает стадии производства энергии (например, водяного пара или электроэнергии), более полезным будет сравнение термодинамических к. п. д., поскольку последний дает возможность установить, какая из си­стем для производства работы (энергии) лучше по сравнению с идеаль­ной.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.