БИОМАССА Как источник энергии

Система единиц

Для составления массового баланса может быть использована любая система единиц. Рекомендуется производить расчеты в международной системе единиц (СИ). Однако расчеты или по крайней мере его резуль­таты должны быть представлены в единицах, которые обычно исполь­зуются промышленностью (табл. 1 и 2).

Технические и экономические аспекты

341

Таблица 1. Основные и производные единицы системы СИ [4]

Величина

Единица СИ

Другие

Единицы

Наименование

Наименование усл.

Обозн.

Длина

Метр м

Масса

Килограмм га-

Время

Секунда с

Термодинамическая температура

Кельвин К

Количество вещества

Моль

Сила

Ньютон Н

Кгм/с2

Давление

Паскаль Па

Н/м2

Энергия, работа, количество тепла

Джоуль Дж

Н-м

Мощность

Ватт В

Дж/с

Плотность теплового потока

Вт/м2

Теплоемкость, энтропия

Дж/К

Удельная теплоемкость, удельная эн

Дж/кг • К

Тропия

Таблица 2. Коэффициенты для пересчета английских мер в единицы системы СИ

Английская мера

Единица СИ

Множительный

Коэффициент

Баррель (42 галлона для нефти)

М3

1,5898729-Ю-1

Британская тепловая единица, БТЕ

Дж

1,0550559 103

БТЕ/фунт • масса • F

Дж/кг-К

4,186800-103

БТЕ/ч

Вт

2,9307107-103

БТЕ/с

Вт

1,0550559-Ю3

БТЕ/фут2 • ч • F

Дж/м2 • с • К

5,678263

БТЕ/фут2-ч

Дж/м2-с

3,1545907

Калория

Дж

4,1868000

Кал/г-°С

Дж/кг-К

4,186800-103

Фут3

М3

2,8316847-102

Галлон

М3

3,7854118-10_3

Мощность (550 фут - фунт = сила/с)

Вт

7,4569987-102

Фунты на квадратный дюйм

Па

6,8947573-103

Ватт-ч

Дж

3,6000000-103

Пример 1. Газификаторы с воздушным дутьем [5]. Материальный баланс для системы, находящейся в стационарных условиях, можно выразить в виде «Общая поступающая масса = Общая выходящая масса». Границы системы для газификатора и конденсатора показаны на рис. 1. Данные о материальном ба­лансе приведены в табл. 3. Такой материальный баланс содержит ограниченную информацию; составы поступающих и выходящих потоков неизвестны. В связи с тем что происходит химическая реакция с образованием водяного пара, нельзя однозначно сказать, какая вода выходит из конденсатора-подведенная или образующаяся из водяного пара. При составлении материального баланса дан-

Система единиц

Рис. 1. Упрошенная схема технологического процесса газификации с воз­душным дутьем.

Таблица 3, Материальный баланс системы газифи­кации с воздушным дутьем (на 100 кг древесины)

[5]

Входящий поток, кг

Выходящий поток, кг

Древесина 100

Газ 263

Воздух 164

Зола 3

Водяной пар 17

Вода 15

Итого 281

Итого 281

Ного типа нет необходимости знать, какое количество массы образуется или расходуется. И в то же время это действительный баланс, поскольку общая по­ступающая масса включает все реагирующие и инертные вещества, а общая масса выходящих веществ-все инертные и непрореагировавшие вещества, а так­же продукты, образовавшиеся в результате реакции, за вычетом израсходо­ванных реагентов. Если известны точная природа реакции и выход продуктов, то можно рассчитать состав исходных потоков.

Пример 2. Пиролизно-газификационный реактор. Данные о материальном балансе комбинированной системы пиролиза и газификации приведены в табл. 4. Схема технологического процесса приведена на рис. 2. Вначале из влажной древесины испаряется вода, а затем водяной пар и древесина напра­вляются в реактор для получения газа. Поскольку известны количество обра­зующегося или расходуемого материала в ходе химических реакций и количе­ство инертных веществ в каждом потоке, можно составить материальный баланс по компонентам системы. Для этого необходима следующая информа­ция:

Таблица 4. Материальный баланс реактора [6]

Компоненты Входящий пот», иг Выходящий поток, кг

Реактор первой ступени Древесина Органические вещества

Зола Вода Итого

997,0 997,0

3,0 3,0

1103,0 1103,0

2103,0 2103,0

Пиролизно-газификационный реактор Древесина

Органические вещества

997,0

Зола

3,0

3,0

Водяной пар

1103,0

Итого

2103,0

3,0

Оздух

Кислород

482,8

0,0

Азот

1575,5

1575,5

Аргон

26,9

26,9

Диоксид углерода

1,1

938,0

Водород

0,0

65,3

Моноксид углерода

0,0

505,8

Метан

0,0

26,5

Водяной пар

11,3

1059,6

Итого

2097,6

4197,6

Всего

4200,6

4200,6

Древесина f"'

Выход производимо­го газа

Реактор первой ступени

-Q,

Пиролизно- газшрикационный реактор

Рис. 2. Упрощенная схема технологи­ческого комбинированного процесса пиролиз - газификация.

• состав древесины (т. е. содержание углерода, водорода, кислорода и золы в масс. %) и

• выход водорода, моноксида углерода, диоксида углерода и метана.

Пример 3. Пиролиз древесины (рис. 3). Материальный баланс по компонен­там и атомным группам приведен в табл. 5. Выходы определялись с пересчетом на сухую и беззольную древесину. В расчетах было принято 30 масс. % углисто­го вещества (безводного и беззольного), 25 масс.% топливной жидкости (с 12 масс.% воды) и 13 масс.% воды. Мы можем также проверить общий мате­риальный баланс:

Общее поступление массы = Потоки (1 + 2 + 7 + 9) =

= 166,7 + 28,8 + 809,3 + 34,1 = = 1033,9 103 кг/ч.

Общий выход массы = Потоки (8 + 10 + топливная жидкость +

+ углистое вещество) = = 937,9 + 50,0 + 20,8 + 25,2 = = 1033,9 103 кг/ч.

Данные, представленные в примере 3, оказываются наиболее удобными для оценки процесса переработки древесины.

БИОМАССА Как источник энергии

Получение этанола

Обычно этанол получают отгонкой, и, по всей вероятности, этот способ будет применяться и в ближайшем будущем. Отгонка производится в колоннах путем последовательного отделения этанола от других ком­понентов жидкой фазы. Отделение барды. В первой колонне отделяются продукты ферментации (главным образом этанол) и некоторое количество воды от неферменти - рующихся твердых веществ в жидкой фазе (барде). Эта колонна обычно называется «пивным перегонным кубом». Желательно, чтобы на этом этапе из жидкой среды был отогнан весь этанол.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БИОМАССЫ

Лесоводческие энергетические хозяйства требуют интенсивного ведения производства биомассы и должны проектироваться с учетом высокой степени механизации. Для реализации как первого, так и второго тре­буется значительное количество энергии. Поэтому для оценки количе­ства энергии, производимой лесоводческим энергетическим хозяйством, необходимо знать, какое количество энергии содержится в биомассе и какое количество энергии потребляется при эксплуатации хозяйства.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС

При рассмотрении массового баланса мы исходили из закона сохране­ния массы, в данном же случае мы должны исходить из закона сохране­ния энергии.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

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