БИОМАССА Как источник энергии

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. При оценке общего к. п.д. системы, исходя из к. п.д. отдельных компонент системы или ее подсистем, надо соблюдать осторожность. В случае комплексной системы для определения общего к. п.д. имеют значение производительность всей системы в целом, а не производи­тельность отдельных подсистем или группы подсистем.

К. п. д. системы является функцией ее границ и, что более важно, инже­нерной предпочтительности. При оценке данной системы по переработ­ке биомассы необходимо сравнивать технические и экономические ха­рактеристики систем Ч

Для сравнения систем можно использовать общий энергетический К. п.д. [15]:

Полученная энергия

Г\е =---------------------------------------------- . (13)

Введенная в систему энергия

Полученная энергия определяется как желательный выход ее в процессе превращения; под введенной энергией имеют в виду ее затраты на процесс.

Упрощенный процесс превращения энергии показан на рис. 4 с энер­гетическими потоками, приведенными в табл. 8.

Энергетический к. п. д. системы I выражен в виде

Чистый ввод энергии представляет собой теплоту сгорания плюс всю потребляемую энергию независимо от формы энергии, покидающей границы системы. Однако при этом игнорируется качество подаваемой энергии (т. е. 1 кДж электроэнергии эквивалентен 1 кДж теплоты сгора­ния биомассы), и поэтому этим соотношением пользоваться не следует. Расчет Т|е рекомендуется производить по формуле

3

2 + (а/г|р) + (Р/тЦ + у ' (15)

Где rip и t^j-фактические к. п.д. использования как топливного продук­та, так и биомассы для генерирования энергии и водяного пара соответственно.

Энергетический к. п.д. системы II имеет вид

П« = б/1. (16)

(Следует заметить, что рассматривается случай, когда энергия потреб­ляется только в пределах границ системы, что не всегда имеет место.)

При производстве топлива или энергии некоторые потоки, такие, как те­пло, отдаваемое охлаждающей воде, не имеют никакой экономической ценности и поэтому в рассматриваемых здесь расчетах не учитываются.

Генерирование энергии $------

®

© I

©

Биомасса

I

Л

©

Требукхцаям ^энергия І, ' ' ^ ' "~',~і

Конверсия биомассы

І Топливный ' продукт

________________ !

Топливо

\Бодяной пар |

Г -

I I I I I I I

Система I I— Т - -------------- >

І___________________________

Система IL

Рис. 4. Границы систем преобразования биомассы для подсчета к. п. д. процесса.

Таблица 8. Энергетический баланс по потокам общего процесса превраще­ния (рис. 4)

Номер потока

Поток

Эиергия/Время

Требуемая мощность Требуемое количество топлива Водяной пар

TOC \o "1-3" \h \z Биомасса 1

Биомасса 2

Топливные продукты 3

4

5

6

А (электрическая)

Р

У

Высшая теплота сгорания

Авторы [5, 17, 18] определяют к. п. д. как

Че=-

Высшая теплота сгорания полученного продукта

Высшая теплота сгорания сырья

Энергия, затраченная на про­изводство конечного продукта

(17)

Этот к. п. д. называют тепловым, так как для сравнения используется те­плота сгорания топлива. То же самое относится и к. п. д. котельной [16]. Однако тепловой к. п. д. не рекомендуется использовать для сравнения энергии, вводимой в систему по производству топлива или энергии. Следует иметь в виду, что определение це основано на произвольно

Выбранных потоках энергетического баланса, исходя из экономической оценки таких потоков. Согласно первому закону термодинамики, отно­шение Общее количество получаемой энергии/Общее количество вводи­мой энергии всегда равно 1,0.

Основная ошибка, возникающая при использовании энергетического к. п. д. обусловлена произвольным выбором потоков. Возможно, не пра­вомерно пользоваться т)£, для сравнения систем, в которых производит­ся энергия или которые работают по иному принципу. В таких случаях, по-видимому, более обоснованна следующая оценка теплового к. п.д. [15]:

Рабочая характеристика действительной системы

Т|( =--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- . (18)

Рабочая характеристика эквивалентной идеальной системы

Данные, необходимые для расчета r|t, обычно отсутствуют. 3.3. Термодинамический к. п.д.

Значение термодинамического к. п.д. зависит от характеристик систем (т. е. от назначения сравниваемых систем); выбора идеального процесса, поскольку существует много идеальных устройств, в которых желатель­ная цель достигается без увеличения энтропии (Sp = 0); выбора базы для установления эквивалентности размеров [15].

Для теплового двигателя % = И'реальная/^идеальная при одинаковой теплопередаче в условиях повышенной температуры. Идеальная работа получается путем отнесения баланса массы, энергии и энтропии к идеальному процессу при Sp = 0. Значение r)t будет зависеть от выбора идеального процесса. Для теплового двигателя обычной основой для сравнения является цикл Карно. В работе [15] приводятся примеры рас­чета r|t для других простых систем.

Термодинамический к. п. д. относительно редко используется ДЛЯ оценки комплексных систем, в частности систем по переработке био­массы. Авторы работы [19] показали возможность его применения для оценки производства электроэнергии путем сжигания угля в псевдоожи - женном слое. В этом случае термодинамический к. п. д. может быть определен с помощью формулы [19]

Пі = реальная = (^реальная)/!] £ МВых(НВых ~

"идеальная (1")

- TDSBblx) -£Мах(Явх - TdSвх)] ,

Где W-генерируемая электроэнергия, М-расход массы, Я и S-энталь­пия и энтропия соответственно, Г-заданная температура. Выражение (Я — TdS) известно как доступность энергии и определяется как макси­мальное количество работы, которая может быть извлечена из единицы массы в потоке при стационарном режиме без какой-либо химической реакции или каких-либо изменений кинетической или потенциальной энергии; тепловая энергия переносится при заданной температуре.

Оценка членов этого уравнения может быть осуществлена путем анализа материальных, энергетических и энтропийных балансов си­стемы [8, 15, 17]. В работе [19] продемонстрировано также подобие % и теплового к. п. д., определяемого как

Г|г = (WA)/(теплота сгорания топлив) =

= WA/(MBba Ші вых - Мвх АН с вх), (20)

Где АН'-чистая теплота сгорания потоков массового секундного расхо­да.

Автор работы [17] предлагает использовать в качестве к. п.д. «Пока­затель качества»:

Показатель _ Максимальная энергия выходящих потоков качества Максимальная энергия, содержащаяся во всех '

Вводимых потоках В данном случае учитываются все потоки, так же как при вычислении термодинамического к. п. д., т. е. исходя из идеальных процессов (Sp = 0), происходящих в реальных и идеальных условиях (298 К, 1 атм). В рабо­те [17] приводится ряд примеров расчета показателя качества для сжи­гания ископаемых топлив и процессов переработки угля. Расчеты зави­сят от величин Я, S или (Я — 7д5").

БИОМАССА Как источник энергии

Клетки, лишенные подвижности

Поскольку производство этанола не зависит от роста клеток, последние могут быть лишены подвижности, если их заключить в гели и поме­стить в реактор непрерывного действия [43, 44]. Поддерживая условия, при которых не происходит роста клеток, можно превратить в этанол свыше 95% глюкозы [44]. Кроме того, в этом случае достигается боль­шая плотность клеток, чем при их рециркуляции, не говоря уже о том, что отпадает необходимость в системах для отделения клеток центри­фугированием и для их рециркуляции.

КАПИТАЛОВЛОЖЕНИЯ

Типичные заводские капиталовложения включают общую стоимость за­вода, готового к пуску, в том числе технологического оборудования, коммунальных сооружений, производственных помещений и коммуни­каций, а также все прямые и косвенные издержки. К производственным помещениям и коммуникациям относятся зда­ние управления завода, исследовательская лаборатория, система сигна­лизации, ремонтные мастерские, снабженческие склады, контрольная ла­боратория, кафетерий, поликлиника и отдел кадров, заводские дороги, стоянки для автомобилей, пешеходные дорожки, стоки для ливневых вод, система заводской коммуникации, ограждение завода, помещение для охраны и осветительная система, противопожарное оборудование.

Получение побочных продуктов

При наличии рынков сбыта реализация побочных продуктов может принести значительные доходы. При этом не исключено, что для удо­влетворения требованиям, которые предъявляет потребитель к по­бочным продуктам, возникает необходимость в расширении этанольно - го завода и объединении его с цехами для производства побочных продуктов. В процессе ферментации может быть получен диоксид углерода вы­сокой чистоты. Для сбыта этого газа его необходимо очистить и ком - примировать в баллоны.

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.