Биоэнергия: технология, термодинамика

ТЕРМИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ

Большое число различных схем обогащения биомассы с получением полезного топлива затрудняет подбор типичных расчетов. Все же мы выбрали два примера расчетов — один, приводящий к получению высо­кокалорийного газа, а другой — к получению жидкого топлива (мета­нола) . Хотя в приводимом источнике [И] даются расчеты, основанные как на кредитах с низким ссудным процентом, получаемых от местных органов управления и т. д., так и на частном финансировании, мы приня­ли второй источник финансирования с целью показать жизнеспособность предложенных проектов. Для обоих процессов была взята дешевая дре­весина стоимостью 1 долл/ГДж.

Газификация. В процессе газификации используется стружка свеже - срубленной древесины, которая высушивается и тонко измельчается. Затем высушенная биомасса подается через загрузочный бункер в гази­фикатор с кипящим слоем, работающий при давлении 35,15 кг/см2. Смесь, содержащая 98 % кислорода (из криогенного сепаратора), нагре­вается до 321 °С и подается с паром в газификатор. Степень превращения сырья принимается равной 98 % при времени нахождения смеси в реак­торе 30 мин. Газ, выходящий из газификатора, очищается от примесей в циклонном сепараторе и возвращается в псевдосжиженный слой. Диоксид углерода и соединения серы удаляются путем пропускания их через соответствующие адсорбенты, а газ направляется в трубчатый реактор, где происходит реакция перемещения связей и образование метана из оксида углерода и водорода.

Перемещение связей: Н20 + СО -+Н2 + С02.

Образование метана: ЗН2 + СО -+СН4 + Н20.

После дальнейшего фракционирования синтетический натуральный газ (СНГ) высушивается и сжимается. Упрощенные экономические расчеты, приведенные в таблице 42, показывают, что капитальные вло­жения — наиболее важный компонент издержек. Стоимость производ­ства СНГ из древесины в 2 раза выше, чем из угля, вследствие более высоких капитальных затрат, а также различий в размерах предприятий, работающих на древесном сырье и на угле. Предприятия, работающие на древесном сырье, в 7—40 раз крупнее, чем эквивалентные предприятия, работающие на угле.

Метанол из древесины. Производство метанола [14] было разрабо­тано фирмой ’’Кемикл Системз Инкорпорейтед”. Древесина сначала гази­фицируется, как указывалось выше, а газы после частичного удаления влаги реагируют в высокотемпературном преобразователе с получением более благоприятного соотношения Н2/СО для последующего синтеза метанола. Газ, очищенный от серы, охлаждается, высушивается и при охлаждении сепарируется с получением обогащенных потоков СО и Н2 в соотношении 2:1. Синтез проводится в реакторе со слоем псевдоожижен­ного материала, где происходит конденсация метанола. Упрощенные ра­счеты процесса даны в таблице 43. Стоимость метанола при использова­нии этого метода была выше (273 долл/т, 1979 г.), чем цена на метанол в США в 1983 г. (примерно 240 долл/т).