БИОМАССА Как источник энергии

Непосредственное сжигание

Ф. Шафизаде1)

Процесс горения даже простых или гомогенизированных топлив оказывается довольно сложным, и для его описания требуются сведения из области физиче­ской химии, в частности о химической кинетике, тепло - и массопередаче, инже­нерной гидравлики и прикладной математики.

Трудность количественного описания процесса горения биомассы в значи­тельной степени обусловлена ее неоднородностью. Следует иметь в виду, что в нормальном состоянии потенциально «горючие» компоненты биомассы пред­ставляют собой твердые, органические вещества, которые при нагревании разла­гаются, в результате чего образуется смесь горючих летучих веществ и углисто­го вещества. Летучие вещества сгорают в газовом потоке, а углистое вещество-на топочной решетке. Таким образом эти два способа сжигания имеют различные химический механизм и кинетику.

Теплота сгорания (АН) органических соединений и топлив определяется ис­ходя из их полного сгорания в идеальных адиабатических условиях при темпе­ратуре 25°С. Однако на практике приходится учитывать изменение энтропии (AS) или потери энергии в результате превращения твердого топлива в газообразное:

AG = АН - Г AS,

Где AG-свободная энергия, ДЯ-энтальпия, Т - абсолютная температура н AS-энтропия. При этом часть теплоты сгорания рассеивается с продуктами сгорания. Таким образом, используемая энергия будет меньше рассчитанной для идеальных условий сгорания.

Следует заметить, что при полном сгорании органических веществ обра­зуются диоксид углерода и вода, не представляющие опасности для окружаю­щей среды, в то время как при неполном сгорании образуются углистые н зольные летучие частицы, дым, смолистый аэрозоль, а также неприятно пахну­щие и вредные газы с карбонилсодержащимн соединениями и моноксидом углерода.

U Fred Shafizadeh, Wood Chemistry Laboratory, Department of Chemistry, University of Montana.