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).

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-

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

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

Древесина f"'

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.