Titlul lucrării: Energia biomasei și metodele de transformare a acesteia
Specializare: Energie
Descriere: Energia biomasei și metodele de transformare a acesteia Biomasa ca sursă de energie. Utilizarea energiei biomasei se realizează în trei direcții principale: arderea directă a biomasei de lemn din algele vegetale în atmosferă de aer; extracția biomasei provenite din surse de energie, cum ar fi biogazul și alcoolii; utilizarea căldurii eliberate din fermentare cu deșeuri organice gunoi de grajd rumegus și.
Mărime fișier: 102,5 KB
Lucrarea a fost descărcată: 6 persoane.
7. SURSE NEAR TRADIȚIONALE ȘI DE REÎNNOIRE A ENERGIEI
07. Energia biomasei și metodele de transformare a acesteia
Biomasa ca sursă de energie [1], [2, p. 106 # 150; 107, 110 # 150; 111]
biomasă # 150; acestea sunt tot felul de substanțe de origine vegetală și animală, produsele de activitate vitală a organismelor și deșeurilor organice generate în procesele de producție, consumul produselor și în etapele ciclului tehnologic al deșeurilor. Adică, pentru orice biomasă pot fi atribuite orice organice formate din cauza fotosintezei # 150; conversia energiei solare în energia chimică a plantelor, care ulterior poate fi transformată în energie termică când este arsă.
Reacția fotosintetică care apare în plantele verzi poate fi reprezentată schematic de către ecuație
Din ecuația este evident că în plante, ca urmare a interacțiunii dintre dioxidul de carbon și apă, se formează carbohidrați (de exemplu, glucoza) și se eliberează oxigen. Pentru a continua acest proces, sunt necesare dioxid de carbon și apă.
Utilizarea energiei biomasei se realizează în trei direcții principale:
# 150; arderea directă a biomasei (lemn, alge, plante) în atmosfera aerului;
# 150; extracția biomasei provenite din surse de energie, cum ar fi biogazul și alcoolii;
# 150; utilizarea căldurii eliberate în timpul fermentării cu deșeuri organice (gunoi de grajd, așternut, rumeguș etc.), pentru încălzirea serelor, serelor și a altor obiecte.
La arderea biomasei într-o atmosferă de aer, pot fi obținute până la 21,5 MJ de energie termică per 1 kg de material vegetal combustibil. Ca combustibil pentru arderea directă, lemnul este cel mai adesea folosit, dar deșeurile agricole, gunoi de grajd și deșeurile municipale solide sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă.
Metodele tradiționale de ardere directă a lemnului sunt foarte ineficiente. Eficiența sobelor de ardere a lemnului în diferite țări variază de la 10 la 30%. Pentru a îmbunătăți eficiența arderii directe a lemnului, s-au dezvoltat acum mai multe metode, cum ar fi ciclonul, arderea în pat fluidizat.
Biogazul este în principal derivat din deșeurile de culturi și animale. Deși nu este un transportator de energie de înaltă calitate, este utilizat în prezent, inclusiv pentru generarea de energie electrică. Alcoolul recuperat din deșeurile vegetale poate fi utilizat drept combustibil lichid și este, de asemenea, considerat un combustibil alternativ promițător pentru autovehiculele terestre.
Potențialul deșeurilor din complexul agroindustrial și așezările umane, capabil să fie transformat în energie la nivelul actual al tehnologiilor și echipamentelor, este echivalent cu generarea energiei electrice pentru 4 ... 5 mari centrale nucleare.
Metode și dispozitive pentru prelucrarea biomasei [1], [2, P. 109 # 150; 116], [2, p. 26 # 150, 93]
Printre metodele tehnologiei energetice de prelucrare a biomasei, termochemice, biochimice și agrochimice se pot distinge.
Metodele termochimice includ hidrogenarea, piroliza și gazificarea biomasei. Metodele biochimice includ bioconversia biomasei și agrochimice # 150; extracție.
piroliză # 150; procesul de transformare chimică a unor compuși organici în alte (descompunere) la o temperatură ridicată în absența unui oxidant.
Piroliza este utilizată pentru producerea de metanol (alcool), cărbune, precum și acid acetic, terebentină și un număr de alte produse. Ca material energetic inițial în procesul de piroliză, pot fi utilizați combustibili organici (cărbune, șisturi, turbă etc.), biobrike, etc.
Când sunt încălzite, carbohidrații pierd apă și dioxid de carbon. În procesul de piroliză, trei reacții apar simultan:
# 150; conversia gazului de apă (un amestec de gaz a cărui compoziție (mediu, vol.%) CO # 151; 44, N2 # 151; 6, CO2 # 151; 5, H2 # 151; 45)
Tipurile de produse obținute depind de condițiile de funcționare ale reactorului: temperatura și rata de creștere, compoziția materiei prime, etc. În cazul încălzirii lente, gazul, lichidul și cărbunele sunt produse în proporții egale. Pe măsură ce temperatura și durata timpului de încălzire cresc, randamentul de gaz crește, iar cu o scădere a temperaturii și un timp de încălzire mai scurt, se produc mai mult lichid și cărbune.
O fracție organică lichidă este o sursă potențială de ulei sintetic. Cu o prelucrare ulterioară, o fracțiune volatilă solubilă în apă care conține aproximativ 10% materie organică poate fi izolată de ea. Restul fracției lichide organice este o substanță insolubilă în apă, volatilă # 150; mase rășinoase de culoare neagră (gudron). Un alt produs principal # 150; cărbune de cenușă de mare capacitate cu o căldură de ardere mai mare de 23 MJ / kg.
Gazele, lichidele și cărbunele obținute ca urmare a pirolizei sunt separate și trimise consumatorilor adecvați.
gazeificarea # 150; proces de oxidare parțială la o temperatură ridicată (combustie) a biomasei sau a combustibilului solid de cărbune pentru a produce un combustibil gazos constând în principal din monoxid de carbon și hidrogen. La gazificarea deșeurilor de biomasă, se produce până la 70 ... 80% din gazele combustibile, în timp ce în gazificarea cărbunelui # 150; doar 20 ... 40%.
Gazeificarea se face într-un dispozitiv special # 150; gaz generator. Procesul de gazeificare include următoarele etape succesive: uscarea, cocsificarea și gazificarea adecvată a combustibilului. În zona de uscare, datorită căldurii gazului generator care părăsește generatorul de gaz, umiditatea inițială este evaporată de la combustibilul care intră în gazeificator.
În zona de cocsificare, la o temperatură de până la 800 ° C, fracțiunile gazoase ușoare sunt separate de combustibil, cel mai important fiind metanul. Combustibilul cocsat reacționează cu oxigenul conținut în aer (sau cu oxigen pur), formând dioxid de carbon și vapori de apă
În zona de gazeificare la o temperatură peste 900 ° C, dioxid de carbon și abur continuă să reacționeze cu carbon pentru a forma monoxid de carbon și hidrogen, care ard în mod activ gazele
Procesul de bioconversie # 150; producția de biogaz din deșeurile organice # 150; Este controlat fermentarea deșeurilor care implică bacterii anaerobe în absența sau lipsa de oxigen și lumină. Biogazul este un amestec de metan (circa 60 ... 65%) și dioxid de carbon (aproximativ 30%), precum și alte gaze conținute într-o cantitate substanțial mai mică de hidrogen, oxigen, hidrogen sulfurat, azot, monoxid de carbon.
Descompunerea anaerobă a biomasei este un proces în două etape. În prima etapă # 150; procesarea anaerobă # 150; bacteriile care formează acid afectează substanțele organice complexe și transformă compușii cu conținut molecular ridicat: grăsimi, substanțe proteice, carbohidrați # 150; în acizi organici simpli. A doua etapă # 150; fermentație # 150; este asociat cu transferul de acizi organici simpli în metan și dioxid de carbon. În acest stadiu, un alt tip de bacterii acționează # 150; metan-formare, pentru care acizii organici servesc ca mediu nutritiv.
Pentru a menține continuitatea fermentației, este necesar să se asigure un raport adecvat între bacteriile formate de acid și bacteriile care formează metan.
Intervalul de temperatură a fermentației metafetice (la temperaturi medii) de la 30 la 45 ° C, termofil # 150; de la 45 la 60 ° C. Durata procesului este de la 10 la 20 de zile.
Schema de proces tehnologic de obținere a biogazului din deșeurile organice folosind exemplul stației de biogaz "Luchki" Prohohorovsky, regiunea Belgorod, RF (Figura 7.1) [1].
Procesul de lucru este după cum urmează. Tocat lichide reziduale fabrica de carne de porc și gunoi de grajd pentru siloz alimentat într-un amestecător rezervor, și după amestecare în fermentatoare alimentate prin schimbătoare de căldură amplasate în stațiile de pompare.
Toate componentele sunt încălzite la 38 ... 39 ° C. Uzina de biogaz ar trebui să fie absolut impermeabilă, deoarece chiar și o cantitate mică de oxigen din exterior poate împiedica activitatea vitală a bacteriilor. Schema schematică a unei instalații tipice de biogaz este prezentată în Fig. 7.2. [2, Fig. 7.1].
Sub influența bacteriilor, menținând în același timp temperatura setată, se produc procese de acidificare și fermentare, ca rezultat al producerii biogazului. Biogazul este introdus în rezervoarele de stocare. Aceleași rezervoare sunt furnizate pentru fermentație și un amestec de componente organice din fermentatoare.
În procesele de pre-fermentare, procesul de fermentație este finalizat, gazul prin sistemul de răcire și purificare este alimentat la CHP bloc, iar produsul de fermentație (îngrășăminte biologice) # 150; în depozitul de îngrășăminte.
Valoarea calorică a biogazului în funcție de dioxid de carbon situat în acesta este de 20 ... 26 MJ / m 3. Nămolul produs în descompunerea anaerobă (produse de fermentație) are o valoare mult mai mare ca îngrășământ decât materialul organic original, deoarece conține un număr mare de azot.
Biogazificarea este, de asemenea, utilizată pentru prelucrarea complexă a deșeurilor municipale. Deșeurile solide urbane sunt pre-zdrobite. Acest lucru face posibilă separarea substanțelor organice de cele anorganice. Înainte de a fi încărcate în instalația de biogaz, deșeurile sunt amestecate cu substanțe nutritive și substanțe chimice (bicarbonat de sodiu NaHCO 3 fosfor), substanțe necesare pentru funcționarea normală a reactorului. Temperatura și presiunea sunt menținute constante în reactor, iar conținutul său este supus amestecării continue, ceea ce asigură o fermentare uniformă a substratului în ambele etape ale procesului. Biogazul rezultat este adesea contaminat cu alte gaze emise de deșeuri. Prin urmare, este supus purificării, iar restul substratului este separat în fracții lichide și solide. Lichidul poate fi readus în reactor pentru o prelucrare ulterioară, iar precipitatul solid, dacă este uscat la umiditate de 25%, are o valoare calorică de aproximativ 9 MJ / kg.
Metoda agrochimică de procesare a biomasei # 150; extracția de combustibili # 150; Procesul de obținere a combustibililor lichizi direct din biomasa plantelor sau animalelor. extracție # 150; o metodă de separare a amestecurilor solide sau lichide pe baza tratării acestora cu diferiți solvenți (extractori) în care componentele amestecului se dizolvă inegal. În acest caz, produsele obținute în acest fel (uleiuri, terebentină, colofoniu etc.) pot fi considerabil mai valoroase decât combustibilul lor prin proprietățile lor chimice.
Producerea de alcooli din biomasa biomasei [2, p. 116 # 150; 119]
Valoarea practică ca combustibil (cel mai adesea # 150; motor) au alcooli metil (metanol) și etil (etanol).
Metanolul este cel mai adesea obținut prin distilarea uscată (piroliză) a celulozei din lemn de foioase. De asemenea, poate fi obținut din deșeuri care conțin un procent ridicat de celuloză (de ex. Hârtie de deșeuri). Costul metanolului depășește costul benzinei cu aproximativ 60%. Totuși, odată cu extinderea producției, alcoolul este mai ieftin.
Etanolul este produs în principal prin fermentarea trestiei de zahăr, a amidonului și a celulozei. Există mai multe modalități de a obține:
# 150; fermentarea directă utilizând zahărul conținut, de exemplu, în trestia de zahăr;
# 150; prin hidroliza acidă a celulozei cu derivarea zahărului, care este apoi transformată prin fermentare în etanol;
# 150; prin transferul de hidrocarburi în glucoză și apoi prin fermentare # 150; în etanol.
Fermentarea zaharurilor are loc în funcție de reacție
Începutul teatrului pe care suntem obișnuiți și trebuie considerat un semn al dezghetului. Celebrul douăzeci de congres al CPSU a transformat întreaga țară prin condamnarea cultului personalității și transformarea teatrului. Apariția teatrului orientat spre drama modernă și încercarea de a înțelege ce se întâmplă astăzi a fost doar o chestiune de timp.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: