Энергия из древесных отходов
Энергетическое использование древесной биомассы и древесных отходов в качестве альтернативы традиционным видам топлива. Технология получения энергии из древесных отходов. Применение разных методов сжигания древесных отходов для производства энергии.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.01.2017 |
Размер файла | 132,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Энергия из древесных отходов
В последние годы во всем мире энергетическое использование древесной биомассы и, в частности, древесных отходов, рассматривается как желанная альтернатива традиционным видам топлива. Это связано с тем, что древесные отходы являются CO2 -нейтральными, имеют низкое содержание серы, относятся к возобновляемым источникам энергии. Все это привело к тому, что технологии получения энергии из древесных отходов в последние годы развиваются и совершенствуются. Основными технологиями являются: Сжигание, Быстрый пиролиз и Газификация.
Сжигание
древесный отход топливо энергия
Сжигание древесных отходов базируется на нескольких методах сжигания, в том числе:
Прямое сжигание,
Сжигание в кипящем/циркулирующем слое,
Газификация/Сжигание газов во вторичной камере сгорания,
Сжигание пылевидного топлива.
Прямое сжигание происходит в топках с горизонтальной, конусообразной, наклонной или подвижной колосниковой решеткой. Данный метод используется в водогрейных котлах и печах малой мощности (менее 20 МВт) для сжигания древесного топлива, в том числе с высокой влажностью: кусковых и длинномерных отходов, щепы, коры, опилок, топливных брикетов и гранул и т.д. Для автоматизированного сжигания измельченных отходов также используются трубчатые горелки со шнековой подачей. Обычное использование тепла - для сушки древесины в сушильных камерах, в водогрейных котлах для обогрева производственных и/или жилых помещений. Для выработки электрической энергии отходы сжигаются в паровом котле с последующим использованием пара в паровой турбине. Эта технология имеет низкий электрический к.п.д. порядка 8-13% (для мини-ТЭЦ мощностью 600-1000 кВт), который повышается благодаря использованию более совершенных методов сжигания, таких как сжигание в кипящем/циркулирующем слое или сжигание пылевидного древесного топлива. Однако эти методы используются в электростанциях мощностью не менее 5 МВт, строительство которых требует больших капитальных затрат. Недостатком этого метода является низкая эффективность и высокий уровень эмиссии отходов горения в дымовых газах.
Сжигание в кипящем/циркулирующем слое позволяет достичь большей эффективности и экономичности за счет почти 100%-го сгорания топлива при меньшем уровне эмиссии отходов горения по сравнению с прямым сжиганием. При использовании данного метода измельченное древесное топливо подается в «кипящий» слой, созданный путем продувания воздуха или газа через слой инертного материала, например, песка. Количество инертного материала существенно больше количества топлива, поэтому процесс горения протекает стабильно с высокой эффективностью. В зависимости от скорости продувки частицы инертного слоя остаются в нем или же выносятся из слоя вместе с продуктами горения и собираются с помощью циклонов, после чего возвращаются в кипящий слой (метод циркулирующего слоя). Метод сжигания в кипящем слое используется в коммерческих или муниципальных котельных и ТЭЦ в диапазоне мощностей от 5 до 600 МВт для получения электрической и тепловой энергии. Дополнительным достоинством данного метода является возможность сжигания различных видов топлива (всего до 70 видов), включая низкосортный уголь, торф, твердые бытовые отходы, отходы ЦБК и т.д.
Газификация/Сжигание газов во вторичной камере сгорания (газогенераторная топка) представляет собой двухэтапный процесс. На первом этапе топливо подается шнековым питателем на наклонную решетку в первичной камере (предтопке), где оно нагревается до такой температуры, при которой происходит процесс газификации. Перегретый и смешанный со вторичным воздухом древесный газ сгорает во вторичной камере практически без остатка. Продукты сгорания используются в котле или печи для получения горячей воды, пара или воздуха. В когенерационном режиме пар может использоваться в паровой турбине для получения электроэнергии. Диапазон мощностей систем сжигания такого рода от 150 кВт до 30 МВт. Недостаток - высокая стоимость.
Сжигание пылевидного топлива осуществляется с помощью специальных горелок, предназначенных для сжигания древесной пыли, образующейся в процессе производства или в результате измельчения древесных отходов в пыль. Весь процесс от исходных древесных отходов, измельчения в пыль с влажностью порядка 8%, подачи и сжигания пыли - полностью автоматизирован. Получение энергии с использованием только древесной пыли используется достаточно редко; обычно это топливо используется в котельных или ТЭЦ, работающих на пылевидном угле и/или торфе. Стоимость комплектного оборудования для сжигания древесной пыли также высока.
Быстрый пиролиз
Быстрый пиролиз представляет собой процесс, при котором сухие (<10% влажности), измельченные в порошок древесные отходы, включая опилки, кору и т.д., быстро нагреваются в кипящем слое инертного материала внутри реактора до температуры 450 - 500 °С при отсутствии воздуха. Продуктами пиролиза являются частицы древесного угля, неконденсирующийся газ, конденсирующиеся пары и аэрозоли. Частицы древесного угля отделяются в циклоне, а летучие вещества подвергаются быстрому охлаждению, в результате которого образуется жидкость - синтетическое жидкое топливо (пиротопливо), поступающее в накопительный резервуар.
Пиролизный газ сжигается в горелке реактора, однако, этого тепла недостаточно для поддержания процесса. Поэтому требуется дополнительный источник тепла, например, природный газ. Основной продукт пиролиза - синтетическое жидкое топливо (пиротопливо) - имеет калорийность, составляющую примерно 55% от калорийности дизельного топлива. Используется путем сжигания в газотурбинных установках (ГТУ) или дизельных двигателях. Несмотря на высокую эффективность и удобство использования жидкого синтетического топлива, отсутствие отходов, пиролиз только недавно вышел из стадии исследований и опытных разработок (максимальная производительность действующей пилотной установки составляет 10 тонн в сутки), что обусловливает высокую стоимость используемого оборудования.
Газификация
Газификация представляет собой процесс высокотемпературного превращения древесины (и других видов биомассы, а также угля и торфа) при нормальном или повышенном давлении в газ, называемый древесным или генераторным газом, а также небольшое количество золы, в специальных реакторах (газогенераторах) с ограниченным доступом воздуха или кислорода. Генераторный газ имеет температуру 300 - 600 °С и состоит из горючих газов (CO, H2, CH4 ), инертных газов (CO2 и N2 ), паров воды, твердых примесей и пиролизных смол. Из 1 кг древесной щепы получают около 2.5 Нм3 газа с теплотой сгорания 900 - 1200 Ккал/Нм3. Эффективность газификации достигает 85-90%. Благодаря этому, а также удобству применения газа, газификация является более эффективным и чистым процессом, чем сжигание.
В зависимости от реализованного процесса существуют различные типы газогенераторов: с восходящим потоком газа (П - прямой процесс), с нисходящим потоком газа (О - обращенный процесс), в циркулирующем кипящем слое (ЦКС). Используемый процесс, давление получаемого газа, содержание в нем примесей и пиролизных смол, наличие систем охлаждения и очистки газа определяют следующие применения генераторного газа.
Применения генераторного газа |
|||||
Тип |
Давл. |
Очистка |
Мощность |
Применение |
|
П |
Атм. |
Сухая |
0.2-6.4 |
Сжигание генераторного газа для получения тепловой энергии, которая используется в теплогенераторах, сушилках, печах, котлах |
|
П |
Атм. |
Без очистки |
5-15 |
Сжигание генераторного газа для получения горячего воздуха, вращающего турбину для выработки электрической энергии |
|
П |
Пов. |
Электро- или каталитическая |
0.4-3.5 |
Сжигание генераторного газа в газовых турбинах и двигателях внутреннего сгорания для выработки электрической энергии |
|
О |
Атм. |
Без очистки |
0.005-5 |
Сжигание генераторного газа для получения тепловой энергии, которая используется в теплогенераторах, сушилках, печах, котлах |
|
О |
Атм. |
Сухая, мокрая |
0.04-0.5 |
В газопоршневых двигателях или в смеси с дизельным топливом в дизельных двигателях для выработки электрической энергии |
|
О |
Пов. |
Сухая, мокрая, каталитическая |
0.03-1 |
Сжигание генераторного газа в газовых турбинах для выработки электрической энергии |
|
ЦКС |
Атм. |
Сухая, мокрая |
5-35 |
Сжигание генераторного газа в печах, водогрейных и паровых котлах для выработки тепловой и электрической энергии |
|
ЦКС |
Атм. |
Без очистки |
10-60 |
Совместное сжигание генераторного газа с другими видами топлива (углем, газом, мазутом) в действующих электростанциях |
|
ЦКС |
Пов. |
Сухая |
8-32 |
Сжигание генераторного газа в газовых турбинах для выработки электрической и тепловой энергии |
Как следует из сравнения, наиболее подходящей технологией получения электро- и тепловой энергии из древесных отходов для малых и средних предприятий, а также небольших городов и поселков, использующих котельные на жидком топливе, является процесс газификации в Газогенераторах древесных отходов в составе Газогенераторных электростанций и Газогенераторных тепловых станций.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
История создания автомобильных двигателей, работающих на этиловом спирте. Особенности производства биогаза из листьев, навоза и пищевых отходов. Выращивание водорослей в США для получения биотоплива. Изготовление этанола из древесных опилок в России.
презентация [601,4 K], добавлен 12.02.2014Использование энергии биомассы для получения альтернативных видов моторных топлив для двигателей внутреннего сгорания, их преимущество; технология производства биогазов, биоэтанола и биодизеля из сельскохозяйственных и бытовых отходов; зарубежный опыт.
контрольная работа [479,8 K], добавлен 16.01.2011Исследование технологических процессов производства тепловой и электрической энергии с использованием древесного топлива. Характеристика технологии высокоэффективной энергетической утилизации твердых отходов методом сверхкритических флюидных технологий.
статья [20,3 K], добавлен 09.11.2014Преимущества технологии термоудара. Пиролизная установка по переработке угля. Системы очистки воды. Переработка твердых бытовых отходов (биогаз). Проблема ограничения эмиссии метана в атмосферу из свалок бытовых отходов. Установка по уничтожению мусора.
реферат [949,6 K], добавлен 01.07.2011Биогаз, сырье для получения биотоплива. Достоинства получения топлива из органических отходов. Комплексное использование биогазовой установки. Способ сбраживания биомассы в промышленных реакторах. Схема бокса для ферментации. Торговая марка Zorg Biogas.
презентация [1,2 M], добавлен 15.12.2015Место ядерной энергетики среди других источников энергии. Характеристика последовательности производственных процессов ядерного цикла, добыча топлива, производство электроэнергии, удаление радиоактивных отходов. Обогащение урана и изготовление топлива.
реферат [42,3 K], добавлен 09.12.2010Понятие альтернативной энергии: биогаз, биодизель и другие углеводороды, полученные в результате переработки биомассы. Сбраживание биомассы и получение в результате жизнедеятельности бактерий биотоплива и побочных продуктов (удобрений, витаминов).
реферат [13,8 K], добавлен 14.05.2009Доля альтернативных источников энергии в структуре потребления РФ. Производство биогаза из органических отходов. Технический потенциал малой гидроэнергетики. Использование низкопотенциальных геотермальных источников тепла в сочетании с теплонасосами.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 20.08.2014Cнижение отходов - одна из самых больших проблем, стоящих перед перерабатывающими отраслями промышленности. Сущность пинч-технологии. Вычерчивание составных кривых, использующихся для решения задачи минимального потребления энергии в данном процессе.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 05.12.2013Классификация альтернативных источников энергии. Возможности использования альтернативных источников энергии в России. Энергия ветра (ветровая энергетика). Малая гидроэнергетика, солнечная энергия. Использование энергии биомассы в энергетических целях.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.07.2012