Биогаз – возобновляемый источник энергии
Биогаз как вещество, получаемое в результате водородного или метанового брожения биомассы, эффективный вид топлива. Общая характеристика основных принципов производства биогаза. Знакомство с особенностями применения биогаза в когенерационных установках.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 19.02.2019 |
Размер файла | 1,8 M |
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/
Биогаз - возобновляемый источник энергии
В настоящее время неуклонно расширяется потребление природных ресурсов и важное место занимают возобновляемые источники энергии. Одним из таких ресурсов является биогаз. Биогаз - вещество, получаемое в результате водородного или метанового брожения биомассы. Данный вид топлива актуален для предприятий (животноводческие фермы, скотобойни, и т.д.) с постоянным большим количеством отходов - биомассой.
Принцип производства биогаза
Биомасса (отходы или зелёная масса) периодически подаются с помощью насосной станции или загрузчика в реактор. Реактор или метантанк представляет собой подогреваемый и утепленный резервуар, оборудованный миксерами.
Конструктивно реактор представляет собой цилиндрический или реже прямоугольный резервуар, который может быть полностью или частично заглублён в землю. Днище реактора имеет значительный уклон к центру. Кровля метантенка может быть или плавающей или жёсткой. В метантенках с плавающей кровлей снижается опасность повышения давления во внутреннем объёме.
Стройматериалом для промышленного резервуара чаще всего служит железобетон или сталь с покрытием. В малых установках иногда используются композиционные материалы. В реакторе живут полезные бактерии, питающиеся биомассой. Продуктом жизнедеятельности бактерий является биогаз. Для поддержания жизни бактерий требуется подача корма, подогрев до 35-38 °С и периодическое перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), затем проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор). Реактор работает без доступа воздуха, герметичен и неопасен.
Сверху в реактор по трубе поступает осадок и активный ил. Для ускорения процесса брожения метантенк подогревают, а содержимое перемешивают. Подогрев осуществляется водяным или паровым радиатором. В условиях отсутствия кислорода из органических веществ (жиров, белков и т. д.) образуются жирные кислоты, из которых при дальнейшем брожении образуется метан и углекислый газ.
Сброженный ил высокой влажности удаляется из нижней части метантенка и направляется на сушку (например, иловые площадки). Образовавшийся газ отводится через трубы в кровле метантенка. Из одного кубического метра осадка в метантенке получается 12--16 кубометров газа, в котором около 70 % составляет метан.
Рис. 1. Применение биогаза в когенерационных установках
Для сбраживания некоторых видов сырья в чистом виде требуется особая технология. Например, спиртовая барда (отход производства этилового спирта) перерабатываются с использованием химических добавок. Для кислой меласной барды используется щелочь. Возможна переработка этих же субстратов по одностадийной технологии без химических добавок, но при коферментации (смешивании) с другими видами сырья, например, с навозом или силосом.
Факторы, влияющие на процесс брожения: температура, влажность среды, уровень рН, соотношение C : N : P, площадь поверхности частиц сырья, частота подачи субстрата, замедляющие вещества, стимулирующие добавки, температура.
Метановые бактерии проявляют свою жизнедеятельность в пределах температуры 0-70оС. Если температура выше они начинают гибнуть, за исключением нескольких штаммов, которые могут жить при температуре среды до 90оС. При минусовой температуре они выживают, но прекращают свою жизнедеятельность. В литературе как нижнюю границу температуры указывают 3-4оС.
Сравнение с другими видами топлива приведено в таблице 1.1
Таблица 1.1. Сравнение биогаза с природным газом, пропаном и метаном
Биогаз можно конвертировать в тепловую и электрическую энергию, использовать в двигателях внутреннего сгорания для получения синтез-газа и искусственного бензина.
Рис. 2. Потоки движения биогаза для получения электрической энергии
Биогаз является эффективным видом топлива для когенерационных установок.
Когенерация -- это процесс совместного производства электрической и тепловой энергии внутри одного устройства, как правило теплового двигателя.
Электрическая энергия получается в результате преобразования тепловой энергии топлива в механическую работу - вращение ротора электрогенератора. Тепловая энергия получается за счёт эффективной утилизации попутного тепла, которое затем преобразуется в теплоносители - горячую воду и пар. В результате практически полного использования термодинамического потенциала топлива, достигаются наивысшие показатели суммарного КПД, которые недоступны технологиям раздельного производства энергии.
Рис.3. Когенерационная установка.
При плотности 1,2 кг/мі биогаз несколько легче воздуха, поэтому при утечке биогаз не будет собирается возле пола или в углублениях как тяжелый пропан, а при подъеме вверх он будет быстро смешиваеться с воздухом, благодаря чему уменьшается вероятность возгорания и взрыва. Также температура возгорания 700?С является преимуществом с точки зрения безопасности эксплуатации. В биогазе присутствует балластный газ CO2, благодаря чему он имеет очень узкие пределы воспламенения, а это значит, что он горит лишь, когда частица газа в смеси газ-воздух составляет 6-12%.
В сравнении с биогазом природный газ, пропан и метан имеют существенно более широкие пределы воспламенения, из чего следует, что биогаз имеет гораздо меньший риск опасности. Биогаз определенно займет свою нишу как возобновляемый источник энергии, причем в промышленных масштабах. Это касается не только заводов по производству жидкого или газообразного биотоплива, но и использование, например, в автомобильной технике. Одна из самых важных проблем использования биотоплива это сроки окупаемости данных установок при первоначально высокой стоимости (а также получение лицензии на данный род деятельности) и т.д. В России использование свалочного газа весьма проблематично, так как мало в каких городах присутствует сортировка мусора, в отличие от Финляндии, где эта технология процветает.
Список используемых источников
водородный топливо метановый
1.Соколов М. М. Использование возобновляемых и нетрадиционных источников энергии: учебн. пособие / М. М. Соколов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2015. - 116 с. ISBN
2.Климов, Г. М. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии для получения теплоты в системах теплоснабжения (свалочный биогаз, экологические проблемы использования) / Г. М. Климов. - Нижний Новгород : ННГАСУ, 2013. - 52 с.
3.Климов, Г. М. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии для получения теплоты в системах теплоснабжения (биогаз из различных 110 видов биомассы) / Г. М. Климов. - Нижний Новгород : ННГАСУ, 2013. - 37 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Биогаз как газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы. Процесс производства биогаза, его достоинства и недостатки. Принцип работы биогазовой установки. Проблемы и перспективы использования альтернативных источников энергии в Украине.
реферат [401,5 K], добавлен 04.04.2013Основные источники топлива и современные проблемы энергетики. Способы использования биомассы. Оборудование для производства биогаза. Биоконверсия растительного сырья. Методы газификации и типы газификаторов. Производственные схемы получения биогаза.
реферат [692,6 K], добавлен 25.04.2012Информация о предприятии сахарного производства и описание ТЭЦ. Поверочный расчет и тепловой баланс котла. Технология выработки биогаза из жома. Определение процентного содержания природного газа, биогаза и смеси. Использование биогаза для когенерации.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 27.10.2011Понятие 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 14.05.2009Понятие и химический состав биогаза, его главные свойства и характеристики, исторические корни и этапы технологии. Преимущества использования биогазовой установки, ее энергетическая эффективность и значение. Оценка пригодности субстрата для брожения.
реферат [39,2 K], добавлен 11.12.2013Доля 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 20.08.2014Биогаз, 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 15.12.2015Преимущества 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 01.07.2011Анализ методов и перспектив использования твёрдых бытовых отходов в системах энергоснабжения. Добыча и утилизация свалочного газа. Технико-экономическое сопоставление вариантов энергоснабжения. Оптимизация работы установки по обогащению биогаза.
дипломная работа [719,7 K], добавлен 01.03.2009Экономия энергии как эффективное использование энергоресурсов за счет применения инновационных решений. Знакомство с особенностями применения современных энергосберегающих технологий в строительстве. Общая характеристика альтернативных источников энергии.
курсовая работа [35,3 K], добавлен 27.03.2019