Технические науки/5. Энергетика

Китач Е.И.

Криворожский коксохимический техникум НМетАУ

КОМПЛЕКСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ

ОТХОДОВ БИОМАССЫ

Теоретические основы переработки биомассы, органических отходов сельского хозяйства и промышленности изучены достаточно подробно и при переходе к практическому применению основная задача состоит в разработке малозатратных процессов и технологий, позволяющих получать энергию с низкой себестоимостью, способную конкурировать с энергией из ископаемых видов топлива.

В целом, при использовании биомассы как топлива решается ряд проблем:

- энергетическая – частичная замена первичного ископаемого топлива биотопливом, органическими отходами или продуктами их переработки позволяет существенно снизить расход ископаемого топлива;

- экономическая – замена дорогостоящего первичного ископаемого топлива более дешевым и доступным, которая основана на использовании местных ресурсов и требует минимальных транспортных расходов и относительно невысоких капитальных затрат;

- экологическая – в результате использования биомассы происходит снижение эмиссии СО₂ в атмосферу, переработка отходов биомассы позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды, возникающее при их простом складировании и естественном разложении;

- социальная – занятость населения для сбора и переработки органических отходов, эксплуатации и обслуживания оборудования.

Одним из наиболее эффективных направлений при использовании биомассы является ее термическое разложение с получением пиролизного газа и углистого остатка. Пиролизный газ далее используется в качестве топлива для получения тепловой энергии, а углистый остаток можно использовать в виде твердого топлива, активировать либо газифицировать. Продуктом активации является активированный уголь, а в процессе газификации используется весь тепловой потенциал углистого остатка для получения генераторного газа, который может быть использован для питания двигателя внутреннего сгорания. Основным достоинством такой переработки является возможность использования отходов биомассы совместно с первичным топливом в имеющихся агрегатах без их существенной реконструкции.

На кафедре промышленной теплоэнергетики НМетАУ разработана технология комплексной переработки биомассы с получением пиролизного газа и углистого остатка и создана пилотная установка. Выполнены исследования, позволяющие моделировать следующие этапы технологии: окислительный пиролиз биомассы в плотном слое, утилизация физической и химической энергии пиролизного газа, активация или газификация углистого остатка.

Отличительной особенностью разрабатываемой технологии является:

- автотермичность процесса термоокислительного пиролиза, что позволяет создавать автономные установки по переработке биомассы и ее отходов непосредственно в местах ее образования;

- относительно низкие температуры процесса пиролиза (500 – 600 ºС), что обусловлено слабоокислительной атмосферой в теплогенераторе;

- практически полное использование биомассы и ее отходов за счет комплексного использование всех продуктов пиролиза.

Варианты реализации комплексной технологи переработки биомассы представлены на рисунке.

Схема а) показывает способ получения из биомассы и ее отходов тепловой энергии в виде высокотемпературных продуктов сгорания и коксового остатка – древесного угля, который может быть активирован непосредственно в пиролизере.

Схема б) показывает способ получения из биомассы и ее отходов тепловой энергии и генераторного газа, который подается в двигатель внутреннего сгорания (ДВС), подключенный к электрогенератору. В этом варианте производится тепловая и электрическая энергия.

Оба варианта предполагают полное использование биомассы и ее отходов, с возможностью частичной замены природного газа в технологическом агрегате.

Опытная установки термоокислительного пиролиза мощностью 70 кВт по исходной биомассе позволила получить общий КПД процесса 90 – 95 %, из которых КПД выработки тепловой энергии составляет 45 %. Получаемый пиролизный газ обладает теплотворной способностью 16 МДж/кг.

Технология позволяет эффективно утилизировать различные отходы биомассы: лузга подсолнечника, гречневая и рисовая шелуха, скорлупа ореха, древесная стружка, опилки и т.д.

Литература:

1. Михалев А. В. К вопросу об использовании древесных гранул(пеллет) в качестве топлива для коммунальных котельных /А. В. Михалев, С. Н. Кузьмин, Р. Л. Истомин, В. В. Коняхин, А. П. Акользин, Н. Б. Кондуков // Энергоэффективность: опыт, проблемы, решения. – Выпуск 1–2. – 2004. – С. 91–94.

2. Гелетуха Г. Г. Обзор современных технологий получения жидкого топлива из биомассы быстрым пиролизом. Часть 2 / Г. Г. Гелетуха, Т. А. Железная // Экотехнологии и ресурсосбережение. – № 3. –2000. – С. 3–11.

3. Пат. України № 47212А від 17.06.2002 МПК7 F23G7/00. Спосіб переробки відходів біомаси / Губинський М. В., Шишко Ю. В.,Усенко А. Ю.; заявник та власник патенту Губинський М. В. –№ 2001096201; заявл. 10.09.2001; опубл. 17.06.2002, Бюл. № 6, 2002 р.

4. Левин Э. Д. Теоретические основы производства древесногоугля / Э. Д. Левин. – М. : Лесная промышленность, 1980. – 152 с.

5. Тодес О. М. Аппараты с кипящим зернистым слоем : Гидравлические и тепловые основы работы / О. М. Тодес, О. Б. Цитович. –Л. : Химия, 1981. – 296 с.