Производство твердогобиотоплива. Технологические и природоохранные ограничения при производстве топлива . Машины и оборудование для производства топлива
ПРОИЗВОДСТВО ТВЕРДОГО БИОТОПЛИВА. Разделение биомассы в лесу, технологические и природоохранные ограничения при производстве топлива. Распределение древесной биомассы Лесное хозяйство обычно имеет дело с ликвидной древесиной ( сырье для бумаги, традиционные дрова), не уделяя внимания отходам рубки. Для энергетики же это очень ценное сырье. Распределение древес ной биомассы и энергетический потенциал отходов рубки основательно изучен в Финляндии.видно, что верхушки, ветки, пни и корни образуют очень важную часть биомассы дерева. Использование традиционных дров в энергетических целях начало сокращаться. Тому несколько причин – минимальный диаметр дерева, используемого в целлюлозной и деревообрабатывающей промышленности, уменьшился, то же сырье используют для производства плит и древесного угля, появились и другие возможности обработки тонкомерного сырья. Поэтому энергетикам приходится изыскивать альтернативные возможности, из них наиболее перспективная – использование отходов рубки. Возможность получить древесное топливо возникает при осветлении молодняка, в еще больших количествах – при рубках прореживания и возобновления. Данные по южной Финляндии показывают (см. Таблица 3.1),
что за время оборота рубки можно собрать отходов 155 – 300 м3 /га. Хотя важную часть биомассы дерева составляют корни и пни, их сбор до сих пор не был целесообразным из-за высоких затрат энергии. Исследования последних лет в Финляндии показали, что они могут быть все-таки важным дополнением к традиционным древесным ресурсам. Данные по теплоте сгорания пней представлены на Рис. 3.2. Энергосодержание пней с 1 га оценивается величиной 140 – 160 MВт⋅ч
|
|
|
Технологические и природоохранные ограничения при производстве топлива В последние годы при производстве древесного топлива стали обращать внимание на потери минеральных веществ, вызванной вывозом биомассы из леса. 46 Поскольку распределение минеральных веществ в разных частях дерева различно, выбором технологии можно влиять на их потери. Датские данные об этом представлены в таблице (см. Таблица 3.2). Из таблицы видно, что если отходы рубки перед измельчением высушить и дать этим возможность осыпаться листьям и хвое, потери минеральных веществ значительно сократятся. Дополнительная компенсация потерь – вернуть золу обратно в лес. Древесная зола содержит в малых дозах тяжелые металлы (Cd 0 – 0,08 г/кг золы, Pb 0,02 – 0,6 г/кг) и это не позволяет возвращать золу в лес в больших количествах. Желательно отвозить золу туда, где были собраны отходы рубки.
Производство улучшенногобиотоплива.
|
|
|
Биотопливо – это топливо, состоящее из биомассы. Биомасса – это биологический материал с измененным химическим составом. Примеры биомассы: древесина, кора, солома, тростник, сельскохозяйственные культуры (остатки урожаев пшеницы) и т.д. С химической точки зрения биотопливо состоит из углерода, кислорода и водорода в примерной пропорции соответственно 50%, 6% и 44 %. С технологической точки зрения биотопливо состоит из воды, сгораемой части и несгораемого остатка, золы. На сегодняшний день в мире признана следующая классификация биотоплива: - Дрова - Щепа - Опилки - Гранулы - Брикеты - Древесная пыль - Торф - Мусор - Топливо на основе с/х культур.
Характеристики гранул и брикетов.
Из перечисленных групп биотоплива гранулы, брикеты и древесная пыль называются производителями "улучшенным" или "рафинированным" топливом из биомассы (refinedbiomassfuels). Это означает, что они были получены путем переработки и в результате обладают улучшенными свойствами по сравнению с любым другим биотопливом. Именно поэтому гранулы и брикеты заслужили такую высокую популярность в Европе и мире. Брикеты и гранулы производятся чаще всего из отходов хвойных (мягких) пород, образующихся при лесопилении, деревообработке, производстве мебели и т.д. При необходимости эти отходы измельчаются, а затем прессуются в 7 раз. О технологии производства см. пункты 4 и 5. Основные преимущества рафинированного биотоплива в сравнении с биомассой:
— Меньший объем на единицу энергии, чем у обычного биотоплива
— Улучшенные качества по влажности, весу на единицу объема, структуре, калорийности и зольности
— Могут храниться дольше без всякого обслуживания
— Отсутствие риска слипания топлива и т.д.
|
|
|
Технология производства гранул.
Гранулы производятся путем прессования древесных отходов очень мелкой фракции. Для того, чтобы получить такую фракцию, сырье требует предварительной обработки. Глубина первоначальной обработки зависит от свойств сырья. Идеальным сырьем для производства гранул является сухая стружка, остающаяся на мебельных фабриках - для такого сырья необходим самый минимальный перечень оборудования. Таким же хорошим сырьем являются сухие опилки (до 12% влажности). Из этого сырья получаются великолепные по качеству гранулы, востребованные на любом европейском рынке. Если же сырьем служат более влажные (13 - 55%) опилки, щепа, стружка, то для их переработки в гранулы/брикеты необходимо первоначальное подсушивание - до 12%.
Технология производства брикетов.
Технология брикетирования на сегодняшний день менее развита и менее распространена, но и более проста. В Европе существует несколько не очень крупных компаний производителей оборудования. В целом производственная цепочка схожа с производством гранул, однако объемы производства обычно не превышают 500 - 800 кг/час и при производстве брикетов обычно используют сухое размельченное сырье. Такие линии обычно монтируются на мебельных и т.п. производствах. Брикетированное топливо, по нашему мнению, может в скором времени стать достаточно популярным на внутреннем российском рынке, тогда как гранулы первого класса еще долгое время будут преимущественно экспортным продуктом.
Экологически чистый вид топлива.
Биоэнергия не способствует изменению климата посредством выброса в атмосферу углекислого газа и других "парниковых газов". Количество веществ, выделяемых и потребляемых в процессе роста и фотосинтеза растений примерно сопоставимо с количеством таких же веществ, выделяемых и поглощаемых в процессе сгорания или природного разложения материалов.Выбросы диоксида серы и оксида азота являются основными составляющими в процессе окисления воздуха, вод и грунта. Но поскольку в биотопливе содержится небольшое количество серы, то в процессе сгорания биомассы подобные загрязняющие вещества практически не образуются и не выделяются. Даже те небольшие объемы выбросов, которые имеют место, являются естественным звеном природного цикла, поскольку эти вещества в любом случае выделяются при перегнивании древесины.Концентрация тяжелых металлов в биомассе так же незначительна, следовательно, сгорание биотоплива не приводит к их выделению и концентрации. Если биотопливные золы переработаны в лесные или сельскохозяйственные земли, то использование биотоплива не влечет за собой изменений в вечном круговороте веществ в природе, происходящие при этом процессы находится в рамках обычных природных процессов роста-разложения.
Сфера применения гранул и брикетов.
Можно выделить несколько сфер применения гранул и брикетов.Гранулы первого класса используются в первую очередь в небольших и средних котлах, печах и каминах (до 1 МВт). Причем для использования гранул подходят как специализированные котлы, так и жидкотопливные котлы, оснащенные специализированным сжигателем для гранул (сжигатель для гранул может использоваться вместо исчерпавшей свой ресурс жидкотопливной форсунки/горелки или устанавливаться на новый котел - см. пункт 10). В Европе системы отопления на гранулах становятся все более популярными в частном секторе, количество таки систем растет в геометрической прогрессии.Промышленные гранулы используются в более мощных установках (свыше 1 МВт), а также в системах КПТЭ - Комбинированного Производства Тепла и Электроэнергии. Чаще всего такие установки строят в небольших городах и поселках, для тепло/энергоснабжения городских микрорайонов. На сегодняшний день одна из крупнейших КПТЭ в Европе снабжает теплом и электроэнергией район Большого Копенгагена в Дании, причем на установке используются и природный газ, и жидкое топливо, и солома, и гранулы, - последние используются в тех секторах, которые раньше топились на каменном угле, от которого сегодня в пользу биотоплива отказывается вся Западная Европа.Брикеты прежде всего используются в частном секторе - в каминах для дров, изразцовых печах и т.д. Однако они могут сжигаться и в котлах, предназначенных для сжигания сухого биотоплива - в первую очередь в качестве альтернативы углю. Брикеты цилиндрической формы подходят для автоматизированной подачи в топку транспортерами. Прямоугольные - больше для ручной подачи в небольших установках. Следует помнить при этом, что брикеты не только более эффективное топливо, чем уголь или дрова, но и более экологичное и эстетичное, и кроме того, неприхотливо в хранении и требует для этого намного более меньших площадей.
12.Горение биотоплива. Технология сжигания. Слоевые топки. Топки с кипящим слоем и циркулирующим кипящим слоем.
все технологии сжигания твердого биотоплива в зависимости от влажности и степени подготовленности топлива к сжиганию можно разделить на 3 основные категории:
- технологии сжигания рафинированного биотоплива;
- технологии сжигания сухого неподготовленного биотоплива;
- технологии сжигания влажного биотоплива.
|
|
|
Рафинированное биотопливо.
К этой категории относятся топливные гранулы и брикеты, немного менее известные разновидности топливных брикетов – топливные шайбы и четвертаки, и, конечно же, - пыль (биотопливо, измельченное до размеров долей миллиметра).
Сухое неподготовленное биотопливо.
К этой категории относится биотопливо с влажностью до 30%. Это отходы столярного производства (сухие опилки и стружки), отходы сушки зерна, солома, лузга подсолнечника, риса и т.п.
Влажное биотопливо.
К этой категории относится топливо с влажностью 31 … 55%. Это влажные древесные отходы (опилки, щепа), торф, подстилочный помет и навоз, лигнин и т.п. Это самые трудносжигаемые виды топлива, чаще всего – с высокой зольностью и большим разбросом размеров частиц сырья.
Рафинированное твердое биотопливо – топливо, прошедшее специальную подготовку к сжиганию. Соответственно, его можно сжигать всеми перечисленными способами.
1. Технология сжигания гранул (пеллет), шайб, четвертаков и торрефицированной щепы. Все эти виды биотоплива изначально имеют фракцию, пригодную для сжигания в слоевых топках. Поскольку все они имеют хорошую текучесть и минимальную влажность – оптимальным способом сжигания является сжигание на наклонной неподвижной колосниковой решетке. Вторым применимым способом является сжигание в вихревой топке с горизонтальной осью вращения. В Европе наиболее популярным и эффективным способом сжигания этих видов биотоплива является факельное сжигание в камерных топках при помощи пылевых горелок. Однако, при этом подразумевается, что гранулы, брикеты, шайбы, четвертаки и торрефицированная щепа должны быть предварительно измельчены до пылевидного состояния.
2. Технология сжигания пылевидного топлива. Данный вид топлива эффективно и безопасно можно сжигать единственным способом – факельным сжиганием.При рассмотрении вопроса о подборе необходимой технологии сжигания рафинированного биотоплива необходимо помнить, что отдельные виды этого биотоплива имеют специфические особенности и, соответственно, требуют особых подходов. К таким особенным видам рафинированного биотоплива относятся гранулы и брикеты из соломы, торфа, лузги, тростника и др. материалов. Главной отличительной особенностью этих материалов, вызывающей необходимость особого подхода, является высокая зольность и способность золы спекаться. По этой причине сжигание этих сложных видов рафинированногобиотоплива производится при пониженных температурах (до 850 градусов). Соответственно, наиболее подходящими технологиями сжигания будут: сжигание на наклонной подвижной колосниковой решетке, сжигание в кипящем слое.
Технологии сжигания сухого неподготовленного биотоплива.Сухое неподготовленное биотопливо - это мелкофракционное биотопливо с влажностью до 30%.К этой категории относятся: отходы столярного производства (сухие опилки и стружки), отходы сушки зерна, измельченная солома, лузга подсолнечника, риса и т.п.
Большая часть подвидов такого топлива имеет очень высокую летучесть, поэтому наиболее эффективной технологией сжигания таких топлив будет сжигание в вихревых топках с горизонтальной осью вращения и в вихревых топках с вертикальной осью вращения. При этом также нельзя забывать об особых видах топлив с высокой зольностью и спекаемостью золы, для которых оптимальными будут сжигание в кипящем слое или на подвижных колосниковыхрешетках.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 440; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!