3.2. Методы конверсии биомассы

•

3.2.1. Термохимические методы

Прямое сжигание. Древнейший способ получения теплоты для приго­товления пищи и обогрева жилья — сжигание биомассы. Почти 2.5 млрд че­ловек до сих пор используют древесину, высушенный навоз и другое биотоп­ливо в этих целях. Однако дровяной очаг малоэффективен и имеет КПД 14-15%. Поэтому повышение эффективности процесса сжигания до 35-50% с применением более совершенных устройств сокращает потребность в исход­ном топливе до 3 раз.

Простейшее устройство — закрытая кухонная печь с регулируемым с по­мощью заслонки расходом воздуха и вытяжной трубой — повышает КПД до 20-25%. Модернизированная установка с принудительным дутьем от вентиля­тора и обращенным процессом горения характеризуется КПД, равным 50% (рис. 3.2).

Биомасса сжигается не только в бытовых устройствах. К настоящему вре­мени разработаны эффективные методы ее использования в качестве топлива на электростанциях мощностью от нескольких мегаватт (5 МВт) до сотен мегаватт и в небольших котельных, обеспечивающих мощность 5-30 МВт, подогреваю­щих воду в районных тепловых сетях западных европейских городов.

Среди источников биомассы указывалось на солому злаковых растений, ко­торая во многих странах остается неиспользованной в больших количествах. Программа «Датская энергетика» предусматривала вовлечение соломы и отхо­дов деревообработки в виде щепы и опилок в производство электроэнергии пу­тем комбинированного сжигания традиционного топлива и биомассы в специ­ально разработанных котельных агрегатах. Дания преуспела в этом направлении первой из европейских стран. Одна из датских компаний ELSAMPROJEKT соз­дала схему паротурбинной установки, предназначенной для параллельной рабо­ты котлов, сжигающих уголь, солому и опилки (рис. 3.4). Подача каждого вида топлива в соответствующий котел организована отдельно. На схеме (рис. 3.4) в котле 4 сжигается солома (Б), а водяной пар перегревается до 470°С. Затем на ста­дии В в котле 5 сжигаются опилки, а перегрев пара увеличивается до 542°С. Дву*' стадийная технология сжигания биомассы применена для того, чтобы избежать

Необычное топливо используется в итальянской ТЭЦ мощностью

МВт, построенной в соответствии с программой THERMIE. В котле с под-^и*ной решеткой сжигается скорлупа лесных орехов, косточки оливков, со°вые шишки, скорлупа миндаля и древесная щепа. Годовая потребность в

°Пдиве -- 70000 т. Парогенератор достаточно эффективен при КПД 94%.

Электороэнергия поступает в национальную электросеть, а избыточная тепло-в местную промышленность и на нужды сельского хозяйства.

Изношенные шины также служат топливом на электростанциях. В США работают до двух десятков электростанций мощностью 15-30 МВт, утилизи­рующих цельные шины, которых накопилось 4 млрд штук, Италия запланиро­вала построить 20-30 котельных для сжигания шин и выработки тепла. Энер­гоустановки на этом топливе обеспечат в Англии мощность 100 МВт.

В Республике Беларусь количество изношенных шин составляет 25000 т в год. Имеется проект их сжигания в печах на Золковысском цементном заводе.

Пиролиз. Термическое разложение биомассы в процессе ее нагрева без кислорода или частичное сжигание при малом количестве кислорода называ­ют пиролизом. Сырьем в этом процессе служит древесина, отходы при пере­работке древесины, твердые бытовые отходы, уголь, подсушенный навоз.

Перед загрузкой в пиролизную установку биомасса подвергается сорти­ровке для удаления негорючих примесей, подсушиванию и измельчению.

Термическая газификация. Разновидностью процесса пиролиза являет­ся термическая газификация биомассы, т.е. сжигание при температуре 800-1500°С в присутствии минимального количества воздуха или кислорода и во­дяного пара с образованием синтез-газа или генераторного газа с теплотой сгорания до 4,5-6,0 МДж/м³. Состав продуктов газификации зависит от ис­ходного сырья (древесная щепа, солома, отходы технических культур и др.). В среднем они содержат 15-28% СО, 12-15% Н₂, 7-12% N₂, небольшое количе­ство примесей (СН₄ и др.)