5. Энергия биомассы
Пятым по производительности возобновляемым ресурсом является биомасса – термин, объединяющий все вещества растительного и животного происхождения: древесину, сельскохозяйственные культуры, помет, навоз, бытовые и другие виды отходов, которые представляют собой источники большого количества органического материала, пригодного для получения дополнительной энергии.
На Рис.23 видно, что потенциальные
возможности России в плане широкомасштабного
и эффективного использования первичной
биомассы, весьма велики и составляют
14-15 млрд.т. в год в результате усвоения
21-22,5 млрд.т.
.
Рис.23. Распределение избыточной биомассы по территории России
Кроме того, по разным отраслям народного хозяйства страны ежегодно накапливается более 390 млн.т. (по сухому веществу) вторичных органических отходов, из них: 250 млн.т. в сельскохозяйственном производстве – 150 млн.т. приходится на животноводство и птицеводство и 100 млн.т. – на растениеводство; 70 млн.т. в лесо- и деревопереработке; 60 млн.т. твердых бытовых отходов и 10 млн.т. осадков сточных вод [43].
Энергия, запасенная в первичной и вторичной биомассе, может конвертироваться в технически удобные виды топлива или энергии несколькими путями:
Получение растительных углеводородов (растительные масла, высокомолекулярные жирные кислоты и их эфиры, предельные и непредельные углеводороды и т.д.);
Термохимическое преобразование: прямое сжигание, пиролиз, газификация, сжижение;
Биохимическое преобразование: анаэробное разложение и сбраживание [44].
В настоящее время во многих странах мира наиболее широкое применение получили производство твердого биотоплива, самым распространенным видом которого являются древесные топливные гранулы, и переработка жидких органических отходов посредством анаэробного разложения с получением биогаза [25].
Древесные топливные гранулы
Древесные топливные гранулы (пеллеты) представляют собой нормированные цилиндрические изделия, получаемые в результате высокотехнологической переработки отходов деревоперерабатывающей промышленности. Остатки, такие как стружка, опил, щепа, просто куски дерева приводятся в однородный вид путем измельчения до 1 мм, сушатся и прессуются под давлением 300 атм. на специальном грануляторе без добавления каких-либо химических закрепителей, что гарантирует экологическую безопасность получаемого топлива.
В зависимости от вида используемого сырья и качества производства размеры пеллет колеблются от 4 до 10 мм в диаметре и 20-50 мм длиной. Основные параметры древесных топливных гранул представлены в Табл. 3.
Таблица 3
Основные параметры древесных топливных гранул (пеллет)
Удельный вес,
|
Влажность, % |
Зольность, % |
Насыпная плотность, |
Низшая теплотворная
способность,
|
1200-1400 |
< 10 |
~ 0,5 |
~ 600 |
~ 4,5-5,2 |
Преимущества использования древесных гранул (пеллет) в качестве топлива:
Сгорают практически полностью, а продукт сгорания – зола, составляющая менее 0,7% от массы топлива, убирается в современных печах (котлах) раз в два года и может использоваться в качестве удобрения в сельском хозяйстве;
Являются частью естественного круговорота веществ в природе. При их сгорании в атмосферу выбрасывается ровно столько углекислого газа, сколько было поглощено растением во время роста;
По своей теплотворной способности превосходят сланцы, торф, все бурые угли, добываемые в России и странах СНГ, многие каменные угли Воркутинского и Интинского месторождений, некоторые каменные угли Кузнецкого и Донецкого бассейнов;
Выбросы продуктов сгорания в атмосферу минимальные по сравнению с ископаемыми видами топлива;
Не требуют специальных условий для транспортировки и хранения;
Менее подвержены самовозгоранию, благодаря чему могут храниться в непосредственной близости от жилых помещений;
Не выделяют неприятного запаха при хранении и в процессе горения;
Не содержат пыль и споры, которые могут вызывать аллергические реакции у людей;
Удобство загрузки, возможность автоматизации подачи топлива [45].
Сравнительная характеристика древесных гранул и некоторых видов топлива представлена в Табл. 4.
Таблица 4