546

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

Энергетическое использование древесной биомассы

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 19.03.01 Биотехнология

Воронеж 2017

2

УДК 630*(075)+620.9

Сафонов, А.О. Энергетическое использование древесной биомассы. [Текст] : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 19.03.01 Биотехнология / А.О. Сафонов; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф.Морозова». – Воронеж,

2017. - 16 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ

им. Г.Ф.Морозова» (протокол № от . . 2017 г.)

Рецензент:

Директор ООО «Лигнум», канд. техн. наук И. Н. Медведев

3

1. Общие организационно-методические указания

Одной из активных и эффективных форм подготовки квалифицирован-

ного специалиста и личности является самостоятельная работа обучающихся.

В связи с этим предлагается перенести на самостоятельное изучение обу-

чающимися ряда тем, указанных в соответствующей программе.

С учетом специфики того или иного курса и количества часов для са-

мостоятельной работы обучающихся ведущим преподавателем курса конкре-

тизируются темы занятийий и вид контроля за их выполнением.

Для качественного осмысления и творческого изучения материала каж-

дой изучаемой темы следует строго соблюдать и выполнять комплекс орга-

низационно-методических мероприятий, как-то:

-тщательно изучить и уяснить тему и содержание темы;

-изучить список рекомендуемой литературы и выбрать один – два ис-

точника;

- изучить в соответствии с содержанием темы конкретные вопросы,

уяснив их сущность, практическую значимость и перспективность;

-составить тезисы (конспект) лекции в соответствии с ее содержанием;

-качество самостоятельной работы обучающегося оценивается в бесе-

де с преподавателем при сдаче коллоквиума или в ходе выполнения кон-

трольной работы.

Эффективность самостоятельной работы во многом зависит от ее орга-

низации, то есть согласованности по месту, времени и цели всех действий.

Для этого ведущим преподавателем совместно с обучающимися со-

ставляется индивидуальный график самостоятельной работы, в котором ука-

зываются дата, тема, место работы, информационное и консультативное обеспечение.

После проработки каждой темы преподаватель оценивает качество вы-

полненной самостоятельной работы, что позволяет активизировать деятель-

ность обучающихся, повысить их ответственность и осознанность изучения учебной дисциплины.

4

2. Темы занятий для самостоятельного изучения и их содержание по дисциплине «Энергетическое использование древесной биомассы»

Тема 1. Ресурсы древесной биомассы При изучении темы необходимо иметь представление о древесном топ-

ливе, как экологически безопасном и экономически эффективном.

Изучить данные об использовании древесной биомассы для производ-

ства энергии в России и мире.

Требуется определить средне- и долгосрочные планы вовлечения дре-

весного топлива в топливно-энергетических балансах России и развитых ле-

соиндустриальных странах.

Изучить стратегию развития производства энергии с использованием древесной биомассы.

Вопросы для самоконтроля:

1.Какой объем ресурсов древесной биомассы в России и мире?

2.Что необходимо знать при производстве древесного биотоплива?

3.Какой энергетический баланс при использовании древесного биото-

плива?

4.Какая стратегия развития производства энергии с использованием древесной биомассы?

5.Какие предприятия являются лидерами по производству биотоплива из сырья растительного происхождения?

Тема 2. Свойства древесной биомассы При изучении темы необходимо усвоить основные сведения о физиче-

ском и химическом строении древесины.

Требуется изучить основные теплотехнические характеристики дре-

весной биомассы в соответствии с нормативным методом теплового расчета котлоагрегатов.

5

Необходимо определить элементный состав, теплоту сгорания, выход летучих, плавкость золы, влажность абсолютная и относительная различных видов древесной биомассы: стволовой древесины, коры, ветвей и сучьев, ли-

ствы, хвои.

Вопросы для самоконтроля:

1.Какое физическое строение древесины?

2.Какое химическое строение древесины?

3.Какие основные теплотехнические характеристики древесной био-

массы?

4. В чем заключается с нормативный метод теплового расчета котлоаг-

регатов?

5. Какие элементный состав, теплота сгорания, выход летучих, плав-

кость золы, влажность абсолютная и относительная различных видов древес-

ной биомассы?

Тема 3. Технологии энергетического использования древесной биомас-

сы

При изучении темы необходимо уяснить физико-химические процессы при прямом сжигании древесины или древесного топлива с улучшенными потребительскими свойствами для производства тепловой и/или электриче-

ской энергии.

Необходимо изучить физико-химические процессы при газогенерации,

типы газогенераторов.

Требуется изучить физико-химические процессы в производстве дре-

весного угля.

Сделать обзор существующих и прогноз перспективных технологий производства жидкого моторного топлива из древесной биомассы.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие физико-химические процессы происходят при прямом сжига-

нии древесины или древесного топлива?

6

2. Какие физико-химические процессы происходят при газогенерации? 3. Какие типы газогенераторов используются для сжигания биотопли-

ва?

4.Какие физико-химические процессы происходят при производстве древесного угля?

5.Какие технологии производства жидкого моторного топлива из дре-

весной биомассы наиболее перспективны?

Тема 4. Источники и виды древесной биомассы При изучении темы необходимо изучить ресурсы дровяной древесины

в лесах Российской Федерации. Какие способы оценки запасов дровяной дре-

весины.

Необходимо понять принцип использования геоинформационных сис-

тем для оценки и прогнозирования изменений запасов дровяной древесины.

Требуется изучить объемы ресурсов древесного топлива, образующие-

ся при заготовке древесины и промежуточных рубках.

Необходимо изучить ресурсы древесного топлива, образующиеся в ле-

сопилении и деревообработке.

Необходимо изучить ресурсы фанерного и плитного производства.

Необходимо изучить ресурсы целлюлозно-бумажного производства.

Вопросы для самоконтроля:

1.Какие существуют способы оценки запасов дровяной древесины?

2.Какие объемы ресурсов древесного топлива, образующиеся при заго-

товке древесины и промежуточных рубках?

3.Какие ресурсы древесного топлива, образующиеся в лесопилении и деревообработке?

4.Сколько отходов ежегодно образуется в фанерном и плитном произ-

водствах?

5. Сколько отходов ежегодно образуется в лесопилении и деревообра-

ботке?

7

Тема 5. Производство, транспорт и хранение древесного топлива При изучении темы необходимо рассмотреть технологии и оборудова-

ние для производства топливной щепы.

Изучить принцип действия рубительных машин и дробилок.

Изучить технологии производства древесного топлива с улучшенными потребительскими свойствами – брикетов и пеллет.

Необходимо ознакомиться со стандартами качества пеллет и брикетов.

Изучить системы транспорта древесного топлива.

Необходимо рассмотреть различные типы складов древесного топлива.

Изучить требования к устройству складов древесного топлива.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что из себя представляют технологии и оборудование для производ-

ства топливной щепы?

2. В чем суть технологии производства древесного топлива с улучшен-

ными потребительскими свойствами?

3. Что регламентируют действующие стандарты качества пеллет и бри-

кетов?

4.Какие применяются системы транспорта древесного топлива?

5.Какие типы складов древесного топлива и требования к их устройст-

ву?

Тема 6. Физико-химические основы процесса горения древесного топ-

лива

При изучении темы необходимо ознакомиться с процессами воспламе-

нения и горения древесины.

Изучить стадии горения древесины.

Научиться определять время горения древесной частицы.

Понять принцип поля концентрации газообразных компонентов про-

дуктов сгорания и температуры в слое горящей древесной биомассы.

8

Вопросы для самоконтроля:

1.Что представляет процесс горения древесины?

2.Какие условия для воспламенения древесины?

3.Сколько и какие стадии горения древесины?

4.Как определяется время горения древесной частицы?

5.Какой принцип полей концентрации газообразных компонентов про-

дуктов сгорания?

Тема 7. Процессы сжигания древесного топлива При изучении темы необходимо ознакомиться с типами топочных уст-

ройств для сжигания древесного топлива.

Научиться рассчитывать поля температуры, концентраций и коэффи-

циента избытка воздуха в различных типах топочных устройств.

Выяснить конструкции слоевых топок.

Изучить теплотехнические характеристики и определение размеров слоевых топок.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие применяются типы топочных устройств для сжигания древес-

ного топлива?

2.Как определяются поля температуры, концентраций и коэффициента избытка воздуха в различных типах топочных устройств?

3.Какие применяются конструкции слоевых топок?

4.Какие параметры характеризуют теплотехнические характеристики слоевых топок?

5.Как определяются размеры слоевых топок?

Тема 8. Способы производства тепловой и электрической энергии При изучении темы необходимо рассмотреть закономерности термоди-

намического анализа затрат теплоты при производстве тепловой и электриче-

ской энергии и когенерации.

9

Требуется определить преимущества когенерации тепловой энергии.

Научиться определять оптимальное соотношение между тепловой и электрической мощностью.

Разобраться с закономерностями преобразования биомассы древесины в схеме тепловых электростанций на древесном топливе.

Научиться составлять баланс потребности деревообрабатывающего

(лесозаготовительного) предприятия и ресурса древесного топлива, обра-

зующегося на предприятии.

Вопросы для самоконтроля:

1.Какие закономерности термодинамического анализа затрат теплоты при производстве тепловой и электрической энергии и когенерации?

2.В чем преимущества когенерации тепловой энергии?

3.Как определяется оптимальное соотношение между тепловой и элек-

трической мощностью?

4. Какие существуют закономерности преобразования биомассы древе-

сины в схеме тепловых электростанций на древесном топливе?

5. Как составляется баланс потребности предприятия и ресурса древес-

ного топлива?

Тема 9. Состояние окружающей среды при использовании топлива из древесной биомассы

При изучении темы необходимо определить вредные выбросы при раз-

личных технологиях энергетического использования древесной биомассы.

Требуется изучить способы очистки дымовых газов от золы.

Необходимо рассмотреть свойства древесной золы.

Определить преимущества возвращения древесной золы в лесные поч-

вы.

Рассмотреть влияние энергетического использования древесной био-

массы в борьбе с глобальным потеплением.

10

Изучить механизмы Киотского протокола в развитии лесной биоэнер-

гетики в России.

Вопросы для самоконтроля:

1.Какие образуются вредные выбросы при различных технологиях энергетического использования древесной биомассы?

2.Какие существуют способы очистки дымовых газов от золы?

3.В чем преимущества возвращения древесной золы в лесные почвы?

4.Какое влияние энергетического использования древесной биомассы на борьбу с глобальным потеплением?

5.Какие цели преследует Киотский протокол?

Тема 10. Эффективность использования древесной биомассы При изучении темы необходимо провести оценку себестоимости теп-

ловой и электрической энергии, произведенной с использованием древесной биомассы.

Требуется сделать сравнение экономической эффективности различных технологий энергетического использования древесной биомассы для произ-

водства энергии в условиях России.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как производится оценка себестоимости тепловой энергии, произве-

денной с использованием древесной биомассы?

2. Как производится оценка себестоимости электрической энергии,

произведенной с использованием древесной биомассы?

3. Как рассчитывается экономическая эффективность различных тех-

нологий энергетического использования древесной биомассы?

4. Какой объем энергии из биомассы вырабатывается в настоящее вре-

мя в России и мире?

5. Какие секторы экономики используют энергию биомассы?