1 Общая характеристика биомассы
Биома́сса (биоматерия) — совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе в момент наблюдения.
Среди наземных животных организмов наибольшую по массе часть составляют насекомые, членистоногие и подобные им, обеспечивающие существование растительных организмов. (Более 80-ти процентов сухопутной биомассы).
Человечество, как часть млекопитающих, представляет собой менее 1-го кубического километра, что составляет одну пренебрежимо малую, несоизмеримую со всей биомассой, часть всей биомассы Земли.
Как показано, биомасса состоит из разных видов и групп в пределах каждого вида. В соответствии с природой исходных продуктов, технологии их переработки, характера отходов различны их характеристики. Это необходимо учитывать при разработке технологии их практического использования.
Основные характеристики, по которым биомассы отличаются в зависимости от вида (и группы), это:
технический состав (зольность, влажность, калорийность);
элементный состав;
состав минеральной части;
шлакующие характеристики;
экологические характеристики;
коррозионные характеристики.
общими особенностями биомассы, как энергетического топлива, являются (табл. 1.1…1.4):
высокая реакционная способность (выход летучих на горючую массу составляет от 75…80 % до 92 %);
повышенная взрывоопасность и пожароопасность (по классификации «Правил взрывобезопасности» критерий взрываемости Кт достигает > 8,4);
крайне нестабильная влажность (в зависимости от способов получения биомассы, ее хранения и складирования влажность колеблется от 25 до 65 %);
повышенные загрязняющие и шлакующие свойства минеральной части при низкой зольности (за счет повышенного содержания щелочных элементов К2O + Na2O, достигающего 30..35 %, «короткие» шлаки при низких температурах плавления ta → tc = 1150…1180 °C;
высокие коррозионные свойства для биомасс годичного цикла из-за повышенного содержания калия, а также частично хлора (до 4,0 % и 4,5 % соответственно);
возможные значительные колебания основных характеристик в пределах одной биомассы (влажности, калорийности и др.);
затрудненность движения биомассы по тракту за счет волокнистого строения материала (питатели, бункера, течки и др.);
ухудшенные сыпучие свойства, низкая плотность, высокая волокнистость, неоднородный гранулометрический состав, что приводит
к возникновению проблем транспорта и размола и не всегда позволяет использовать существующее пылеприготовительное оборудование и совместный размол с другим топливом;
неоднородный гранулометрический состав;
обогащение шлаков щелочами при сжигании биомассы снижает их коммерческую привлекательность (в цементной промышленности, например).
Таблица 1.1 - Анализ топлив из биомассы, на сухую массу.
Таблица 1.2 - Разброс данных при анализе топлив из биомассы, включая несортированное топливо.
Таблица 1.3 - Характеристика плавления золы биомассы
Таблица 1.4 - Характеристики топлива и биомасс
Продолжение таблицы 1.4.
В то же время следует отметить достаточно высокие экологические характеристики биомассы:
низкая зольность (Ad = 2…12 % в среднем 4 %);
низкое содержание серы (Sdaf = 0,02…0,1 %) и азота (Ndaf = 0,3…1,2 %);
снижение загрязнения атмосферы таким парниковым газом, как СО2, за счет рециркуляции углекислого газа (сколько поглощают сами деревья и растения СО2, столько же и выделяют при горении, не увеличивая его количества в атмосфере);
низкое содержание хлора в минеральной части (в среднем 0,04 % и лишь для растительных отходов до 4,3 %).
В табл. 4 приводятся данные по характеристикам биомассы, которая использовалась российскими исследователями при совместном и раздельном сжигании биомассы с углем на огневом стенде УралВТИ. Как и предполагалось, принципиальных отличий в составе биомасс не наблюдается. Здесь же, для сравнения, даны характеристики для угля и торфа.