Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Экзамен по НИЭ ответы на теорию.doc
Скачиваний:
152
Добавлен:
29.05.2015
Размер:
4.18 Mб
Скачать

22. Комбинированная выработка электроэнергии, тепла, пресной воды и минеральных веществ. Оценка мощности ГеоТэс.

Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии - режим работы теплоэлектростанций, при котором производство электрической энергии непосредственно связано с одновременным производством тепловой энергии.

после сжатия в компрессоре рабочий газ имеет температуру значительно ниже температуры воздуха окружающей среды и в соответствии с законами термодинамики тепло из окружающей среды перетекает в рабочий газ азот, что обеспечивает высокую эффективность работы предлагаемого устройства. Кроме того, при извлечении тепла из воздуха окружающей среды его температура понижается, и содержащиеся в нем пары воды конденсируются, позволяя получать пресную питьевую воду.

Общая мощность геотермальных электростанций по всему миру - 10500 МВт.

Исходя из технических возможностей ГеоТЭС и ограничений по экологическим и экономическим причинам, развитие геотермальной электроэнергетики предполагается оптимальным по следующим приоритетным направлениям:

Создание достаточно крупных ГеоТЭС на базе высокотемпературных геотермальных месторождений с температурой более 1500С и единичной мощностью блоков 10-50 МВт; Развитие сети мелких ГеоТЭС с единичной мощностью 50 - 5.103 кВт; Создание комбинированных электростанций с использованием как теплоты геотермальных вод, так и теплоты, получаемой в результате сжигания органических видов топлива (нефти, газа, угля); Создание комбинированных электротехнологических узлов для получения электроэнергии, теплоты и получения ценных компонентов, содержащихся в геотермальных теплоносителях. Удельная стоимость первых экспериментальных ГеоТЭС с учетом стоимости геолого-разведочных работ достаточно высока и оценивается величиной до 5000 дол.США/кВт. В последующем, при выходе на серийные блоки мощностью 10-25 МВт удельная стоимость станций снизится до 2-2,5 тыс. дол.США/кВт. ГеоТЭС же мощностью 100 МВт и более будут стоить от 1200 до 2000 дол.США/кВт.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

23. Биомасса. Биотопливо. Классификация биотоплива и его энергетические характеристики. Влагосодержание, плотность, теплота сгорания. Основные процессы переработки биомассы: термохимические, биохимические, агрохимические.

биомассы - органические соединения углерода, которые в процессе соединения с кислородом при сгорании или в результате ес­тественного метаболизма выделяют тепло. Посредством химических или биохимических процессов биомасса может быть трансформирована в такие виды топлива, как газообразный метан, жидкий метанол, твер­дый древесный уголь.

Биото́пливо — топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанолметанолбиодизель), твёрдое биотопливо (дровабрикетытопливные гранулыщепа,соломалузга) и газообразное (синтез-газбиогазводород).

В качестве топлива биомасса характеризуется содержанием влаги и углерода. Влага присутствует в материале биомассы в виде внутри­клеточной и межклеточной воды, поэтому сушка биомассы может ока­заться обязательной.

Углеродные топлива могут классифицироваться по уровню вос­становления энергии. Важна и плотность биомассы. Обычно сухие биологические мате­риалы имеют плотность в 3.4 раза ниже, чем уголь. Доставка и пере­работка таких материалов из-за этого оказывается трудоемкой и дорого­стоящей, особенно если утилизация ведется вдали от источников произ­водства биомассы.

Термохимические процессы

Прямое сжигание для непосредственного получения тепла. Предпочтительно введение сухого гомогенного топлива.

Пиролиз. Биомассу нагревают либо в отсутствие воздуха, либо за счет сгорания некоторой ее части при ограниченном доступе воздуха или кислорода. Состав получающихся при этом продуктов чрезвычайно разнообразен. Здесь и газы, и пары, и жидкости, и масла, и древесный уголь. Изменение состава продуктов пиролиза зависит от температур­ных условий, типа вводимого в процесс сырья, способов ведения про­цесса. В некоторых случаях присутствие влаги необходимо, более того сырье обязательно должно быть влажным. Если основным продуктом пиролиза является горючий газ, то процесс называют газификацией.

Прочие термохимические процессы. Возможны различные ва­рианты предварительной подготовки сырья и проведения самих процес­сов. В промышленных масштабах они обычно ведутся при строгом кон­троле химического состава продуктов реакций. Особое значение имеют такие технологии, при которых целлюлоза и крахмалы превращаются в сахара для последующей ферментации.

Биомеханические процессы

Спиртовая ферментация. Этиловый спирт - летучее жидкое то­пливо, которое можно использовать вместо бензина. Он вырабатывается микроорганизмами в процессе ферментации. Обычно для ферментации в качестве сырья используют сахара.

Анаэробная переработка. В отсутствие кислорода некоторые микроорганизмы способны получать энергию, непосредственно перера­батывая углеродсодержащие составляющие при средних уровнях вос­становления производя при этом СО2 и СН4 (метан). Этот процесс также является ферментационным, но его принято называть сбраживанием по аналогии с процессами, идущими в пищеварительном тракте жвачных животных. Получаемая смесь СО2, СН4 и попутных газов называется биогазом.

Биофотолиз. Фотолиз - это разложение воды на водород и ки­слород под действием света. Если водород сгорает или взрывается в ка­честве топлива при смешении с воздухом, то происходит рекомбинация О2 и H2. Некоторые биологические организмы продуцируют или могут при определенных условиях продуцировать водород путем биофотоли­за.

Агрохимические процессы

Экстракция топлив. В некоторых случаях жидкие или твердые разновидности топлива могут быть получены прямо от живых или толь­ко что срезанных растений. Сок живых растений собирают, надрезая кожуру стеблей или стволов, из свежесрезанных растений его выдавли­вают под прессом. Хорошо известный подобный процесс - получение каучука. Родственное каучуконосам растение Герея (также из рода Эу- форбия) производит углеводороды с более низкой, чем у каучуконосов, молекулярной массой, которые могут использоваться в качестве заме­нителей бензина.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

24. Производство биомассы для энергетических целей. Энергетические фермы. Кругооборот энергии и вещества.

Энергетические фермы. Этот термин используется в очень ши­роком смысле, обозначая производство топлива (энергии) в качестве основного или дополнительного продукта сельскохозяйственного про­изводства (поля), лесоводства (леса), аквакультуры (пресные и морские воды), а кроме того, те виды промышленной и бытовой деятельности, в результате которых образуются органические отходы. Основной целью переработки сырья могло бы быть исключительно производство энер­гии, но более выгодно найти наилучшее соотношение между получени­ем из различных видов биомассы и энергии, и биотоплива.

Наиболее характерный пример энергетических ферм представля­ют собой предприятия по выращиванию и комплексной переработке са­харного тростника. Производство зависит от сжигания отходов перера­ботки тростника, необходимого для снабжения энергией всей техноло­гической цепи. При надлежащей механизации можно было бы получить дополнительную энергию для производства на продажу побочных про­дуктов (патоки, химикатов, корма для животных, этилового спирта, строительных материалов, электроэнергии). Следует отметить, что эти­ловый спирт и электроэнергию можно использовать для выращивания культур и выполнения транспортных операций.

25. Технико-экономические и экологические показатели процессов переработки биомассы. Сжигание. Пиролиз. Газификация. Спиртовая ферментация. Анаэробное сбраживание. Биогазогенераторы.

В качестве топлива биомасса характеризуется содержанием влаги и углерода. Влага присутствует в материале биомассы в виде внутри­клеточной и межклеточной воды, поэтому сушка биомассы может ока­заться обязательной.

Углеродные топлива могут классифицироваться по уровню вос­становления энергии. Важна и плотность биомассы. Обычно сухие биологические мате­риалы имеют плотность в 3.4 раза ниже, чем уголь. Доставка и пере­работка таких материалов из-за этого оказывается трудоемкой и дорого­стоящей, особенно если утилизация ведется вдали от источников произ­водства биомассы.

При сгорании энергия биотоплива рассеивается, но продукты сгорания могут вновь преобразовываться в биотопливо путем естественных экологических или сельскохозяйственных процессов. Та­ким образом, использование промышленного биотоплива, будучи хо­рошо увязанным с природными экологическими циклами, может не да­вать загрязнений и обеспечивать непрерывный процесс получения энер­гии

Прямое сжигание для непосредственного получения тепла. Предпочтительно введение сухого гомогенного топлива.

Пиролиз. Биомассу нагревают либо в отсутствие воздуха, либо за счет сгорания некоторой ее части при ограниченном доступе воздуха или кислорода. Состав получающихся при этом продуктов чрезвычайно разнообразен. Здесь и газы, и пары, и жидкости, и масла, и древесный уголь. Изменение состава продуктов пиролиза зависит от температур­ных условий, типа вводимого в процесс сырья, способов ведения про­цесса. В некоторых случаях присутствие влаги необходимо, более того сырье обязательно должно быть влажным. Если основным продуктом пиролиза является горючий газ, то процесс называют газификацией.

Газифика́ция — преобразование органической части твёрдого или жидкого топлива в горючие газы при высокотемпературном (1000—2000 °C)нагреве с окислителем (кислород,воздухводяной парCO2 или, чаще, их смесь). Полученный газ называют генераторным по названию аппаратов, в которых проводится процесс — газогенераторов. Сырьём для процесса обычно служат каменный угольбурый угольгорючие сланцыторфдровамазутгудрон. Совокупность процессов, протекающих в ходе газификации твёрдых горючих ископаемых — пиролиз, неполное горение, полное окисление — называют конверсией.

Спиртовая ферментация. Этиловый спирт - летучее жидкое то­пливо, которое можно использовать вместо бензина. Он вырабатывается микроорганизмами в процессе ферментации. Обычно для ферментации в качестве сырья используют сахара.

Анаэробная переработка. В отсутствие кислорода некоторые микроорганизмы способны получать энергию, непосредственно перера­батывая углеродсодержащие составляющие при средних уровнях вос­становления производя при этом СО2 и СН4 (метан). Этот процесс также является ферментационным, но его принято называть сбраживанием по аналогии с процессами, идущими в пищеварительном тракте жвачных животных. Получаемая смесь СО2, СН4 и попутных газов называется биогазом.

Биогазогенераторы предназначены для получения горючего газа метана путём разложения органических пищевых и кухонных отходов анаэробными бактериями. Полученный с помощью газогенератора газ метан используется в качестве топлива.

Матвеева А.А. стр. 4707.03.2017

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.