Отходы сельского хозяйства.
Сельскохозяйственные отходы представляют собой огромный источник биомассы. Отходы растениеводства и животноводства обеспечивают значительное количество энергии, уступающее только древесине, которая является главным видом топлива из биомассы на Земле. Сельскохозяйственные отходы включают: отходы растительных культур, например, солому, некондиционную продукцию и излишки производства, а также отходы животноводства в виде навоза. Промышленные отходы, содержащие биомассу, также могут быть использованы для производства энергии. Например, из отходов производства спирта можно получить горючий газ.
Быстрорастущие растения.
Биомасса может специально выращиваться на энергетических плантациях в виде деревьев или других видов растений, например, травы (сорго, сахарный тростник). Все эти виды растений могут быть использованы в качестве топлива.
Выращивание и переработка водорослей.
Специальное выращивание биомассы в виде микроскопических водорослей с последующим ее перебраживанием в спирт или метан позволяет создать искусственный аналог процесса образования органических топлив, превосходящий по скорости естественные процессы в миллионы раз. Соотношение между величиной первичной биологической продукции и веществом, захороненным и сохранившимся в морских осадках, составляет 1000:1.
Биогаз — газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы. Производство биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу.
|
|
|
Пеллеты.
Неплохой альтернативой пеллетам из древесного сырья являются гранулы, произведенные из разнообразных сельскохозяйственных отходов – шелухи и соломы зерновых культур, кукурузы и риса. У отходов сельскохозяйственного производства имеется неплохой потенциал для использования в качестве источника топлива в большинстве сельских регионов.
В России топливо растительного происхождения используется в основном только в промышленной энергетике деревоперерабатывающих предприятий, где сосредоточивается значительное количество органических отходов. В целом по стране отсутствует инфраструктура сбора несортовой древесины и переработки ее на энергетические нужды. Тем не менее экономические предпосылки для широкомасштабного внедрения растительной биомассы в структуру топливного баланса ряда регионов имеются.
Классификация биоэнергетических установок.
.Биоэнергетическая установка используется для переработки всевозможных отходов сельскохозяйственной деятельности и пищевого производства для выработки экологически безопасных органических удобрений естественного состава, в газообразное топливо - биогаз, выработки кормовых добавок, утилизации продуктов производства и жизнедеятельности для сохранения и защиты окружающей среды в агропромышленных зонах. Все эти задачи в свою очередь являются хорошими аргументами в пользу установки экологически безопасных замкнутых циклов активного сельскохозяйственного производства
|
|
|
Стандартная комплектация БЭУ, предлагаемая производителями, включает: биореактор - метантенк, газгольдер, оборудование для подготовки и механической загрузки сырья, газоиспользующее оборудование (газовый водогрейный котел, электрогенератор на биогазе мощностью от 0,5кВт и более, бытовая газовая плита на биогазе; инфракрасные газовые горелки).
В комплектацию БЭУ могут дополнительно входить: 1. фекальные насосы для откачивания переработанной биомассы; 2. циркуляционные насосы для системы отопления БЭУ, позволяющие поддерживать рабочую температуру; 3. перемешивающие устройства для повышения производительности БЭУ и уменьшения времени переработки биомассы; 4. обратный клапан, устанавливаемый в систему отвода газа, необходимый для предотвращения попадания воздуха в биореактор. Субстратом для анаэробной ферментации являются не только отходы животноводства. Для производства энергии могут быть использованы остатки сельскохозяйственных культур (силос, солома), а также пищевые и другие отходы ферм.
|
|
|
В настоящее время большое значение в качестве источников биогаза приобретают канализационные стоки и отходы предприятий перерабатывающей промышленности, содержащие органические остатки. Номенклатура отходов, подвергающихся метановой ферментации, быстро расширяется.
К преимуществам биогаза можно отнести удобство использования и возможность транспортировки на большие расстояния. Получение и утилизация биогаза способствуют решению экологических проблем: ограничению неконтролируемого выброса метана в атмосферу, ликвидации органических отходов - источников токсинов и болезнетворных микроорганизмов.
В ней отражена наиболее распространенная технология непрерывного процесса жидкофазной метангенерации с реактором вертикального полного замещения. Органические отходы с исходной влажностью поступают из животноводческого комплекса в приемный резервуар - навозосборник. Далее субстрат из приемного резервуара направляется в теплообменник, в котором он нагревается до оптимальной температуры, необходимой для газообразования. Подогретый субстрат подается в метантенк. В процессе анаэробной ферментации в метантенке получают два первичных продукта: биогаз и шлам (высококонцентрированное, обеззараженное, дезодорированное удобрение, пригодное для непосредственного внесения в почву). Шлам выходит из метантенка с остаточной теплотой, которую используют для предварительного подогрева субстрата перед теплообменником, а образовавшийся биогаз подается на промежуточное хранение в газгольдер. Из газгольдера биогаз направляется в когенерационную установку, а получаемая электрическая и тепловая энергия используется на технологические нужды биоэнергетической установки и покрытие потребностей в энергии животноводческого комплекса.
|
|
|
Разработана классификация биоэнергетических установок по конструктивным особенностям организации технологического процесса производства биогаза, способу организации процесса, основе происхождения отходов, влажности субстрата и мощности.
1. По конструктивным особенностям организации технологического процесса производства биогаза БЭУ можно разделить на четыре основных вида:
а) без подвода теплоты и без перемешивания сбраживаемого субстрата;
б) без подвода теплоты и с перемешиванием сбраживаемого субстрата
; в) с подводом теплоты и без перемешивания сбраживаемого субстрата;
г) с предварительной подготовкой субстрата для сбраживания, подводом теплоты, перемешиванием, контролем и управлением анаэробным процессом.
2. По способу организации технологического процесса производства биогаза БЭУ подразделяются на:
а) БЭУ с проточной системой анаэробного сбраживания;
б) БЭУ с цикличной системой анаэробного сбраживания;
в) БЭУ с аккумулятивной системой анаэробного сбраживания.
При проточной (непрерывной или квазинепрерывной) системе свежий субстрат загружают в камеру сбраживания непрерывно или через определенные промежутки времени (от 2 до 10 раз в сутки), удаляя соответственно такое же количество сброженного навоза. Если обеспечивается постоянство условий производства, а именно подачи массы, концентрации сухого вещества и загрузки рабочего пространства, т.е. концентрация способного к брожению органического вещества при загрузке, оптимальная температура брожения и равномерное перемешивание массы, то этот вид производства позволяет получить максимальный выход газа при непрерывном процессе газообразования. Система с попеременным использованием реакторов характеризуется прерывистым процессом, протекающим не менее чем в двух одинаковых по размерам и форме реакторах. Например, в случае ежесуточной загрузки свежего субстрата реакторы при образовании определенного количества шлама попеременно заполняются свежим субстратом и по истечении заданного срока брожения опорожняются. Поскольку при постоянном количестве подаваемого в реактор материала загрузка рабочего пространства во время процесса заполнения будет постоянно снижаться по сравнению с оптимальным значением, соответствующим исходному количеству шлама, потенциальная производительность этой системы будет использоваться не полностью. Кроме того, если учитывать наличие незаполненного объема реактора во время процесса загрузки, то эта рабочая система потребует большего рабочего объема, чем проточная; по американским исследованиям, он должен быть вдвое больше
Еще одна особенность рассматриваемой системы заключается в том, что ее нельзя использовать без газгольдера с постоянным запасом газа, достаточным для заполнения освобождающегося при выгрузке шлама объема реактора. Это требуется для предотвращения попадания воздуха в рабочее пространство реактора.
Аккумулятивная (бассейновая) система выполняется только с одним жидкостным реактором. Он выполняет функции бродильной камеры и накапливает шлам до момента вывозки в поле. Поэтому реактор, никогда не опорожняют полностью; остаток шлама служит «закваской» для новой порции субстрата. При непрерывной подаче свежего субстрата постоянно снижается время, отводимое для брожения. В результате этого газовый потенциал накопившейся в реакторе массы используется не полностью
Введение биоэнергетических установок в состав производственного цикла делает возможным решение трёх задач:
1. Утилизация отходов в местах производства сельскохозяйственных продуктов и обеспечение безопасности окружающей среды вокруг.
2. Производство дополнительных энергетических ресурсов на базе собственного возобновляемого сырья.
3. Производство недорогих, экологически безопасных удобрений, обеспечение процесса регенерации и роста естественного плодородия почв.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 693; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!