Биоэнергетика на твердых промышленных отходах
В 2009 г. был завершен двухлетний проект TACIS «Нетрадиционные источники энергии и реконструкция малых ГЭС России», который был направлен на обеспечение экономических условий для широкомасштабного использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России. Как было обосновано в проекте TAC1S, «…возобновляемая энергетика в России при наличии правовой поддержки и экономического участия… Читать ещё >
Биоэнергетика на твердых промышленных отходах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
В 2009 г. был завершен двухлетний проект TACIS «Нетрадиционные источники энергии и реконструкция малых ГЭС России», который был направлен на обеспечение экономических условий для широкомасштабного использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России. Как было обосновано в проекте TAC1S, «…возобновляемая энергетика в России при наличии правовой поддержки и экономического участия Российского государства может явиться в перспективе важнейшим энергетическим сектором страны с реальным вкладом в суммарное производство электроэнергии и тепла на уровне 30—35% уже к 2030 году, из которых до 10% может обеспечить биоэнергетика»[1]. Как известно, Россия обладает четвертой частью мировых запасов древесины, которая до сих пор традиционно используется для отопления домов, нагрева воды и приготовления пищи во многих регионах. Современные лесоперерабатывающие комплексы используют методы прямого сжигания древесной биомассы для обеспечения собственных потребностей в энергии. Под биомассой обычно понимают возобновляющееся органическое вещество, после сбора и переработки которого образуются отходы, являющиеся источником большого количества органического материала, пригодного для получения дополнительной энергии.
Биологическая переработка органических отходов в зависимости от агрегатного состояния
Вид отходов. | Агрегатное состояние. | Цель переработки. | Технологии переработки. | Используемые методы и устройства. | Получаемые продукты. |
Коммунальнобытовые стоки (ХПК =. = 200−500 мг/л). | Жидкое. | Очистка сбрасываемой воды до установленных нормативов 181: ХПК, ВПК, ВВ, СПАВ, тяжелые металлы, общий азот, нитраты, минерализация, общие колиформы, яйца гельминтов. |
|
|
|
Стоки предприятий пищевой промышленности (ХПК =. = 300−5000 мг/л). |
|
| |||
Навозные стоки, образующиеся при гидросмыве (ХПК =. = 1000−3000 мг/л). | Традиционная: механическая сепарации навоза с последующим хранением жидкой фракции в «лагунах» (навозохранилищах). |
| |||
Инновационная: автоматизированный блок механической, физико-химической и биологической очистки. |
|
Вид отходов. | Агрегатное состояние. | Цель переработки. | Технологии переработки. | Используемые методы и устройства. | Получаемые продукты. |
Осадки сточных вод (ХПК =. = 4000−6000 мг/л). | Полужидкое. |
|
и термическая переработка; • биологическое и химическое обезвреживание. |
|
|
11авоз при самотечной уборке (ХПК =. = 2000;7000 мг/л). |
| ||||
Органическая часть ТБО. | Т вердое. |
|
| ||
Подстилочный навоз. |
Примечание. ХПК и БПК — показатели потребления кислорода — химического и биохимического соответственно; ВВ — вредные вещества; СПАВ — синтетические поверхностно-активные вещества.
Помимо прямого сжигания, в России успешно развивается производство древесных и торфяных пеллет из отходов лесоперерабатывающего производства, ориентированное в основном на экспорт, хотя существуют отечественные предприятия, производящие автоматизированное отопительное оборудование на пеллетах — котлы малой мощности. Из древесных отходов получают биотопливо (генераторный газ, водород) с использованием процессов химического окисления и брожения, а также термической газогенерации, кроме того, существует необходимость увеличения объемов производства такого экологически чистого вида топлива, как этиловый и метиловый спирты и биодизель.
Другим важным направлением переработки органических отходов является получение биогаза из отходов животноводства и птицеводства. Еще в XVII в. было обнаружено, что биомасса в процессе разложения способна выделять воспламеняющиеся газы, а в XIX в. в биогазе был открыт метан. Биогазоэнергетические установки отечественного производства эксплуатировались в России и странах бывшего СССР еще в 1980— 1990;е гг. Научно-производственным центром «ЭкоРос», а также корпорацией «ГазЭнергоСтрой» разработаны и внедрены более 100 установок ИБГУ-1, рассчитанные на использование в малых фермерских хозяйствах (см. параграф 6.3.3). В настоящее время для получения биогаза используются как российские, так и зарубежные установки метанового сбраживания.
Основными методами выделения биоводорода из биомассы являются ацетоно-бутиловое или бутиловое брожение сахарозы или крахмала, получаемых из сахарной свеклы. На Грозненском и Ефремовском ацетоно-бутиловых заводах были введены в эксплуатацию дополнительные цеха по производству кормового витамина В12, получаемого методом термофильного метанового брожения жидких отходов этих производств — барды, при этом также образуется метан — до 30 тыс. м3 в сутки, который использовался для производства тепловой энергии для всего производственного цикла.
Во Всероссийском институте электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии (Москва) была разработана высокоэффективная экспериментальная установка быстрого пиролиза биомассы, превращающая до 70% сухого вещества в жидкое и газообразное топливо. По данным, учтенным в проекте TACIS, в России 37 тепловых электростанций, использующих отходы деревообработки, целлюлозо-бумажной промышленности и дрова. В табл. 6.2 приведены расчетные данные, полученные в рамках проекта TACIS для субъектов РФ[2].
Рассмотрим некоторые технологические особенности переработки отходов, содержащих органику, в топливо для получения тепловой и электроэнергии.
Таблица 6.2
Валовой, технический и экономический потенциалы органических отходов агропромышленного комплекса и населенных пунктов, млн т у. т/год.
Параметр | Валовой. | Технический. | Экономический. | Производственный. |
Отходы птицеводства. | 1,46. | 1,46. | 0,85. | 0,27. |
Отходы животноводства. | 17,67. | 17,67. | 7,9. | 2,51. |
Отходы растениеводства. | 55,40. | 55,40. | 29,35. | 9,35. |
Отходы переработки сельского хозяйства. | 7,35. | 7,35. | 6,88. | 2,19. |
Твердые бытовые отходы. | 11,14. | 9,58. | 8,18. | 2,61. |
Осадки сточных вод. | 0,98. | 0,71. | 0,71. | 0,226. |
Всего. | 94,00. | 92,17. | 53,87. | 17,16. |