Властивості біомаси як енергетичного палива
Біомасу можна розділити на категорії (рисунок 4.6):
— деревинна біомаса. Дана категорія включає: лісоматеріали; необроблені або такі, що залишилися від переробки залишки дерево- і тирсоматеріалів; молоді дерева, що швидко ростуть, спеціально посаджені для вирубки (наприклад, верба, тополя);
— не деревинна біомаса. Включає: муніципальні і промислові відходи; продукти життєдіяльності, що залишилася після вирощування сільськогосподарських тварин; сільськогосподарські і водні рослини; зернові, після збору урожаю з яких залишається велика кількість рослинної частини придатною для спалювання (наприклад, кукурудза, буряк, рапс). Як сировина для енергетичного використання відходи біомаси характеризуються наступними показниками: теплота згоряння, зміст летучих речовин, наявність сірки, хлору, зольність, вологість, форма й гранулометричний склад часток [127, 133, 3].
|
Рисунок 4.6 — Енергія з біомаси [134] |
Теплота згоряння більшості видів відходів біомаси перебуває в межах 13… 19 МДж/кг [127, 133-134]. Основний вплив на теплоту згоряння робить вологість палива [131, 135]. Кількість і склад біомаси, який отримується від різних тварин показано в таблиці 4.4.
Наявність у паливі таких домішок, як сірка й хлор, знижує його якість, однак у відходах біомаси зміст сірки невеликий (0,2…0,77 %) [136, 137] у порівнянні з вітчизняним вугіллям, що містить Sp = 2.. .3 %. У той же час зміст хлору в органічних відходах може перевищувати аналогічний показник для викопного палива. Так, деревина містить менш 0,1 % хлору, а солома — до 0,75 %, у той час, як у вугіллях, частка хлору не перевищує 0,08 % на робочу масу палива [131]. Зміст золи в біомасі залежить від пори року, ґрунту, клімату й т. п. Реальна зольність деревного палива з урахуванням зберігання й транспортування досягає 1,5…2 % за рахунок забруднення деревини.
|
Т варина |
Вага тварини, кг |
Об’єм біомаси, м3/добу |
Мокра маса біомаси, кг/добу |
Склад біомаси, % |
||||
|
Во лога |
Летючі ком-ти |
Азот |
Фосфор |
Калій |
||||
|
М’ясна худоба |
500 |
0,028… 0,037 |
27,7…36,6 |
85 |
9,33 |
о Г" f о А г о |
0,09… 0,25 |
0,14…0,28 |
|
Молочна худоба |
500 |
0,031… 0,036 |
ЗО,2…35,0 |
85 |
7,98 |
0,38… 0,53 |
0,06…0,1 |
0,13…0,3 |
|
Коні |
500 |
0,025 |
28,0 |
60 |
14,3 |
0,86 |
0,13 |
0,3 |
|
Свині |
100 |
0,0056… 0,0078 |
5,4… 7,6 |
80 |
7,02 |
0,59… 0,83 |
0,2… 0,6 |
0,24 |
|
Вівці |
50 |
0,002… 0,003 |
1,9…3,0 |
70 |
21,5 |
1,0…1,9 |
0,3 |
0,78 |
|
Домашня птиця |
2,5 |
0,00014…0,00017 |
0,14…0,17 |
82 |
16,8 |
0,86 |
0,13 |
0,43 |
Зольність біомаси у вигляді соломи різних культур, соняшникової лузги, очерету, хвої й т. п. перевершує зольність деревини й перебуває, в основному, у діапазоні 3…7 % [138, 139], а зольність рисової лушпайки може досягати 20 % на робочу масу палива, зольність тваринного гною 14.. .40 % . Форма й розміри часток, з яких складаються відходи біомаси, дуже впливає на способи їхнього використання. Значення має також дисперсний склад часток. У випадку органічних відходів, як правило, ми маємо справу з матеріалами, що складаються з дрібнодисперсних часток різної форми й ма — ючих низьку насипну щільність (120…260 кг/м — для деревного палива, 605.. .750 кг/м — для тваринного гною) [140, 141]. Хімічний склад відходів біомаси спричиняється великий вихід летучих речовин при нагріванні (70…75 %). Ці особливості відходів біомаси необхідно враховувати при виборі й удосконалюванні технологій і встаткування для їхнього використання в енергетичних цілях.
Для обробки та утилізації органічних відходів використовуються, в основному, такі групи методів (рис. 4.7) [142, 143, 147]: фізичні, механічні, хімічні, біологічні.
|
Рисунок 4.7 — Методи переробки органічних відходів |
Із біологічних методів на особливу увагу заслуговує анаеробне зброджування, але перед цим нами будуть обґрунтовані показники сировини та методи обробки та утилізації відходів для виробництва біогазу.