Лекция для слушателей факультета повышения квалификации
Т а б л и ц а 8. Технические данные энергетических блоков Skelhoje
жүктеу/скачать 1.24 Mb.
|
Т а б л и ц а 8. Технические данные энергетических блоков Skelhojeтипа RAU для сжигания соломы
Расчеты экономической эффективности использования соломы в качестве топлива подтверждают рациональность данного проекта (табл. 9). Т а б л и ц а 9. Экономическая эффективность использования соломы на топливо
* – по данным [1]; ** – на 01.02.2005 для предприятий теплоэнергетики; *** – при цене 140 000 руб. за м3. Солома оказывается самым дешевым видом топлива по показателю стоимости единицы получаемой энергии. Только при использовании в качестве топлива соломы рапса, ежегодный выход которой предполагается в количестве около 400 тыс. тонн, можно получить тепловую энергию, эквивалентную получаемой от сжигания 134 тыс. тонн мазута, или 180 тыс. м3 природного газа. В денежном выражении экономия может составить 22,3 – 28,6 млрд. рублей, или 10,3 – 13,2 млн.USD. Кроме этого, следует учитывать возможность снижения негативных экологических аспектов сжигания ископаемых топлив с выделением большого количества углекислого газа в окружающую среду. 4.4. Установки на местных видах топлива Используют простой и хорошо проверенный способ преобразования твердого топлива в газообразное. При этом могут использоваться и утилизироваться отходы лесозаготовительного, деревообрабатывающего, гидролизного производств, а также торф и бытовые отходы. Возможно применение топлива влажностью до 45 – 50%, но для более эффективной работы следует применять топливо влажностью не выше 35%. На стадии газификации топливо и кислород воздуха подаются в ограниченном количестве в камеру газообразования. В реакторе под действием высокой температуры топливо разлагается на углерод, водяной пар, смолы и масла. Дальнейшая реакция между кислородом и углеродом обеспечивает температуру, достаточную для образования окиси углерода – главного горючего компонента вырабатываемого газа. Смолы и масла разлагаются на газы, содержащие водород и некоторое количество метана. Минимальная теплотворная способность газа составляет 1100 ккал/м3. Имеются конструкции газогенераторов тепловой мощностью 24 – 200 кВт. При выборе модели рекомендуется исходить из того, что для отопления 100 м2 помещения требуется 4 – 5 кВт тепловой мощности газогенератора (рис. 9). 
Рис.9. Схема работы газогенератора на твердом топливе. Камера газообразования представляет собой металлический корпус, внутри которого установлены реактор и колосниковая решетка. Камера возгорания имеет трубу горения и канал с заслонкой для подачи дополнительного количества воздуха в трубу горения. Газогенератор имеет модульную конструкцию и может работать с различными водонагревательными и воздухонагревательными устройствами. Биомасса не только доступна в больших количествах, но также имеет другое значительное преимущество. Это – единственный возобновляемый источник энергии, который может быть сохранен и воспроизведен. Тепло, электричество или топливо могут таким образом быть произведены, когда они необходимы. Неудивительно, что биомасса является наиболее распространенным возобновляемым источником энергии в Германии. Для пользователей возрастают объемы поставок биомассы в виде пеллет (рис. 10). Используются пеллеты в любых котлах для сжигания твердых видов топлив.
из растительных материалов в Германии. 4.5. Жидкое топливо растительного происхождения Технически ценным генерируемым видом энергии является жидкое топливо растительного происхождения. Оно способствует решению неотложного комплекса проблем:
Различают два вида выпускаемых топлив: спиртовые и на основе растительных масел. Спиртовые топлива предназначены для карбюраторных двигателей. В наших условиях их можно получать из сахарного сырья после переработки сахарной свёклы или картофеля. Однако это энергетически неэффективно и не имеет существенной хозяйственной перспективы. Топлива на основе растительных масел – дизельные. Растительные масла состоят в основном из жирных кислот. Желаемое преобразование в дизельное топливо происходит под действием катализатора заменой глицерина метанолом или биоэтанолом. Для осуществления процесса потребляется только 1 – 2% энергии от содержащейся в конечном продукте. Высокая вязкость растительного масла снижается при этом в десятки раз почти до консистенции нефтяного дизельного топлива. Основой для производства биодизеля чаще всего служит рапсовое масло (84 %) (рис. 11), однако в зависимости от географического положения и природно-климатических условий производителей используется масло подсолнечника (13 %), соевое (2 %), конопляное масло, масло ятрофы (бутылочное дерево). 
Рис.11.Структура сырья для производства биодизельного топлива. Особенностью биодизельного топлива является более высокая вязкость и плотность, а высокое содержание (8 – 10 %) кислорода обуславливает некоторое снижение температуры сгорания топлива, полученного из масел. 4.6. Биодизельное топливо из рапса Технологическая схема производства биодизельного топлива из рапса начинается с его возделывания и получения урожая (рис. 12). При урожае семян рапса 3 т/га после отжима можно получить 1,2 т растительного масла, а также 1,8 т. шрота для использования на корм в животноводстве. Для осуществления процесса катализации к данному количеству масла добавляется 120 кг метанола и в результате получается 1,2 т. дизельного топлива и 120 кг глицерина (сопутствующий продукт для химической промышленности). В Чехии при урожае 3 – 4 т/га из семян рапса получают примерно 1 т. метилэстера (основа биодизельного топлива). Расчеты показывают, что затраты на производство маслосемян рапса составляют 17700 МДж/га; затраты на извлечение масла – 700 МДж/га; полученная от масла энергия – 22200 МДж/га. Таким образом, энергетическая эффективность каждого гектара составляет 3800 МДж/га, что соответствует 110 л дизельного топлива [28]. 
Рис.12. Технологическая схема производства биодизельного топлива из рапса.
Возможно также смешивание биодизельного топлива (5 – 10%) с обычным нефтяным. При работе дизеля на смеси топлив с содержанием до 10% метиловых эфиров жирных кислот рапсового масла показатели рабочего процесса не отличаются от получаемого при работе на обычном дизельном топливе [29]. В качестве недостатков биодизельного топлива указываются потребность в значительных инвестициях для оборудования данных устройств, агрессивность по отношению к некоторым материалам, пониженные смазывающие возможности при применении в смесях. Наблюдается также снижение мощностных параметров двигателей на 3 – 5%, а объемный расход топлива возрастает на 6 – 9%. Существенные успехи в использовании дизельного топлива из рапса достигнуты в Чешской Республике. Программа производства там альтернативных видов топлива была начата в 1992 г. и вызвана отсутствием в Чехии собственных запасов природных видов топлива. К 2000 г. работало 16 предприятий по производству биологического топлива общей производительностью 60 тыс. тонн в год. В качестве дизельного топлива используется смесь полученного из рапса метилэстера и нефтяного дизельного топлива в соотношении 30:70. По существующим прогнозам [30] в ближайшем будущем доля применения биодизельного топлива составит 5 – 8%. В Германии в 1980-е годы имелось 400 биодизельных бензоколонок, а к 2000 – уже 700 заправочных станций. В последующие 20 – 30 лет доля применения биодизельного топлива возрастет до 20 – 30%. В таком количестве биодизельное топливо займет важное место в общем потреблении энергоресурсов. 4.7. Биогаз Биогаз получают из отходов животноводства путем их анаэробного сбраживания. При этом в газ превращается примерно четвертая часть органического вещества [3]. Полученный из отходов животноводства биогаз содержит 60 – 75% метана, 30 – 35% углекислого газа и 1 – 1,5% сероводородов и других летучих примесей. В зависимости от содержания органического вещества из 1 м3 исходного сырья можно получить до 5 – 15 м3 газа. В расчетах принимают, что из 1 кг органического вещества образуется от 1,1 до 1,4 м3 биогаза. Энергосодержание 1 м3 биогаза составляет 22 – 26 МДж, что эквивалентно содержанию энергии в 0,5 кг дизельного топлива или в 1 кг каменного угля. Принципиальная схема получения биогаза приведена на рис. 13. Из фермы или хранилища жидкая биомасса подается насосом в реактор, куда посредством шнекового загрузчика поступает и твердое сырье. В реакторе осуществляется термофильное сбраживание. При температуре не ниже 40 0С процесс сбраживания продолжается около 5 сут. Полученный биогаз с содержанием 60 – 80% метана подается в когенерационный блок, где при сжигании в двигателе внутреннего сгорания происходит выработка тепловой и электрической энергии. Тепловая энергия используется для отопления как реактора, так и производственных помещений. Выработанная электроэнергия, пройдя трансформаторную подстанцию, попадает в линию электропередач. Отработавший продукт в виде шлама направляется в хранилище и затем применяется в качестве органического удобрения. 
Рис. 13. Технологическая схема получения биогаза. По расчетам, выполненным для условий Латвии, от свиноводческой фермы на 1000 гол. можно получить биогаз с энергосодержанием 5520 МДж, причем более 36% энергии затрачивается на подогрев сырья, а полезная энергия составляет 3421 МДж (62%). Опыт получения биогаза в условиях Беларуси [3] также подтверждает необходимость значительного расхода получаемой энергии на подогрев исходного сырья для осуществления процесса сбраживания. Так, на РУСП СГЦ “Западный” Брестского района при общей мощности энергетического комплекса 520 кВт/ч, в год можно получить 4500 МВт электроэнергии и 5685 МВт тепловой энергии, из которых на собственные нужды биогазового комплекса будет использовано 7 и 32 % вырабатываемой энергии соответственно. 5. ОПЫТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ БИОЭНЕРГИИ По данным Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь на 211 крупнейших сельскохозяйственных предприятиях страны ежегодно образуется около 25 млн. м3 стоков. В 2006 г. на ликвидацию источников загрязнения только Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды выделило 23,6 млрд. рублей. Поэтому биогазовые энергетические комплексы рассматриваются не только как источник выработки энергии, но и как серьезная альтернатива очистным сооружениям. Согласно государственной комплексной программе модернизации основных производственных фондов Белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов в 2006 – 2010 гг., утвержденной Указом Президента Республики Беларусь 25 августа 2005 г. № 399, запланировано получение товарного биогаза в количестве 160 тыс. тонн условного топлива в год. Республиканской программой энергосбережения на 2006 – 2010 гг., утвержденной постановлением Совета Министров Республики Беларусь 2 февраля 2006 г. № 137 предусмотрено внедрение в организациях Министерства сельского хозяйства и продовольствия трех биогазовых установок на РУСП СГЦ “Западный” Брестского района проектная мощность 520 кВт∙ч, ОАО “Гомельская птицефабрика” – 340 кВт∙ч, ППЗ “Белорусский” (ранее РУСНП “БелЗОСП”) Минского района – 340 кВт∙ч и 180 кВт∙ч. В эксплуатируемых биогазовых комплексах перерабатываются органические отходы, на ППЗ “Белорусский” – 85 % перерабатываемого субстрата (сырья) – куриный помет, 14,5 % – навоз КРС, 0,5 % – прочие органические вещества. На РУСП СГЦ “Западный” – 49,5 % навоз свиней (жидкая фракция), 49,5 % – навоз (твердая фракция), 1% – прочие органические отходы.
Среди стран СНГ наибольший интерес к получению биодизеля из рапсового масла проявила Украина. Экономика этой страны сильно зависит от импорта энергоресурсов. Себестоимость биотоплива, как правило, ниже, если производство семян рапса, получение из них масла и переработка его в биодизель сосредоточена в рамках одного сельскохозяйственного предприятия. Оптимальная себестоимость биодизеля складывается при урожайности рапса 40 ц/га. Цена биодизеля возрастает вдвое при урожайности 10 – 12 ц/га. В Республике Беларусь активно возрастает интерес к этому виду топлива, который объясняется прежде всего новыми перспективами развития сельскохозяйственного производства. Вопрос о производстве дизельного биотоплива на основе рапсового масла был рассмотрен в конце 2005 г. на заседании Президиума Совета Министров. Как следует из выписки протокола заседания от 20.12.2005 г., правительство одобрило предложение концерна “Белнефтехим” об участии ОАО “ГродноАзот” в договоре о совместном производстве дизельного биотоплива (договор простого товарищества) с участием УП “Унихимпром БГУ”, СЗАО “Гроднобиопродукт”, ОАО “Новоельнянский межрайагроснаб”. Концерну “Белнефтехим” поручено обеспечить финансирование работ по вводу в промышленную эксплуатацию установки в г.п. Новоельня. Органам стандартизации поручено утвердить государственные стандарты на виды топлива из рапсового масла, в том числе на смесевое моторное топливо с различным содержанием метиловых эфиров. В течение 2006 – 2007 гг. Министерство промышленности обязали адаптировать отечественные дизельные двигатели для работы на биотопливе. Кроме этого, сформирован проект Государственной целевой программы по обеспечению производства дизельного биотоплива с использованием отечественных научных разработок и мирового опыта. Институту физико-химических проблем БГУ совместно с Госстандартом было поручено провести работу по определению величины добавки биотоплива в двигатели белорусского производства В соответствие с Указом Президента Республики Беларусь минеральное дизельное топливо, используемое для производства биодизельного топлива, не облагается акцизным налогом, а ставка акциза для биодизеля установлена на уровне 75 руб/л., в то время как для товарного дизеля ставка налога составляет 552 руб/л. Проект Государственной программы по обеспечению производства дизельного биотоплива на 2007 – 2010 гг., предполагает весь объем потребляемого в Беларуси дизельного топлива (более 2 млн. тонн в год) реализовывать с 5 %-ной добавкой метиловых (этиловых) эфиров насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Это позволит экономить порядка 300 тыс. тонн нефти в год. С этой целью планируется к 2010 г. создание ряда промышленных производств по получению эфиров жирных кислот с общим объемом производства не менее 100 тыс. тонн в год. Производства мощностью 40 – 50 тыс. тонн в год планируется разместить в Гродненской области (ОАО “ГродноАзот”) и Могилевской области (ОАО «Могилевхимволокно»). Ввод в эксплуатацию установки по производству метилового эфира в ОАО “ГродноАзот” будет важным шагом на пути к освоению технологии производства дизельного биотоплива в Республике Беларусь. В качестве основных источников масел, как отмечалось выше, рассматриваются рапс, а в некоторых случаях – подсолнечник. Главная трудность заключается в низкой урожайности, затянутых сроках сбора и переработки семян. Так урожайность озимого рапса в период 2004 – 2005 гг. составляла 14,1 – 14,4 ц/га, ярового – 11,7 – 12,3 ц/га. Поэтому при таких урожаях рассчитывать на низкую себестоимость биодизеля не приходится. Впрочем, при внутрихозяйственном производстве и применении биодизеля экономический эффект может оказаться весьма ощутимым. При оптимальной организации производства и переработке рапсового масла в сельскохозяйственных организациях Республики Беларусь его себестоимость может быть ниже цены дизельного топлива на 10 – 15%, чему свидетельствует опыт ОАО “Новоельнянский меж-райагроснаб”, где в 2006 – 2007 гг. было произведено 4000 тонн биодизельного топлива, которое реализовывалось как посредствам оптовой торговли, так и через АЗС. Для Беларуси важным является и тот факт, что использование собственных биологически возобновляемых источников для производства топлива снижает уровень зависимости государства от стран-экспортеров углеводородного сырья и в свою очередь создает предпосылки для более устойчивого развития сельскохозяйственного производства.
В сложившейся ситуации возникает необходимость поиска замены нефти, основным субститутом которой является топливо из регенерируемых источников. Производство биотоплива не приносит таких экономических дивидендов, как производство топлива из углеводородного сырья, однако существуют неэкономические факторы, способные склонить чашу в пользу биоэнергетики. Следует отметить, что предложенная классификация является весьма условной. Сокращение зависимости от стран-экспортеров энергоресурсов является главным движущим политическим фактором, способ-ствующим развитию производства биотоплива. Например, в странах Евросоюза к 2010 г. законодательно определено довести потребление собственного биотоплива на транспортные нужды до 5,75 %, что позволит значительно снизить импорт энергоресурсов. Республика Беларусь относится к энергозависимым странам (собственные ресурсы ископаемых энергоносителей составляют не более 15% от потребности), внутренняя экономика весьма чувствительна к импорту энергоносителей, в то же время страна обладает значительным потенциалом для производства биоэнергии. Производство сырья для биоэнергетики неразрывно связано с деятельностью научно – исследовательских и финансовых институтов, способствующих экономическому развитию субъектов хозяй-ствования. Экологические аспекты. В процессе утилизации биотоплива выброс вредных веществ в окружающую среду в несколько раз ниже, чем у минерального топлива. Например, биодизель практически не содержит серы и канцерогенного бензола, разложение этого топлива происходит в естественных условиях и без вреда для окружающей среды. При использовании биотоплива в значительной мере сокращается выброс в атмосферу газов, вызывающих парниковый эффект. В процессе сельскохозяйственного производства образуются органические отходы, которые в исходном виде с одной стороны представляют ценность, а с другой – являются источником загрязнения окружающей среды. Хранение отходов требует больших территорий, постоянного наблюдения, также оно связано с опасностью загрязнения грунтовых вод. Свиноводческий комплекс с содержанием 10 тыс. голов ежемесячно выбрасывает в атмосферу 9 тонн аммиака и 900 кг сероводорода. При применении анаэробных технологий переработки отходов животноводства можно не только сократить выбросы в окружающую среду, но посредствам получения биогаза выработать электрическую и тепловую энергию.
жүктеу/скачать 1.24 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
