Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка эмиссии парниковых газов при использовании природного газа и биогаза

Моисеев Евгений Николаевич

Запорожская государственная инженерная академия

студент (магистр)

Научный руководитель: Назаренко Ирина Анатольевна, доцент, кандидат технических наук, Запорожская государственная инженерная академия

Аннотация

В работе показана экологическая и экономическая эффективность использования биогаза на пивоваренном предприятии. В статье использована стандартная методика определения эмиссии парниковых газов по уровням. Выполнены расчеты для природного газа и биогаза. Полученные результаты показали, что количество выбросов парниковых газов от сжигания природного газа и биогаза на котлах фирмы «LOOS» на ПАО «Карлсберг Украина» уменьшаются. Доказана эффективность совместного сжигания данных видов топлива. Показано, что совместное сжигание природного газа и биогаза позволит снизить выбросы эмиссионных газов на 10%.

Ключевые слова: парниковые газы; эмиссия парниковых газов; биогаз.

Abstract

This paper shows the environmental and economic efficiency of biogas in the brewery. The article used the standard method for determination of greenhouse gas emissions through the levels. Calculations for natural gas and biogas. The results of the calculations showed that the amount of greenhouse gas emissions from the combustion of natural gas and biogas in the boilers of the company «LOOS» JSC «Carlsberg Ukraine" reduced. The efficiency of co-combustion of these fuels. It is shown that co-combustion of natural gas and biogas will reduce the emission of emission gases by 10%.

Keywords: greenhouse gases; greenhouse gas emissions; biogas

Введение

Непрерывный рост потребностей современного общества в энергии приводит к увеличению потребления ископаемых топливно-энергетических ресурсов и, соответственно, к увеличению выброса в атмосферу продуктов сгорания, в том числе, парниковых газов, повышение концентрации которых в атмосфере является одной из вероятных причин безвозвратного изменения климата [1].

Одним из основных путей снижения объема выбросов парниковых газов и экономии традиционных видов топлива является замена ископаемого топлива на возобновляемые источники энергии. Одним из таких источников может быть биогаз [2].

Основными критериями при выборе технологии энергетического использования биогаза являются экономические показатели и величина снижения эмиссии парниковых газов при допустимой величине выбросов загрязняющих веществ. Если экономические критерии известны и достаточно эффективно используются на практике, то существующие экологические критерии не позволяют объективно сравнивать различные технологии и оборудование, использующие различные виды биотоплива, а также полностью учесть влияние вида и качества заменяемого топлива [3].

Методика

В зависимости от полноты информации возможна оценка выбросов парниковых газов на трех уровнях. Чем больше информации о применяемой технологии сжигания топлива, тем выше может быть уровень оценки. Так, если известны только данные о количестве сожженного топлива в год, то расчеты возможны только на уровне 1 [4]. Если же есть национальные данные об удельных коэффициентах выбросов для этих источников выбросов и типа топлива и, кроме того, известен содержание углерода в используемых видах топлива, то расчеты можно выполнить на уровне 2.

В простейшем случае при расчетах на уровне 1 выбросы любого парникового газа MПГ в первую очередь СО2определяются формулой (1)

атмосфера парниковый газ котел

Мпг=?m*k*kпг*Ф (1)

где m - количество сожженного топлива этого типа, в тоннах;

k - коэффициент для пересчета топлива из тыс. т. в терра Джоули,

kпг- удельный коэффициент эмиссии углерода. для СО2 kпг=VCO2*44/15

Ф - фракция окисления. Принимается, что Ф = 1. Этот коэффициент необходим для лучшего согласования с теорией и понимания физической сути вычислений.

n - число видов топлива, которые были использованы.

Для каждого вида расчеты выполняются не зависимо, а суммы той или иной парниковых газов затем складываются [5].

Результаты

По вышеуказанной методике была проведена оценка выбросов парниковых газов на предприятии ПАО Карлсберг Украина (г. Запорожье). В 2009-2010 годах компанией Carlsberg Ukraine была проведена реконструкция парового котла с модернизацией горелок для работы как на природном газе, так и на смеси из биогаза. От очистных сооружений в котельную был проведен газопровод для транспортировки биогаза и последующего его сжигания в котельной. В котельной за год сжигается около 3606000 м3природного газа и 470000 м3биогаза. Рассмотрим выбросы парниковых газов СО2, СН4и N2O.Поскольку никаких данных о режиме сжигания топлива нет кроме его количества, то расчеты придется выполнять для СО2на уровне 2, а для СН4и N2O на уровне 1. Оценим сначала выбросы СО2от сжигания природного газа, на основе формулы 1. Предполагается что для технологических нужд сжигается только природный газ. Результаты расчетов, по выбросам СО2размещены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты расчетов выбросов СО2от сжигания природного газа

Таким образом, выбросы СО2от сжигания природного газа составили 7726641,68 тонн в год.

Оценим выбросы СO2в случае, когда часть природного газа замещается биогаза. Результаты показаны в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты расчетов выбросов СО2от сжигания биогаза

Суммарные выбросы СО2котельной при сжигании природного газа и биогаза составили 6925697,53 т в год.

Выбросы СН4и N2O рассчитываются от того же количества природного газа, и для СО2. Результаты расчетов выбросов СН4и N2O показаны в таблице 3.

Таблица 3 - величина выбросов СН4и N2О от сжигания природного газа

Коэффициенты выбросов СН4, данные в таблице 3 в кг/ТДж, представленные нами для удобства в тонах/ТерраДжоуль. Для коэффициента N2O расчеты выполнены аналогично.

Общие выбросы по котельной при сжигании природного газа составили:

а) СО27726641,68 т;

б) СН4- 138,91 т;

в) N2O - 138,1 т.

Для получения результата в СО2-эквиваленте умножаем выбросы метана потенциал глобального потепления метана - 21, а выбросы закиси азота на потенциал глобального потепления 310. Таким образом, получено суммарные выбросы в количестве 7772621 т СО2-эквивалента.

При сжигании природного газа и биогаза величины выбросов СН4и N2О показаны в таблице 4.

Таблиця 4 - Величина выбросов СН4и N 2 от сжигания природного газа из биогаза

Общие выбросы по котельной одновременном сжигании природного газа и биогаза составили:

а) СО26925697,53 т;

б) СН4- 281,1 т;

в) N2O - 162,45 т.

Получены суммарные выбросы в количестве 6981960 т СО2- эквивалента.

Уменьшение выбросов при одновременном сжигания природного газа и биогаза на котельной составляет 790661 т СО2- эквивалента в год.

Выводы

В статье показана эффективность использования биогаза на ПАО Карлсберг Украина. Это обеспечит очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности, сократит потерю площадей, занимаемых стоками предприятия. Расчеты показали, что сжигание совместно природного газа и биогаза позволит снизить выбросы эмиссионных газов на 790661 т СО2- эквивалента в год, что улучшит экологическую ситуацию в Запорожском регионе. Существенное снижение выбросов в атмосферу парниковых газов позволит привлечь дополнительные средства по Киотскому протоколу.

Библиографический список

1. Губинский М.В., Усенко А.Ю., Шевченко Г.Л., Шишко Ю.В. Оценка эмиссии парниковых газов при использовании топлив и биомассы. Щоквартальний науково-практичний журнал 2' 2007. Інтегровані технології та енергозбереження. Видання засновано Харківським державним політехнічним університетом у 1998 році

2. Національна металургійна академія України. Усенко А. Ю. Удосконалення процесу окислювального піролізу біомаси з метою зниження емісії парникових газів. Автореферат. Дисертації на здобуттянауковогоступеня кандидата технічних наук Дніпропетровськ - 2006.

3. Белоусов В. Н., Смородин С. Н., Лакомкин В. Ю., Энергосбережение и выбросы парниковых газов (СО2). Учебное пособие. Санкт-Петербург 2014.

4. Методические указания. По расчету выбросов парниковых газов. Астана 2010.

Размещено на Allbest.ru