Технологія виробництва різних видів біопалива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

Технологія виробництва різних видів біопалива

· Паливні гранули

· Паливні брикети

· Деревне вугілля

· Тріска

· Дрова

· Біогаз

· Біоетанол

· Біодизель

· Liquid-to-biofuel (біопаливо другого покоління).

Висновок

Список використаної літератури

1. 

Вступ

Біопамливо або біологічне паливо -- (англ. biofuels) -- органічні матеріали, такі як деревина, відходи та спирти , що використовуються для виробництва енергії. Це -- поновлюване джерело енергії, на відміну від інших природних ресурсів, таких як нафта, вугілля і ядерне паливо. Офіційне визначення біопалива -- будь-яке паливо мінімум з 80 % вмістом (за об'ємом) матеріалів, отриманих від живих організмів, зібраних в межах десяти років перед виробництвом.

Подібно до вугілля і нафти, біомаса -- форма збереженої сонячної енергії. Енергія сонця «захоплюється» через процес фотосинтезу при рості рослин. Одна перевага біологічного палива в порівнянні з іншими типами палива -- те, що воно повністю розкладається мікроорганізмами, і тому відносно безневинне для навколишнього середовища.

Сільськогосподарська продукція, яку вирощують для використання як біопаливо, включає кукурудзу і сою (перш за все в США), льон та ріпак (перш за все в Європі), цукровий очерет в Бразилії і пальмова олія в Південно-східній Азії. Розкладена мікроорганізмами продукція промисловості, сільського господарства, лісоводства та побутові відходи також можуть використовуватися для отримання біоенергії, наприклад солому, лісоматеріал, добриво, рисове лушпиння, стічні води і залишки продуктів харчування. Ці продукти перетворюються на біогаз через анаеробне травлення. Біомаса, що використовується як паливо також часто складається з недовикористовуваної продукції, такої як солом'яного і відходи тваринництва.



Технологія виробництва різних видів біопалива

Паливні гранули

В основі технології виробництва паливних гранул, як і паливних брикетів лежить процес пресування подрібнених відходів деревини, соломи, лузги і ін.

Сировина (тирса, солома тощо) поступає в дробарку, де подрібнюються до стану муки. Отримана маса поступає в сушарку, з неї - у прес-гранулятор, де деревну муку пресують у гранули. Стиснення під час пресування підвищує температуру матеріалу, лігнін, що міститься в деревині розм'якшується і склеює частки в щільні циліндри.

На виробництво однієї тонни гранул йде 3-5 кубометрів деревних відходів природної вологості. Готові гранули охолоджують, пакують у великі біг-беги (по кілька тонн) або дрібну упаковку від декількох кг до декількох десятків кг. Розрізняють промислові (доставляються насипом без упаковки або в біг-бегах) і споживчі гранули (у дрібній розфасовці, орієнтовані на приватних і невеликих промислових споживачів).

Деревні паливні гранули (пелети, ДТГ) - це невеликі циліндричні пресовані деревні вироби діаметром 4-12 мм, завдовжки 20-50 мм, перероблені з висушених залишків деревообробного та лісопильного виробництва: тирса, стружка, деревне борошно, тріска, деревний пил і т. д. Гранули використовуються в котлах для отримання теплової та електричної енергії шляхом спалювання.

Перевагою використання деревних гранул перед іншими видами палива є:

-Зниження шкідливих викидів в атмосферу: деревне біопаливо визнано СО2 - нейтральним, тобто при його спалюванні кількість виділяється вуглекислого газу в атмосферу не перевищує обсяг викидів, який би утворився шляхом природного розкладання деревини (див. табл.1);

-Велика теплотворна здатність: в порівнянні з тріскою і з кускових відходи деревини. Енергомісткість одного кілограма деревних гранул відповідає 0,5 літра рідкого дизельного палива; деревні гранули не поступаються за теплотворної здатності ні вугіллю, ні мазуту (див. табл.2);

-Низька вартість у порівнянні і дизпаливом і опаленням електрикою,

-Чистота приміщення, в якому встановлений котел,

-Можливість автоматизації котелень.

Технологія виробництва деревних паливних гранул

Розстановка устаткування на кожному підприємстві може бути різна. Однак принципи - загальні з моменту виникнення технологія виробництва пелет в 1947 році. Сам по собі процес гранулювання - пеллетизації відбувається в спеціальних кільцевих штампах (прес-формах) обертовими роторними вальцями, які упресовують в численні отвори - фільєри прес-форми, активізувати паром подрібнене деревне сировину, після чого, зрізані з зовнішньої сторони штампа спеціальним ножем гранули, повинні бути охолоджені й відділені від дрібних частинок.

Весь процес виробництва умовно можна розділити на кілька етапів:

*Подрібнення

*Сушіння

*Доподрібнення

*Водопідготовка

*Пресування

*Охолодження

*Розфасовка і упаковка

Розглянемо докладніше кожен етап виробництва:

*Подрібнення деревної сировини. Рубальної машини (Дробарки) подрібнюють деревну сировину до фракції з розмірами не більше 25х25х2 мм для подальшої сушки. Найкраще для зниження енерговитрат на сушіння подрібнювати до більш дрібної фракції.

*Сушка. Деревна сировина перед пресуванням повинно мати вологість 10% ± 2%. Сировина з більшою або меншою вологістю вимагає додаткового зволоження або додаткової сушки. Сушарки діляться на два типи: барабанного і стрічкового. Стрічкового типу: дорожче, але безпечніше. За типом вживаного сушильного агента вони поділяються на сушарки на топкових газах, гарячому повітрі і водяній парі. За типом вживаного виду палива для виробництва ДТГ: газові і на деревних відходах.

*Доподрібнення сухої сировини. Для стійкої роботи преса вхідна фракція повинна бути не більше 4 мм. Таку фракцію може забезпечити молотковий млин, стружковий верстат або дезінтегратор.

*Водопідготовка. Сировина з вологістю менше 8% погано піддається пресуванню, тому потрібно, пристрій додаткового зволоження сировини. Кращий варіант - це шнекові змішувачі, що мають можливість подачі води або пари. Пар застосовують для зниження міцності і збільшення пластичності деревної сировини твердих порід. Преси деяких виробників через конструктивні особливості не вимагають додавання пара. Деякі застосовують пар для старого, злежалого сировини, але такою сировиною складно отримати гранули хорошої якості.

В основі всього процесу гранулювання або в серце його перебуває прес. Сьогодні існує кілька десятків виробників пресів з різних країн світу (CPM, Andritz, Salmatec, Amandus Kahl, Buhler, Munch та багато інших). Багато преси конструктивно розрізняються за видами матриць:

-Прес з круглою матрицею

-Прес з плоскою матрицею.

Прес з круглою матрицею розроблявся для комбікормової, харчової та хімічної промисловості. А прес з плоскою матрицею спочатку для утилізації промислових і побутових твердих відходів. На сьогоднішній день преси обох модифікацій, що використовуються в гранулювання, працюють за однаковим принципом. Біжучі катки створюють контактне напруження зминання сировини на матриці, і через отвори в матриці продавлюють сировина, яка обрізається ножами. Преси виконані з особливо міцних матеріалів з жорсткими могутніми корпусами. Матриця і катки виготовлені із спеціальних загартованих зносостійких сплавів. Гранулювання деревини, як матеріалу має високу щільність, вимагає підвищеної зусилля для пресування. При пресуванні відбувається ущільнення деревної сировини до 3 разів. Питоме споживання електроенергії складає від 30 до 50 кВт в годину на тонну. Через сили тертя і адіабатичних процесів, що відбуваються при різкому стисненні сировини, температура в робочій зоні преса сягає 100 ° С.

*Охолодження. Чим вище зусилля пресування і вище температура сировини, тим краще гранули по якості. При збільшенні температури пресування понад 120 ° С відбуваються незворотні процеси в гранульованій сировині, які призводять до погіршення якості гранул. Охолодження необхідно для кондиціювання гранул після пресування. У хороших виробників обладнання в технологічному процесі, після охолоджувача існують системи для очищення готових гранул від пилу, що істотно покращує якість продукції, що випускається.

*Розфасовка і упаковка. Розфасовка і упаковка паливних гранул залежить від того, яка система зберігання існує у споживача.

-У вільному вигляді - насипом.

-У мішках біг-бег, від 500 до 1200 кг.

-У дрібній розфасовці по 10 ... 20 кг.

Способи розфасовки паливних гранул

*У вільному вигляді - насипом

Підрозділяється на дві групи:

-Перша йде на великі ТЕЦ, вимоги щодо якості невисокі, ціна також невелика: промислові пелети.

-Друга - високої якості для котлів невеликої потужності і подальшої фасування в дрібну упаковку, вимоги високі, ціна також досить висока.

*Фасовка в біг-беги

Розфасовка в біг-беги застосовується для індустріальної транспортування сипучих продуктів. Біг-бги виготовляються з міцного полімеру, мають петлі для механізації вантажно-розвантажувальних робіт, а також дозволяють зберігати постійну необхідну вологість ДТГ при відкритому складуванні. Ціна ДТГ в біг-бегах вище, ніж при доставці насипом.

*Дрібна розфасовка

Найдорожча група. Ціни на гранули в дрібній розфасовці найбільш високі, і перевищують 200 Євро за тонну. До даної групи ДТГ пред'являються підвищені вимоги по якості. Дуже зручна для тих замовників, хто не може мати складу для зберігання в насипному вигляді. Перевозиться на паллетах (піддонах). Масою до однієї тонни. На знімках показані варіанти транспортного пакета і мішка 20 кг.

Устаткування для спалювання біопалива

Для кожного виду палива існує своя технологія спалювання, обґрунтована, як технічно, так і економічно. Паливну гранулу можна спалювати на різному устаткуванні. Однак максимальної ефективності можна досягти лише за допомогою котлів та пальників, спеціально для цього призначених.

Процес отримання теплової енергії з гранул можна назвати горінням тільки з великою натяжкою, оскільки гранули не горять у прямому розумінні цього слова, а тліють. При цьому котел, вичерпавши паливо в контейнері, може продовжувати постачання теплом протягом 24 годин за рахунок малої швидкості протікання процесу.

У Європі більше половини котлів на деревних гранулах мають середню потужність від 100 кВт до 1 МВт. Зазвичай такі печі встановлюються у великих приватних будинках, школах, на невеликих підприємствах.

Крім котелень на пелетах, існують також каміни на гранулах і брикетах. Подібні каміни працюють не як котли, а як повітронагрівачі, тому не вимагають системи трубопроводів. Найчастіше вони використовуються (як і традиційні каміни) в якості додаткового засоби обігріву.

На сьогоднішній день на ринках країн СНД представлені й пальники для переобладнання рідко паливних котлів під гранулу, і котельне обладнання великої потужності, і промислові парогенератори на біопаливі, і малопотужні автоматизовані котли для приватних будинків, і кімнатні каміни для спалювання паливної гранули. Велика частина обладнання імпортується. Однак і цілий ряд вітчизняних підприємств пропонує обладнання, призначене для спалювання пелет.

До речі, перші котли на біопаливі з'явилися взагалі в Росії. До 60-х років ХХ століття в СРСР було розроблено та змонтовано чимало таких котлів. Однак завдання тоді ставилася інша: «утилізувати відходи». На Заході була інша мета: домогтися максимального ККД для того, щоб знизити собівартість виробленої енергії, тому європейці пішли далі росіян у вивченні нюансів спалювання біопалива. Наприклад, при спалюванні хвої та ряду інших елементів утворюється їдкий натр або гідрат окису натрію. Мінеральні солі, які утворюються в результаті цієї реакції згубно впливають на сталеві котли, але сьогодні вже є технології, що дозволяють нейтралізувати подібні шкідливі ефекти.

Для кожного виду біопалива існує своя спеціальна і специфічна технологія. Котельні, призначені для біомаси вологістю менше 30%, не будуть ефективні ні для спалювання вологого біопалива з утримання води близько 50%, ні для рафінованого біопалива. Волога сировина не буде горіти через те, що їй необхідна дуже висока температура всередині котла. Деревні гранули (рафіноване біопаливо) будуть згоряти в такому котлі, але при цьому втратять економічну доцільність, оскільки вартість котла на гранулах нижче, ніж на вологою або сухою (до 35%) біомасі - тирсі, трісці і т.д.

В даний час в Європі розроблений досить широкий ряд типів котлів на біопаливі:

-Котли на пресування біопаливі - гранулах і брикетах,

-Котли на сухому біопаливі (вологість до 30%),

-Котли на вологому біопаливі (вологість до 55%)

-Котли для спалювання торфу та сумішей з торфу,

-Котли для спалювання кори та сумішей з кори,

-Котли для спалювання іншого органічної сировини.

В залежності від характеристик котли орієнтуються на різні сегменти ринку: від приватних споживачів до великих підприємствах і муніципальних котелень.



Паливні брикети

В основі технології виробництва паливних брикетів лежить процес пресування шнеком агро-відходів (лушпиння соняшнику, гречки та ін) і дрібно подрібнених відходів деревини (тирси) під високим тиском, а в ряді випадків і при нагріванні від 250 до 350 С °. Одержувані паливні брикети не включають в себе ніяких зв'язувальних речовин, крім одного натурального - лігніну, що міститься в клітинах рослинних відходів. При використанні агросировини можливе додавання сполучних елементів. Температура, присутня при пресуванні, сприяє оплавленню поверхні брикетів, яка завдяки цьому стає більш міцною, що важливо для транспортування брикет.

Сировиною для виробництва брикетів є той самий матеріал, що і для виготовлення гранул - тирса різних порід деревини, тріска, лушпиння соняшнику, гречки, солома і багато інших рослинні відходи. Технологія виробництва брикетів схожа з технологією гранулювання, але більш проста. Брикети бувають різних форм - у вигляді цегли, циліндра або шестикутника з отвором всередині. Стандартних розмірів у даній продукції немає.

Основним чинником, що визначає механічну міцність, водостійкість і калорійність брикету, є його щільність. Чим щільніше брикет, тим вище показники його якості. Чим нижче щільність брикетів, тим менше їх калорійність. Наприклад, при щільності брикету 650-750 кг/м3 калорійність брикетів дорівнює 12-14 МДж / кг; при щільності 1200-1300 кг/м3 - 25-31 МДж / кг.

Якість брикетів в значній мірі залежить від вологості вихідної суміші. Розрізняють оптимальну і критичну вологості. Оптимальна вологість становить 4-10%, при ній досягаються найкращі механічні характеристики брикетів (слід враховувати, що для деяких видів сировини верхньою межею вологості є 6-8%). Критичною називається вологість, при якій можливе утворення брикетів, але в ньому з'являються тріщини - таким чином, брикет товарного вигляду не має. Критична вологість знаходиться в межах 10-15%. При більш високій вологості отриманий брикет буде «розірваний» внутрішнім тиском вологи, що виникає при стисненні подрібненої маси.

Існує 3 основних типи паливних брикетів. Вони відрізняються за формою, яка залежить від методу виробництва. «У народі» прижилося три назви, які сталися з імен компаній, що випускають обладнання для виробництва того чи іншого брикету. Таким чином, виділяють брикети RUF, брикети NESTRO і брикети Pini-Kay. Однак, окрім згаданих виробників Брикетуюче обладнання, існують і інші фірми - наприклад CFNielsen (Данія), UPM (Литва), Bogma (Швеція), Pawert-SPM AG (Швейцарія), DI-PIU (Італія).

Брикети підрозділяються за двома принципами:

Перше - по сировині, з якого вони виготовлені. Тут виділяють: брикети з деревних відходів (стружка і опил без кори, відходи з корою, кора, відходи виробництва МДФ, шліфпиль, відходи фанерних виробництв, лігнін, брикети з сільськогосподарських відходів); брикети з агробіомасси (солома, лушпиння соняшнику, лушпиння злакових, відходи бавовни, сіно, очерет); брикети з інших матеріалів (папір, картон, целюлоза, полімери, торф).

Друге - за способом пресування і формі. Брикети бувають трьох видів: циліндричні, екструдерні і у вигляді цеглинки.

Циліндричні брикети біопаливо технологія виробництво

Цей вид брикетів виходить шляхом пресування на обладнанні ударно-механічного типу. Вони мають нескінченну довжину, і можуть бути розділені як на шайби, так і на поліна. Мають дуже високу щільність, користуються великою популярністю в Європі.

Такі брикети можуть мати не тільки круглу, але і квадратну або восьмикутну форму, мати або не мати отвір. Вид брикету замовляє покупець, він залежить від того, які форми більше популярні в кожній окремо взятій країні. Дані брикети охоче купують такі країни, як Німеччина, Данія, Великобританія, Норвегія, Швеція, Італія. На внутрішньому ринку, найчастіше використовують кускові брикети, виготовлені за даною технологією, в якості палива для твердопаливних котлів.

Екструдерні брикети

Ці брикети обов'язково мають отвір всередині і обпалену верхню поверхню.

В основі екструзивний технології виробництва брикетів лежить процес пресування шнеком під високим тиском при нагріванні від 250 до 350 С °. Температура, присутня при пресуванні, сприяє оплавленню поверхні брикетів, яка завдяки цьому стає міцною, що важливо для транспортування брикету.Такі брикети закладаються вручну в топку котла чи в грубку, вони користуються попитом у Прибалтиці і на внутрішньому ринку Росії.

Брикети у вигляді цеглинки

Ця продукція має вигляд прямокутного паралелепіпеда зі скошеними кутами. Такий брикет виходить шляхом гідравлічного пресування, і його розміри залежать від пухкості сировини, з якої він зроблений і тиску, який на нього чинився. Вони добре використовуються на внутрішньому ринку, і також відмінно купуються в усі європейські країни.

Технологія

Процес брикетування - це процес стискування матеріалу під високим тиском, з виділенням температури від сили тертя. За рахунок даного впливу в деревині відбувається виділення лігніну, який є сполучною речовиною для формування брикету. Для брикетів не з деревної сировини, можуть застосовуватися екологічно чисті добавки (не більше 2%). При виробництві даної продукції слід звернути особливу увагу на вологу - дуже важливий параметр, що впливає на щільність брикету. У разі перевищення 14% вологості сировини брикет розвалюється на довільні шматки через надлишок вологи.

Обсяг брикету складає 1/10 від обсягу затраченої на його виробництво сировини, що дає значну економію при транспортуванні і зберіганні біопалива.

Для виробництва деревних брикетів застосовують поршневі і шнекові преси, сировина - тирсу і стружки. Перед пресуванням матеріал додатково подрібнюють і підсушують (вологість не повинна перевищувати 12-14%)

Поршневий прес працює циклічно - при кожному ході поршня продавлюють певна кількість матеріалу через конічне сопло, на брикетах чітко помітні відповідні циклам шари. У приводі завжди застосовується маховик, який дозволяє вирівняти навантаження двигуна. Знос поршня невеликий , оскільки відносне переміщення між пресованих матеріалом і поршнем мало, швидко зношується сопло. Поршневі преси відносно дешеві і тому широко поширені.

Шнековий прес легше поршневого, оскільки відсутні масивні поршні і маховики. Продукція виходить безперервно, тому її можна розрізати на потрібні шматки. Щільність вище, ніж у поршневих пресів. Шнекові преси менш галасливі, завдяки відсутності ударних навантажень. До недоліків можна віднести більший витрата енергії і швидкий знос шнека.

Вид палива	Середня вага палива для виробництва 17000 МДж енергії	Порівняльна ціна отримання енергії для споживача в середньому по Україні грн.
Паливні брикети	1000кг	550
Деревина	1600кг	550
Газ	478м3	875
Дизельне паливо	500л	2000
Мазут	685л	1375
Вугілля кам'яне	1000кг	700

Паливні брикети мають широке застосування і можуть використовуватися для всіх видів топок, котлів центрального опалення та ін Великою перевагою брикетів є сталість температури при горінні протягом 4 і більше годин.

Деревне вугілля

Деревне вугілля, це нелетка частина продуктів термічного розпаду деревини. Під цією назвою для різних цілей пропонуються продукти, що розрізняються по складу і властивостям.

Історично - деревне вугілля один з найперших продуктів цілеспрямовано виготовлялися людьми. Особливість деревного вугілля, невластива ніякому іншому паливу, це відсутність в продуктах горіння чадного газу. Тому, деревне вугілля почали спершу збирати на згарищах, а потім і виготовляти ще печерні люди. Примітивні способи приготування вугілля, що складаються в розігріві по особливому складених дров, накритих дерном за рахунок спалювання частини дров в різних варіантах проіснували до кінця 19 століття як єдина технологія. Вони продовжують існувати, як кустарний метод, особливо широко в країнах Африки і Латинської Америки. В інших країнах, не стурбованих екологічною чистотою процесів, цю технологію модернізували шляхом заміни дерну на метал, цегла і т.п. Досить багато таких апаратів досі існує і в Росії. Загальний їх недоліки - викид отруйних парів і газів у навколишнє середовище, низький вихід товарного продукту і неефективне використання обсягу апаратів.

Сучасне вуглевипалювальне обладнання виключає забруднення навколишнього середовища. Спочатку використовувалися апарати з внутрішнім введенням теплоносія і ловленням рідких та газоподібних продуктів. До кінця 20 століття попит на рідкі продукти термічного розкладання впав до нуля. З'явилися апарати, в яких всі парогази без конденсації спалюються, а тепло використовується на технологію. Кращі з них дозволяють вести процес виключно на власному теплі більшу частину року, крім найсуворіших місяців зими. Як правило, це апарати з зовнішнім підведенням тепла. Сучасні технології дозволяють отримувати вугілля з різним ступенем прокалки - більш багатий летючими речовинами для побуту та більш прожарений для промисловості. Міцність вугілля залежить не тільки від технології виготовлення, але і від породи. З твердолистяних порід деревини вугілля виходить більш міцний, ніж з інших. Існують особливі види вугілля. З дуже щільного «кам'яного» дуба виготовляють т.з. «Білого» вугілля, особливо цінується в східній Азії. Порівняно недавно освоєно виробництво вугілля з екструдерних тирсових брикетів. В Азії та Південній Європі його вважають за краще звичайному вугіллю.

Тріска

В основі технології отримання тріски лежить подрібнення деревини на спеціальній техніці. Розрізняють паливну та технологічну тріску. Технологічна тріска використовується на ЦБК. Вона виробляється з окорної стовбурної деревини хвойних і листяних порід, а також з окоренних обаполів, рейок, кускових відходів деревини на ножових рубильних машинах дискового типу. Паливна щепа може вироблятися з необкорованих стовбурів, з низькоякісної тонкомірної деревини від рубок догляду за лісом, вершин і сучків різних деревних порід на рубильних машинах дискового і барабанного типів. Налічується кілька десятків виробників обладнання для виробництва тріски, найбільш відомі Morbark, Brucks, Peterson, Farmi та інші.

Дрова

Технологія виробництва дров пов'язана з лісозаготівлею. Низькоякісну деревину, яка не може бути використана в якості ділової (фанкряж, пиловник, баланси) перетворюють в дрова шляхом розпилювання і расколки.

Торрефікація деревини

"Торрефікація деревини": - низькотемпературний піроліз, поліпшуючий властивості деревини. Температура процесу 200 - 300 ОС, тиск - атмосферний, швидкість нагріву <50 ° C / хв., Відсутність кисню, час перебування - 6 - 30 хв., Розмір часток <4 см, теплотворна здатність -19 - 22 MJ / kg. При температурі 230 ... 300 оС геміцелюлоза розщеплюється і утворюється торрефіцірована деревина у вигляді гідрофобної, гомогенного порошку і леткі речовини.

Біогаз

Біогаз утворюється за допомогою бактерій в процесі розкладання органічного матеріалу при анаеробних (без доступу повітря) умовах і являє собою суміш метану та інших газів в наступних пропорціях:

Газ	Хімічна формула	Об'ємна частка
Метан	CH4	40 - 70%
Вуглекислий газ	CO2	30 - 60%
Інші гази		1 - 5%
Водень	H2	0 - 1%
Сірководень	Н2S	Н2S



Біогаз

Теплотворна здатність одного кубометра біогазу становить залежно від вмісту метану 20-25 МДЖ / м3, що еквівалентно згорянню 0,6-0,8 літра бензину, 1.3-1.7 кг дров або використанню 5 - 7 кВт електроенергії.

Технологія виробництва біогазу полягає в наступному. Біомаса (відходи або зелена маса) періодично подаються за допомогою насосної станції або завантажувача в реактор. Реактор являє собою підігрівається і утеплений резервуар, обладнаний міксерами. Будматеріалом для промислового резервуара найчастіше служить залізобетон або сталь з покриттям. У малих установках іноді використовуються композиційні матеріали. У реакторі живуть корисні бактерії, що харчуються біомасою. Продуктом життєдіяльності бактерій є біогаз. Для підтримки життя бактерій потрібна подача корму, підігрів до 35-38 ° С і періодичне перемішування. Утворюється біогаз скупчується в сховищі (газгольдері), потім проходить систему очищення і подається до споживачів (котел або електрогенератор). Реактор працює без доступу повітря, герметичний і безпечний.

Для зброджування деяких видів сировини в чистому вигляді потрібна особлива двостадійна технологія. Наприклад, пташиний послід, спиртова барда не переробляються в біогаз в звичайному реакторі. Для переробки такої сировини необхідний додатково реактор гідролізу. Такий реактор дозволяє контролювати рівень кислотності, таким чином бактерії не гинуть через підвищення вмісту кислот або лугів. Можлива переробка цих же субстратів по одностадійної технології, але при коферментації (змішуванні) з іншими видами сировини, наприклад, з гноєм або силосом.

Існують промислові та кустарні установки. Промислові установки відрізняються від кустарних наявністю механізації, систем підігріву, гомогенізації, автоматики. Найбільш поширений промисловий метод - анаеробне зброджування в метантенках.



Біоетанол

Біоетанол - це звичайний етанол, що отримується в процесі переробки рослинної сировини для використання в якості біопалива. Його виробництво схоже з виробництвом харчового спирту.

Сучасна промислова технологія отримання спирту етилового з харчової сировини включає наступні стадії:

-Підготовка і подрібнення крохмалистою сировини - зерна (жита, пшениці і т.п.)

-Ферментація. На переважній більшості спиртових виробництв світу ферментативне розщеплення крохмалю до спирту за допомогою дріжджів залишено. Для цих цілей застосовуються рекомбінантні препарати альфа-амілази, отримані біоінженерним шляхом - глюкамілаза, амилосубтилина.

-Брагоректифікації. Здійснюється на розгінних колонах (наприклад, «Комсомолець»). Відходами бродильного виробництва є барда і сивушні масла. Барда використовується для виробництва кормів.

Реальною альтернативою етанолу в наші дні стає біобутанол, так як він має більш високим енергетичним потенціалом, менш леткий і може використовуватися в автомобілях без будь-яких змін в конструкції їх двигунів. Так, гібридне паливо БІО100 являє собою суміш 65% біоетанолу з додаванням третбутілового ефіру. Таке моторне паливо знижує на 1/3 теплове навантаження на двигун, підвищуючи тим самим терміни його експлуатації.

Біодизель

В основі технології отримання біодизельного палива лежить реакція пере етерифікації будь-якого рослинного масла, або тваринного жиру, в присутності каталізатора в метилові ефіри жирних кислот. В якості сировини використовують олії ріпаку та інших культур. Собівартість біодизельного палива свідомо вище, ніж аналогічних нафтопродуктів, але в регіонах з теплим кліматом, що забезпечує успішне вирощування олійних культур, і не мають свого мінеральної сировини, таке виробництво може існувати і займати обмежений сектор ринку.

Є технології, що дозволяють отримати рідке паливо (т.зв. біо-ойл) з деревини шляхом піролізу. Проте багато фірм, що представляють цю технологію, як дизельного палива пропонують строкату суміш води, кислот, важких і легких смол та інших продуктів піролізу. При цьому вводиться поняття «швидкісний піроліз». Піроліз - це хімічна реакція, що підкоряється законам кінетики. Швидкісного або уповільненої піролізу не існує. У технології описаної вище мають місце інші явища. Швидкість самого процесу піролізу обчислюється секундами. Уповільнення або прискорення процесу пов'язане зі швидкістю підведення тепла і доведення температури до початку піролізу. Природно, що тирса прогріваються в падаючому або зваженому потоці швидше, ніж товстий шматок. Оскільки, деревне вугілля є продуктом вторинних реакцій, його виходить менше, а рідких продуктів більше. Досягти повного зрідження деревини вдається тільки під глибоким вакуумом, але продукти розпаду лабільні і, при зіткненні з повітрям окислюються з саморозігріву і обвуглюються. Успішні досліди по зрідження деревини гідруванням були здійснені в Німеччині в 1943 році. Там були витрачені значні сили і засоби, пов'язані з дефіцитом рідкого палива в умовах війни. Але, незважаючи на гостру потребу в дизельному паливі, ці досліди не отримали промислової реалізації через надмірну дорожнечу такого палива.

Liquid-to-biofuel (біопаливо другого покоління)

Різні види палива, одержувані різними методами піролізу біомаси. Швидкий піроліз дозволяє перетворити біомасу на рідину, яку легше і дешевше транспортувати, зберігати і використовувати. З рідини можна зробити автомобільне паливо, або паливо для електростанцій. З біопалив другого покоління, що продаються на ринку, найбільш відомі BioOil виробництва канадської компанії Dynamotive і SunDiesel німецької компанії CHOREN Industries GmbH. Однак поки ці проекти виявилися фінансово нестійкими.

Ряд фахівців вважає, що суміші фірми Dynamotive ніяк не можуть розглядатися як дизельне паливо. Їх висока кислотність і вміст важких смол призводить до швидкого руйнування двигунів. Фірма SunDiesel (Німеччина) робить спроби виготовляти дизельне паливо з рослинних матеріалів через синтез Фішера-Тропша. Технічно це можливо, але економічно не може конкурувати з мінеральними аналогами.

Технологія виробництва SunDiesel компанії CHOREN Industries GmbH

Через двоступінчастий процес газифікації очищений газ охолоджується, потім у процесі подальшого очищення і кондиціонування очищений синтетичний газ (в основному CO і H2) подається в реактор Fischer-Tropsch, що виробляє вуглеводневі ланцюжка, які в кінці перетворюються на SunDiesel. Вихід холодного газу - 80%. (Див. малюнок 1)

Двоступінчастий процес газифікації Очищення газу і кондиціонування Fischer-Tropsch синтез і перетворення в SunDiesel



Висновок

За останній час в Україні виконано декілька демонстраційних проектів в галузі біоенергетики. Однак розвиток використання біомаси як енергоресурсу досі перебуває на початковому рівні. Для прискорення впровадження сучасних енергетичних установок, що працюють на біомасі, необхідно:

створити відповідне обладнання для брикетування, перевезення, навантаження, зберігання і подрібнення соломи та деревини;

розпочати виведення енергетичних культур та розміщення енергетичних лісів;

розгорнути розробку та виготовлення вітчизняних котлів для спалювання біомаси;

підготувати законодавчу базу впровадження економічного стимулювання виробників і споживачів обладнання для енергетичного використання соломи і деревини (надання субсидій на виробництво тепла та електроенергії, інвестування частини капітальних витрат тощо).



Список використаної літератури

1.Журнал "Международная Биоэнергетика" (The Bioenergy International). 1(30)-2014.- Росія

2.Альтернативні джерела енергії [Електронний ресурс]. http\\www.allbionwest.com

3.Семенко В.Д. Альтернативні джерела енергії України. [Електронний ресурс]. http\\www.energobud.com

4.Альтернативна енергія [Електронний ресурс]. http\\www.br.com.ua

5.Альтернативні джерела енергії України. [Електронний ресурс]. http\\www.referat.repetitior.ua

6.Наш енергетичний потенціал // Альтернативні джерела енергії. - 2009. - №2. - 40 с.

Размещено на Allbest.ru

...