Альтернативные виды топлива из отходов переработки зерновых культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

Альтернативные виды топлива из отходов переработки зерновых культур

Шаймерденова Д.А., Чаканова Ж.М., Абдрахманов Х.А.

ТОО «КазНИИПСХП», г. Астана

Постоянно увеличивающаяся стоимость и снижение запасов природного углеродного сырья заставляет все больше уделять внимание возобновляемым источникам энергии, энергосберегающим технологиям и энергоэффективной продукции. Климатические условия значительной части Казахстана требуют больших расходов топливно-энергетических ресурсов, как в жилом секторе, так и на производстве. К тому же северные регионы Казахстана практически не имеют собственных запасов нефти, газа и угля, что, в свою очередь, приводит к удорожанию доставляемого к потребителю топлива. Использование электроэнергии для отопления жилого и производственного сектора является не эффективным из-за высокой стоимости.

Сегодня практически во всем мире ведутся разработки, и изучается возможность получения электроэнергии, биотоплива и т. д. с максимальным использованием невостребованного на данный момент сырья. Изыскивается и изучается возможность применения (с разработкой технологий) различного вида сырья [1].

Не составляют исключения и отходы производства и переработки растениеводческой отрасли АПК.

Согласно статистических данных производство зерновых в Казахстане составляет 16ч18 млн. тонн в год (табл. 1) [2].

Таблица 1

Статистические данные производство зерновых в Казахстане

При соотношении зерна и так называемой «незерновой» части урожая (солома и полова) - 1:1,5 и выше, производство незерновой части составляет свыше 24 млн. тонн в год. Применяется солома и полова, в основном, в животноводстве - в качестве корма и подстилочного материала, в растениеводстве - как органическое удобрение и небольшая часть - в строительстве.

Основная часть соломы остается на полях в процессе уборки - измельчается и разбрасывается или, что является грубым нарушением технологии, сжигается.

Однако, при использовании соломы в качеств е органического удобрения необходимо учитывать, что низкое содержание азота в соломе ведет к процессу иммобилизации азота почвы. Эффективное использование соломы может быть достигнуто при дополнительном внесении 8ч20 кг азотных удобрений на 1 тонну соломы. То есть, существуют ограничения в использовании соломы в качестве органического удобрения.

В процессе послеуборочной обработки зерновой массы выделяется свыше 320 тыс. тонн в год сорной примеси органического происхождения - обрывки соломы, цветковые оболочки, обрывки колосьев и т. д. Эти примеси, практически, полностью утилизируются.

Таким образом, с учетом целевого применения 50% незерновой части, ежегодно можно использовать около 12,5 млн. тонн отходов растениеводства, относящихся к сорной примеси. Это открывает новые перспективные возможности развития научной деятельности, направленной на использование и внедрение в рынок энергоэффективных технологий производства биотоплива из возобновляемого сырья, являющегося побочным продуктом растениеводческой отрасли АПК. Еще одной из привлекательных особенностей научно-технических исследований и разработок по созданию этих технологий является расположенность сырьевых баз в энергодефицитных регионах, что решает стратегию обеспеченности, экологической безопасности и логистики.

На сегодняшний день общее производство первичных энергетических ресурсов в нашей республике составляет около 105 млн. тнэ (тонн нефтяного эквивалента), из которых внутреннее потребление составляет около 55 млн. тнэ. Доля угля во внутреннем потреблении энергоресурсов составляет 67% (67 млн. тонн), нефти - около 21% (11,55 млн. тонн), газа - 12% (9,04 млн. м3). Основное использование топлива в Казахстане - производство электроэнергии и тепла. Годовое потребление топлива этим сектором составляет около 25 млн. тнэ. В структуре топливного баланса электростанций доля угля составляет 75% (34,1 млн. тонн), газа - 23% (7,9 млн. м3), мазута - 2% (0,5 млн. тонн). Это огромное количество невозобновляемого природного сырья, дл я получения которого требуются значительные затраты (к примеру, себестоимость добычи угля открытым способом составляет порядка 600 тенге, а подземным способом - свыше 2 000 тенге за тонну).

В настоящее время одним из альтернативных видов топлива является биотопливо, произведенное из отходов растительного происхождения - топливные брикеты и пеллеты (топливные гранулы).

Потребление топливных гранул во всем мире растет очень быстрыми темпами. Если в 2005 году потребление твердого биотоплива в Европе составило 2,5 млн. тонн, то в 2007 году - 5 млн. тонн, в 2010 году - 12 млн. тонн. Китай к 2020 году намеревается производить до 50 млн. тонн пеллет ежегодно. Европейский рынок топливных гранул ежегодно растет более чем на 20%, а в отдельных странах - на 35%. К тому же, по калорийности топливо из растительного сырья практически приравнивается к каменному углю. Сравнительная теплотворная способность различных видов топлива представлена в таблице 2.

Таблица 2

Сравнительная теплотворная способность различных видов топлива

Технология производства топливных брикетов и пеллет из отходов агропромышленного сектора прост а и включает небольшой на бор об ор удования, дробилки, сушилки и прессового механизма (брикетёра) (рис.).

Рис. Технологическая схема производства топливных брикетов и пеллет на основе отходов растительного сырья

альтернативный топливо отход зерновой

В нашей стране этот рынок начинает постепенно активизироваться. Связанно это с тем, что пеллеты могут использоваться для отопления загородных домов, коттеджей и имеют привлекательный вид, удобны при использовании, практически, не имеют зольных отходов.

Предлагаемая нами технология основана на применении отходов сельскохозяйственной деятельности с изготовлением из них топливных брикетов и пеллет. Направление это перспективное, к тому же имеет экспортоориентированное направление, так как страны Европы, Восточной Азии, Африки имеют повышенные потребности в альтернативных энергоносителях, что связано с отсутствием у них природных ресурсов.

Необходимо отметить, что в настоящее время научных направлений в мире для разработки технологий переработки и утилизации отходов сельскохозяйственной деятельности немало - это изготовление топливных брикетов и котлов, адаптированных к их сжиганию, плит на бесклеевой основе, бумаги, масел и т.д. Однако, в Казахстане разработка энергоэффективных технологий и применение их в производстве требует собственных научных исследований или адаптации приобретенных иностранных технологий.

Технология производства биотоплива из отходов агропромышленного сектора проста и для производства 1 тонны пеллет требуется 6ч10 м3 сырья. Пресс производительностью 250ч350 кг/час может вырабатывать до 2 000 тонн высококачественных пеллет в год. Снижение выбросов двуокиси углерода при использовании этого топлива по сравнению с классическими видами достигает 300 тонн в год [3].

При производстве топливных брикетов и пеллет действуют нормы стран Европейского союза, которые определяют пределы допустимой влажности, зольности, плотности и калорийности.

В Казахстане впервые были проведены исследования по топливным брикетам из отходов зерновых культур в ТОО «Казахский научно-исследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции», где были получены топливные брикеты из лузги ячменя, овса и кукурузы. Теплотворная способность их сравнима с древесными отходами и составляет 12 МДж/кг.

В ходе проведения работ были установлены оптимальные режимы на шнековом прессовом механизме для брикетирования. Полученные топливные брикеты были подвергнуты определению физических, механических и прочностных свойств. Было установлено, что топливные брикеты из оболочек кукурузы значительно уступают по прочностным характеристикам брикетам из лузги овса.

Литература

Бахов Ж.К., Сапарбекова А.А., Коразбекова К.У. Перспективы развития производства и использования биогазовых технологий в Казахстане. [Электронный ресурс]. URL www. rusnauka.com.

Агентство Республики Казахстан по статистике [Электронный ресурс]. URL www.stat.kz

Ищанов Д.К. Оценка потенциала производства биотоплива в регионах Казахстана как альтернативного источника энергий. Департамент киотского протокола. Министерство охраны окружающей среды РК. [Электронный ресурс]. URL www.aarhus.kz.

Размещено на Allbest.ru