Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Алешина, Алена Сергеевна

Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя
<
Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Алешина, Алена Сергеевна. Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.04 / Алешина Алена Сергеевна; [Место защиты: С.-Петерб. гос. политехн. ун-т].- Санкт-Петербург, 2013.- 165 с.: ил. РГБ ОД, 61 13-5/2180

Содержание к диссертации

Введение

1. Предпосылки энергетического использования растительной биомассы .. 12

1.1. Ресурсы растительной биомассы 12

1.2. Особенности растительной биомассы как топлива 23

1.3. Технологии энергетического использования растительной биомассы 26

1.4. Технологические схемы и установки газификации растительной биомассы 34

2. Анализ технологии и аппаратов газификации растительной биомассы в кипящем слое 47

2.1. Виды газогенераторов кипящего слоя 47

2.2. Технические характеристики растительной биомассы 54

2.3. Технологические схемы использования газогенераторов кипящего слоя 57

2.3.1. Технология совместного сжигания угля и генераторного газа, получаемого в газогенераторе циркулирующего кипящего слоя "Pyroflow" 59

2.3.2. Электростанция с газогенераторами кипящего слоя под давлением и парогазовым циклом 64

2.3.3. Газогенераторная ПГУ-ТЭС на растительной биомассе « Varnamo» 65

2.3.4. Электростанция с двухступенчатым газогенератором на растительной биомассе «Gussing» 67

2.3.5. Vaskiluodon Voima, г. Вааса - крепнейшая в мире газогене раторная электростанция на древесине 69

3. Разработка моделей процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя 71

3.1. Кинетическая модель 72

3.2. Модель термодинамического равновесия 73

3.3. Модель, основанная на соотношении СО/СО2 в генераторном газе 85

3.4. Технические характеристики газогенераторов кипящего слоя... 86

3.5. Конструктивные характеристики газогенераторов кипящего слоя 93

3.6. Оценка термической эффективности газогенератора 95

4. Экспериментальные и расчетные исследования процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя 98

4.1. Экспериментальный стенд с газогенератором кипящего слоя... 98

4.2. Расчет процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя 106

4.2.1. Воздушная газификация растительной биомассы 107

4.2.2. Паровая газификация растительной биомассы 128

5. Современные технологии энергетического использования генераторного газа 141

5.1. Парогазовая установка с газогенераторами кипящего слоя 141

5.2. Производство синтетического природного газа путем газификации растительной биомассы в газогенераторе кипящего слоя 144

Заключение 157

Литература 159

Введение к работе

Актуальность темы. Мировое потребление энергии постоянно увеличивается по ряду причин, основные из которых - рост численности населения, улучшение качества жизни, индустриализация и быстрый экономический рост развивающихся стран. Ограниченность традиционных топливных ресурсов и прогнозы об их скором исчерпании заставляют задуматься о поиске альтернативных источников энергии. Роль энергетики на основе возобновляемых ресурсов (энергия солнца, энергия ветра, энергия биомассы и т. д.) неуклонно растет.

В Европе утверждена Стратегия развития энергетики на основе биомассы, в которой предусматривается использование древесного сырья для производства топлив для автотранспорта, а также генерация на ее основе тепловой и электрической энергии.

В российской Программе «БИО-2020» прогнозируется, что наша страна может стать одним из лидеров мирового рынка биоэнергетики за счет использования своих ресурсов. «В России образуется более 100 млн. тонн доступных для получения энергии отходов биомассы в год, энергетическая ценность которых составляет более 300 млн. МВтч, или более 40 млн. т. у. т. При этом утилизируется не более 10 % из них... Поэтому перед энергетической отраслью стоит задача поэтапного создания новых правовых и технологических подходов в биоэнергетике, которые будут поддерживаться и стимулироваться государством».

Отдельные разделы настоящей работы выполнялись в рамках гранта в виде стипендии Президента Российской Федерации для аспирантов для обучения за рубежом в 2011/2012 учебном году (приказ Минобрнауки России № 2057 от 23.06.2011 г.) на базе Лаппеенрантского технологического университета, Финляндия, а также при поддержке Правительства Санкт-Петербурга в виде грантов для студентов и аспирантов (дипломы: серия ПСП № 09006, серия ПСП № 101112).

Степень разработанности темы исследования. Развитие газогенераторных технологий идет по трем направлениям: слоевая газификация, газификация в кипящем слое и газификация в потоке. Для газификации растительной биомассы применяются в основном слоевые газогенераторы и газогенераторы с кипящим слоем. Наша страна имеет значительный накопленный опыт в области слоевой газификации растительной биомассы. В работах Б. В. Канторовича, Д. Б. Гинзбурга, В. В. Померанцева, Л. В. Зысина, В. В. Сергеева и др. изложены методологические основы промышленной слоевой газификации растительного сырья. В основном использование биомассы в слоевых газогенераторах предлагалось для гарантированного энергоснабжения децентрализованных потребителей. Максимальная мощность таких аппаратов не превышает 5 МВт. Однако для внедрения газогенераторных технологий в большую энергетику необходимо увеличение единичной мощности аппаратов, повышение эффективности технологического процесса и поиск оптимального решения как с технической, так и с экономической точки зрения.

Целью работы является разработка моделей процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

проведено исследование технологии и аппаратов газификации растительной биомассы в кипящем слое;

выбраны основные реакции процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя;

проведены экспериментальные исследования с целью подтверждения адекватности разработанных моделей;

определена область внедрения технологии газификации растительной биомассы в кипящем слое в промышленную теплоэнергетику;

разработана технологическая схема получения синтетического природного газа на основе процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Научная новизна

Разработаны модели процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Получены экспериментальные данные по составу генераторного газа при воздушной газификации растительной биомассы в аппаратах кипящего слоя.

Разработана технологическая схема получения синтетического природного газа на основе процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Методология исследования. Проведенные исследования базировались на сочетании расчетных методов, основанных на фундаментальных термодинамических, физико-химических и технических представлениях о тепловых процессах в промышленных энергетических установках, работающих на растительной биомассе, с получением экспериментальных данных по газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Практическая значимость работы. Разработанные модели процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя позволяют рассчитать состав генераторного газа, получаемый при воздушной и паровой газификации растительной биомассы в аппаратах кипящего слоя. Результаты работы могут быть использованы при проектировании газогенераторов кипящего слоя, работающих на растительной биомассе.

Реализация работы. Результаты исследования были использованы при оценке возможности перевода котельной предприятия ОАО «Лесплитинвест» (г. Приозерск) с технологии прямого сжигания на технологию газификации древесного сырья в кипящем слое, а также при выполнении научно- исследовательской работы "Production of bio-SNG with using biomass gasification" на базе Лаппеенрантского технологического университета (Финляндия).

Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается согласованностью расчетных и экспериментальных данных автора и других исследователей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, федеральных и региональных научно-технических конференциях: Международной научно- практической конференции (Санкт-Петербург, 2009, 2010 гг.); Международной молодежной научной конференции (Йошкар-Ола, 2010 г.), а также в рамках конкурса научно-исследовательских работ аспирантов и молодых ученых в области энергосбережения в промышленности "Эврика-2010" (г. Новочеркасск, 2010 г.); Всероссийского конкурса инновационных проектов и идей научной молодежи (г. Москва, 2011 г.); Молодежной программы «Инвестируя в будущее» в рамках выставки и конференции Russia Power (г. Москва, 2012, 2013 гг.); на семинарах кафедры «Атомная и тепловая энергетика» ФГБОУ ВПО «СПбГПУ» и ОАО «НПО ЦКТИ им. И. И. Ползунова».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 8 статей (7 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК), 1 учебное пособие, выпущен 1 отчет о НИР.

Объем работы. Диссертационная работа представлена на 165 страницах, содержит 32 таблицы, 55 рисунков.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы, содержащей 81 наименование.

Положения, выносимые на защиту

Модели процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Результаты расчетных и экспериментальных исследований по составу генераторного газа при воздушной и паровой газификации.

Технологическая схема получения синтетического природного газа на основе процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Особенности растительной биомассы как топлива

По топливным характеристикам растительная биомасса значительно превосходит основные виды ископаемых топлив. Сжигание растительной биомассы организовать значительно проще, по сравнению с углем, благодаря большему выходу летучих [6], который может достигать 80 %. Однако состав растительной биомассы, а соответственно, ее физико-технические свойства зависят от происхождения. Существенное влияние на процесс газификации оказывает влага. Необходимо отметить, что состав сырья может меняться в широком диапазоне в зависимо сти от влажности топлива. Так, в древесине и тростнике содержание влаги может достигать 50 %; сельскохозяйственные отходы, такие, как солома, содержат около 10—12 % воды [4]. При увеличении влажности исходного топлива теплота его сгорания уменьшается. К примеру, для древесной щепы влажностью W=25 % низшая теплота сгорания равна Q- = 13,5 МДж/кг; =50 % — Q- = 8,1 МДж/кг; W= 65 % - Q\ = 4,9 МДж/кг. Влага снижает эффективность и экономичность при использовании растительной биомассы в качестве топлива, также увеличиваются затраты на транспортировку [4]. По экологическим характеристикам процесс сжигания биомассы превосходит сжигание всех видов ископаемых органических топлив. Таблица 1.7-Физико-технические характеристики и состав различных видов растительной биомассы Вид биомассы Технический анализ, % (на сухую массу) Элементарный состав, % (на сухую массу) Теплота сгорания, МДж/кг г j Vі С А С Н" N" & S" А" высшая,Qrs низшая, 1% Древесная щепа 80,00 19,40 0,60 51,80 6,10 0,30 41,19 0,01 0,60 20,89 19,56 3,87 Отходы лесозаготовки 79,30 19,37 1,33 51,3 6,10 0,40 40,85 0,02 1,33 20,67 19,34 6,30 Опилки (сосна) 83,10 16,82 0,08 51,0 5,99 0,08 42,85 0,00 0,08 - 19,03 15,30 Кора(сосна) 73,00 25,28 1,72 52,5 5,70 0,40 39,65 0,03 1,72 20,95 19,70 4,74 Солома пшеницы 77,30 17,89 4,81 " 2 6 47,3 5,87 0,58 41,47 42,15 0,070,21 4,712,83 18,94 17,65 10,25 , Рапс 79,20 17,94 48Д 5,90 0,81 19,33 18,04 8,35 Тростник 77,90 18,40 3,70 47,7 6,00 0,50 41,94 0,16 3,70 18,06 16,75 5,77 Диоксид углерода (СОг), образующийся при сжигании растительной биомассы, принято считать не влияющим на атмосферный баланс углерода, так как растения в процессе фотосинтеза поглощают из атмосферы столько же углерода, сколько содержится в топочных газах. Таким образом, в соответствии с принятыми Межправительственной группой экспертов по изменению климата положениями «биомасса не включается в суммарные национальные выбросы С02».

Еще одно преимущество растительной биомассы как топлива связано с тем, что твердые отходы (иначе, зола), образующиеся при ее сжигании или газификации, могут быть использованы в сельском хозяйстве, т. к. они содержат основную часть минеральных веществ, которые растение забирает из почвы в процессе роста, а поэтому являются ценным минеральным удобрением [4, 6].

Существует достаточно большое количество способов переработки растительной биомассы для получения газообразного, жидкого и твердого топлива. На рисунке 1.2 выделены основные группы реализующихся на сегодняшний день технологий.

Продуктом механической переработки растительной биомассы, главным образом, отходов деревообрабатывающей промышленности, сельского хозяйства и торфа, являются топливные гранулы - пеллеты, которые используются для генерации электрической и тепловой энергии, когенерации на крупных электростанциях, в районных котельных, а также в пеллетных котлах и каминах в частном секторе.

При изготовлении топливных гранул исходное сырье сначала измельчается на крупных дробилках, затем подсушивается, т. к. сырье перед прессованием топливо должно иметь влажность 8-12 %, и еще раз измельчается на мелкой дробилке. Далее топливная масса направляется на участок грануляции, главным элементом которого является пресс-гранулятор. Размер пеллет определяется диаметром отверстий в матрице пресс-гранулятора, через которую про 27 давливается топливная масса. Гранулы на выходе из гранулятора имеют достаточно высокую температуру. Правильно организованный процесс охлаждения позволяет сохранить поверхностную прочность гранул перед упаковкой и транспортировкой.

Среди термохимических способов переработки растительной биомассы наибольшее развитие получили технология прямого сжигания и технология термохимической газификации растительного сырья. Прямое сжигание в топке парового (или водогрейного) котла позволяет получить пар, либо используемый для выработки электроэнергии в паровой турбине, либо технологический пар для производства, а также горячую воду для системы отопления и водоснабжения. Одной из главных целей развития энергетики в большинстве европейских стран является увеличение выработки энергии как тепловой, так и электрической энергии на биотопливе. Это должно способствовать внедрению в энергетический баланс стран местных видов топлив, стабилизации цен на энергоносители, обеспечению надежности энергоснабжения, а также сокращению выбросов газов в атмосферу. Энергетические котлы, предназначенные для сжигания именно биотоплива, были разработаны как в России, так и за рубежом. Такие установки могут использоваться для производства только электрической энергии, но чаще всего работают в отопительных котельных или на ТЭС.

В котлах малой мощности ( 10 МВт) реализована, как правило, слоевая технология сжигания топлива, тогда как на электростанциях большой и средней мощности для сжигания биотоплива в основном используются топки со стационарным и с циркулирующим кипящим слоем. Преимуществом технологии кипящего слоя над слоевым сжиганием является возможность значительного увеличения единичной мощности установки. В настоящее время самый крупный котел циркулирующего кипящего слоя, работающий на биотопливе, имеет мощность 550 МВт [26]. Одновременно развиваются системы совместного сжигания растительной биомассы и традиционных топлив (угля, нефти, газа), что позволяет снизить вредные выбросы в атмосферу [5].

Термохимическая газификация представляет собой процесс частичного окисления углеродсодержащего сырья с получением энергоносителя - генераторного газа [27]. Процесс газификации топлива близок процессу горения [4]. В основе обоих процессов лежит химическое соединение горючих компонентов топлива с окислителем. Отличие в том, что при сгорании топлива происходит его полное окисление в условиях избытка кислорода (а = 1,05... 1,4), а процесс газификации идет в условиях недостатка кислорода (а = 0,25...0,5) при этом полного окисления топлива не происходит. Этим объясняется тот факт, что конструкции аппаратов, где указанные процессы реализуются, схожи. Соответственно, по аналогии с котлами, можно выделить два основных типа газогенераторов - слоевые газогенераторы и газогенераторы с кипящим слоем. Однако, несмотря на то, что аппараты, где реализуются процессы горения и газификации топлива схожи, температуры протекания этих процессов значительно отличаются. Так, при сжигании угля температура внутри топки котла может достигать 1200-1400 С и более в то время, как внутри газогенератора 700-1000 С. Более низкие температуры в газогенераторе в сочетании с недостатком окислителя приводят к тому, что генераторный газ имеет в своем составе непрореаги-ровавшие с кислородом горючие компоненты: Н2, СО, СН и другие углеводороды. В зависимости от типа и параметров процесса низшая теплота сгорания получаемого газа находится в пределах 3,5-18 МДж/м3.

Технологические схемы использования газогенераторов кипящего слоя

В настоящее время наиболее известными являются газогенераторы с циркулирующим кипящим слоем компаний A. Ahlstrom Оу, Foster Wheeler (Финляндия), Babcock & Wilcox Volund ApS (Дания), Andritz AG (Австрия). В таблице 2.1 приведены примеры газогенераторов кипящего слоя, находящихся в эксплуатации в настоящее время. Все газогенераторы работают на древесине и производят генераторный газ низшей теплоты сгорания 4...6 МДж/м .

В России имеется несколько газогенераторов с циркулирующим кипящим слоем, топливом для которых является уголь. Разработками в этом направлении занимаются в Уральском государственном техническом университете (г. Екатеринбург) под руководством В.Г. Тупоногова и в Южно-Уральском государственном университете (г. Челябинск) под руководством В.В. Кириллова. Во Всероссийском теплотехническом институте в 2010 году рассматривались вопросы комплексного использования твердых топлив в энерготехнологических установках с целью получения тепла, электроэнергии и полезных продуктов (синтетический газ, смолы, жидкое топливо).

Обозначения. КС: кипящий слой; ЦКС: циркулирующий кипящий слой; АЦКС: газогенератор атмосферного давления с циркулирующим кипящим слоем; FICFB: двухступенчатый газогенератор; FW; Foster Wheeler; АЕЕ: Austrian Energy & Environment; TPS: Termiska Processor AB; TUV: Technische Universitat Wien (Vienna University of Technology) - Технический университет Вены.

Газогенератор «Pyroflow» с циркулирующим кипящим слоем был разработан фирмой A. Ahlstrom Оу. Принципиальная схема этого газогенератора представлена на рисунке 2.6. Первый коммерческий газогенератор мощностью 35 МВт был установлен в 1983 г. для обжиговой печи компании Wisaforest Оу (Финляндия). После этого еще три газогенератора мощностью 15...35 МВт были установлены для коммерческого использования полученного газа в обжиговых печах в Швеции и Португалии. Несмотря на многочисленные технические проблемы в начале эксплуатации (засорение систем сушки и загрузки сырья, износ дробилок, коррозия и эрозия труб), все газогенераторы до сих пор работают. Попытки коммерческого использования газогенераторов «Pyroflow» в блоке с дизельным двигателем окончились неудачей, вследствие высокого уровня содержания смол в генераторном газе [5].

Газогенератор состоит из собственно реакторной части (Р) и соединенного с ней прямоточного циклона (//). В качестве циркулирующего теплоносителя используется просеянный песок, который в процессе работы газогенератора заменяется массой, образовавшейся из золы топлива. Газифицируемое топливо с помощью питателя (Я) вводится в реактор на уровне, где поднимающийся вверх газ уже почти не содержит свободного кислорода. В этом поднимающемся газовом потоке движется также значительный поток циркулирующего теплоносителя, несущего с собой большое количество теплоты, которое передается газифицируемому топливу. В результате топливо быстро высыхает и освобождается от летучих. Процесс идет при высокой температуре (900-1100 С). Из реакторной части суспензия переходит в прямоточный циклон, где углистый остаток и зола топлива сепарируются от газа и по опускной трубе возвращают 60 ся в нижнюю часть реактора. Образовавшийся в реакторной части генераторный газ (ГГ) охлаждается в теплообменнике (ТО) до температуры около 700 С, отдавая тепло дутьевому воздуху, который при этом нагревается до температуры порядка 400 С. После ТО газ отводится для дальнейшего использования. Требуемый для газификации воздух подается в нижнюю часть реактора под воздухораспределительную решетку (ВР). Над решеткой в нижней части реактора образуется зона богатая кислородом и горячим топливом, которое естественно горит, образуя тепло необходимое для поддержания процесса газификации. Зола топлива обогащает циркуляционную массу, при этом увеличивается давление воздуха под решеткой. В этом случае часть циркуляционного материала удаляется из реактора через систему золоудаления (УЗ) [5].

В 1998 году Foster Wheeler Energia Оу ввела в эксплуатацию новый газогенератор Pyroflow мощностью 45 МВт на ТЭС Kymijarvi (The Kymijarvi Power Plant) в городе Лахти, Финляндия (рисунок 2.7) [33]. Станция вырабатывает 167 МВт электрической и 240 МВт тепловой энергии для снабжения города. Газогенератор был присоединен к существовавшему угольному котлу, паропроиз-водительностью 125 кг/с. Таким образом, удалось заместить часть угольного топлива генераторным газом.

Производительность газогенератора по топливу (древесная биомасса и чистая горючая часть отходов) составляет около 300 ГВт-ч/год. Преимуществом такого газогенератора, одновременно и его главной отличительной особенностью, является то, что в газогенератор подается топливо без предварительной сушки. Влажность загружаемого топлива может достигать 60 %. Отсутствие системы сушки топлива позволило снизить капитальные затраты на стадии строительства, а также уменьшить ежегодные эксплуатационные издержки. Мощность таких газогенераторов находится в диапазоне 40...70 МВт в зависимости от влажности и теплоты сгорания исходного топлива [59].

Модель, основанная на соотношении СО/СО2 в генераторном газе

Расчет процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя

Методы энергетического использования биомассы весьма разнообразны. Биомасса животного происхождения перерабатывается биохимическими методами (анаэробное сбраживание, ферментация), позволяющими получить биогаз, состоящий в основном из метана и диоксида углерода. Органическая часть промышленных и бытовых отходов, как правило, утилизируется на свалках с использованием технологии анаэробного разложения с получением свалочного газа.

Растительная биомасса, как правило, перерабатывается путем прямого сжигания для выработки тепловой энергии или путем термохимической газификации, позволяющей получить генераторный газ, основными горючими компонентами которого являются водород и оксид углерода и который может быть использован для выработки широкого спектра энергетической продукции. Биохимическая переработка растительной биомассы позволяет получить топливный спирт и горючий газ. В последние десятилетия широко исследуются различные методы химической и термохимической переработки растительной биомассы с получением жидких топлив - аналогов нефти и др. [4].

На протяжении многих веков, по крайней мере, на территории России, растительная биомасса являлась основным источником энергии. Еще в конце XIX века более 60 % в топливном балансе мировой энергетики составляли дрова. Однако в последующие годы ситуация существенно изменилась. Уголь, а позднее нефть и газ, добыча которых значительно лучше поддается индустриализации, постепенно вытеснили древесину из топливного баланса [5]. Изменению взгядов на растительное сырье способствовал, прежде всего, энергетический кризис, разразившийся в 1972-1973 гг. Увеличение цены на нефть почти в три раза заставило правительства развитых стран задуматься о последствиях, которые могут возникнуть при ориентации экономики исключительно на нефтяное сырье. Дело в том, что ценные вещества и материалы в тот период получались из добываемой нефти на основе нефть-органического синтеза. Но было доказано, что те же самые продукты могут быть получены с использованием уже имеющихся технологий и из растительного сырья [6]. Необходимо только было превратить это сырье методами термохимической газификации в так называемый синтез-газ [4]. Это способствовало тому, что интерес к процессам газификации как к источнику синтез-газа возродился с еще большей силой.

В настоящее время с каждым годом отмечается рост значимости растительной биомассы не только как источника энергии, но и как сырья для производства широкого спектра энергетической продукции. Подтверждением этого является внедрение технологии так называемого двухстадийного сжигания, которое заключается в том, что твердое топливо предварительно газифицируется (первая стадия процесса), а затем полученный генераторный газ сжигается в котлах или в различных типах тепловых двигателей (вторая стадия). Это направление приобретает все большее развитие, так как позволяет использовать при выработке электроэнергии высокоэффективные парогазовые энергетические установки [4].

За рубежом разрабатывается новый технологический процесс, позволяющий получить синтетический газ - аналог природного газа и сочетающий в себе термохимическую газификацию растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя с последующей обработкой полученного горючего газа при помощи химических методов.

Растительная биомасса как источник энергии обладает рядом достоинств. Кроме возобновляемости данного вида топлива, можно выделить такие качества, как экологическая чистота в сравнении с ископаемыми топливами, а также отсутствие воздействия на баланс свободного углерода в атмосфере. Последнее связано с тем, что при сгорании растительной биомассы выделяется и выбрасывается в атмосферу меньше или, по крайней мере, столько же углекислого газа, что и поглощается растениями из атмосферы в процессе фотосинтеза. Таким образом, количество свободного углерода в атмосфере при сжигании биомассы не увеличивается. При сжигании растительной биомассы по сравнению с углем образуется в 20-30 раз меньше окислов серы и в 3-5 раз меньше золы [4]. В целом растительная биомасса рассматривается во многих странах как перспективный источник энергии на ближайшее будущее. Свидетельством этого является утвержденная в Европе Стратегия развития энергетики на основе биомассы1, в которой предусматривается использование древесного сырья для производства топлив для автотранспорта, а также генерация на ее основе тепловой и электрической энергии. К примеру, в Швеции доля энергии, получаемой из биомассы, в 2011 г. составила в конечном потреблении 31,6 %, превысив долю нефти (30,0 %) [7]. В Финляндии и Дании биомасса дает около 20 % всей энергии, неуклонно растет доля биомассы в энергетике Германии и других стран.

Похожие диссертации на Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя