Выработка электроэнергии из биомассы. модульные системы (заключение)

Выработка электроэнергии из биомассы. модульные системы (заключение)
Кратко содержание первой части новости про модульные системы, использующие в качестве топлива биомассы.

Процессы получения электричества в результате преобразования биомасс в модульных котельных системах представлены в небольшом масштабе, нежели в обычных установках. Это прекрасное решение для ферм, деревень и небольших промышленных предприятий. Сегодня эти системы Данные находятся в завершающей стадии разработки. Они будут максимально полезными в отдаленных районах с изобилием биомасс, где есть проблемы с отсутствием электричества. Потенциал таких модульных биотопливных котельных систем в развивающихся странах.

Ранее были рассмотрены два способа производства электроэнергии с использованием биомасс: способ прямого нагрева (способ обычного парового котла) и способ совместного сжигания.

Продолжим подробное рассмотрение оставшихся четырех способов электроэнергетического производства из биомассы.

Пиролиз

Пиролиз представляет собой процесс, в котором биомасса сжигается при высоких температурах и разлагается в отсутствие кислорода. Тем не менее, трудности возникают при попытке создать совершенно бескислородную атмосферу. Часто имеет место небольшое оксидирование (окисление), которое может создать нежелательные побочные продукты. Такой процесс весьма энергоемок и дорог на данный момент. Сжигание создает пиролизное масло, обуглившееся вещество и синтез-газ, которые затем могут быть использованы как топливо для производства энергии. Пиролиз не создает золы или энергии напрямую. Вместо этого он превращает биомассы в топливо высокого качества. Процесс начинается с сушки в целях максимального сжигания потенциальной биомассы, которая похожа на прямой процесс сгорания, описанный в первой части. После остывания, коричневое жидкое пиролизное масло может быть использовано в качестве газогенератора.

Выработка электроэнергии из биомассы. модульные системы (заключение)При ускоренном процессе, известном как быстрый пиролиз, био-масла или пиролизного масла генерируется больше (до 75%). Группой Европейской Технологии биомассы (European Biomass Technology Group) создан метод быстрого пиролиза путем объединения древесных отходов с горячим песком во вращающемся конусе. В небольшом масштабе (в модульных котельных системах), экспериментальные технологические установки вращающихся пиролизных конусов используют 250 тонн древесины в день и производят 50 тонн топлива (что эквивалентно 0,314 баррелям нефти). Экспериментаторами утверждается, что конус может быть изменен для большей нагрузки, что даст возможность получать био-масло с конкурентными ценами на рынке. Существуют также разработки применения пиролиза для получения водорода, который можно использовать в топливных элементах. Ниже приводится схематическая модель технологии вращающегося конуса в полной установке для выработки электричества.

Выработка электроэнергии из биомассы. модульные системы (заключение)

Газификация биомассы

Твердая биомасса может быть преобразована в газообразную форму, известную как синтез-газ. Газ затем можно запустить через газовую турбину комбинированного цикла или использовать иную технологию для преобразования энергии, такую как угольная электростанция. Эксперты уверены, что газификация может сделать электростанции на основе модульных котельных, работающих на биомассе более эффективными. На сегодня это только экспериментальные разработки. Газогенераторы биомассы работают при нагревании биомассы в среде, где биомасса разлагается, образуя горючий газ. Это дает преимущество по сравнению с непосредственным сжиганием биомассы. Биогаз может быть очищен и профильтрован для удаления проблемных химических веществ. Газ может быть использован в более эффективных системах комбинированного цикла, которые для производства электроэнергии сочетают газовые и паровые турбины. Эффективность этих систем достигает 65%.

Ниже приведена диаграмма, которая изображает новейшее преобразование биомассы в тепло и электроэнергию с использованием парогазовой технологии, которые готовятся к запуску в модульных котельных широкого использования. Сначала топливо помещается в газификатор, где он, сгорая под давлением, превращается в горячий газ. Затем он подается в тщательную систему газовых фильтров для осаждения элементов, которые могут вызвать коррозию системы. Эти элементы могут быть различны в зависимости от источника, который сожгли. Очищенный газ затем сжигается и используется для вращения турбины, которая генерирует электричество. Тепло, высвобождаемое от газа в турбине, может быть использовано водой в теплообменнике. Таким образом, перерабатывающая система обеспечивает получение горячей воды. Единственным побочным продуктом является нетоксичная зола, которую можно, например, смешать с компостом для увеличения биомассы как топлива.

Выработка электроэнергии из биомассы. модульные системы (заключение)Системы газификации разрабатываются также как будущие приложения для топливных элементов. Топливные элементы преобразуют водород в электричество и тепло с использованием электрохимических процессов. Выбросы в атмосферу при этом очень незначительны – это в основном выхлоп паров воды. Поскольку стоимость электроэнергии, полученной при использовании топливных элементов, намного снижается, число таких модульных систем на топливных элементах будет расти, — сообщается в докладе управления Эффективности энергии и возобновляемых источников.

Анаэробное сбраживание или AD, представляет собой биологический процесс, при котором в результате синергетического взаимодействия бактерий и архебактерий (архей) выделяется метан, который используется для создания энергии. Анаэробное сбраживание использует биологические отходы, такие как навоз и твердые бытовые отходы (ТБО) в качестве исходного сырья. Навоз или отходы складываются в мешки и разлагаются под воздействием бактерий и воды. Этот процесс высвобождает метан, который откачивается в другой полиэтиленовый мешок. Оттуда газ используется для питания турбин, которые генерируют электричество. Ниже приведено фото этого процесса с мешками.

Выработка электроэнергии из биомассы. модульные системы (заключение)Произведенный в безвоздушной среде метан может быть использован не только для питания турбин, но даже для топливных элементов.

При естественной температуре производство биогаза происходит очень медленно, как правило, такие процессы можно наблюдать в природе везде, где собирается высокая концентрация органических веществ при отсутствии кислорода, чаще всего в донных отложениях озер и прудов, на болотах, торфяниках и свалках мусора. Конечный выход биогаза зависит от состава и биологического разложения отходов сырья. Темпы его производства также зависят от количества микроорганизмов, условий их роста и температуры брожения. Модульные котельные для некоторого сырья, например, ТБО убыстряют протекание процесса за счет использования более высоких термофильных температур (50-60º С).

Анаэробные реакторы уже используются на фермах, хотя и в небольших масштабах. Это очень конкурентоспособные установки и модульные анаэробные котельные скоро станут широко доступными.

Свалочный газ

Технология свалочного газа аналогична технологии анаэробного сбраживания и несет те же преимущества. Это побочные эффект разложения твердых продуктов и состоит из 50% метана (природного газа), 45 % двуокиси углерода и 4% азота. Кроме того, это помогает уменьшать свалки мусора и получать от этого электроэнергию.

На Транс-Иорданском полигоне в Западной Иордании проводились эксперименты с улавливанием природного газа на разлагающейся свалке. «Собирать газ и продавать его будет намного лучше, чем он просто будет уходить в атмосферу, — говорит Дуэйн Вули – генеральный директор Транс-Иордании. И пока есть мусор, который разлагается, мы будем иметь природный газ».

Совместное предприятие операторов свалки владеет семью зонами города Солт-Лейк, на которых создали новый проект, который, как ожидается, принесет дополнительные $ 3 млн. Это также уменьшит затраты на содержание свалок. Операторы Солт-Лейка объединяются с частной компанией их Мичигана Michigan-based Granger Energy Co, которая имеет опыт создания таких проектов с использованием захоронения отходов. В скором будущем планируется продажа газа в качестве источника топлива для печей.

Выработка электроэнергии из биомассы. модульные системы (заключение)Есть два пути для сбора свалочного газа. Традиционный метод называется обычным бурением, а другой называют push-in collection (нажатие в наборе). Перед началом сбора газа составляется 3-D карта полигона (свалки) с указаниями категорий для того, чтобы определить, где есть газ и как его лучше всего получить. Традиционный метод буровых работ похож на бурение газа в любом другом месте, но с корректировками для местности полигона (свалки). Часто трубы прокладывают через свалку вертикально, чтобы сделать сбор легче. Затем вентиляторы и насосы перекачивают газ со свалки в область набора. Push-in метод также использует 3-D карту для нахождения газовых свалочных скважин и может быть «толкнут» в свалку в отдельных местах по мере необходимости. Это технология STI (технология узкощелевой изоляции).

Источник: http://www.expertpost.ru/kotelnye/2142-modulnye-sistemy-dlya-vyrabotki-elektroenergii-iz-biomassy-zaklyuchenie.html