Понятие «биомасса» свойства твердого биотоплива: цифры и факты

Национальный стандарт Российской Федерации «Энергетика биоотходов» трактует понятие «биомасса» как все виды веществ растительного и животного происхождения, а также продукты жизнедеятельности организмов, образующиеся в процессах производства и потребления.

Отходы лесопиления и деревообработки, стебли и листья сельскохозяйственных растений, лузга подсолнечника и подстилка домашних животных — все это пригодная для выработки тепла биомасса, самый распространенный на Земле возобновляемый источник энергии, единственный недостаток которого — низкая калорийность.

Технология получения твердого топлива из биомассы основана на усреднении, уплотнении и грануляции растительного сырья с целью повышения его теплотворной способности и возможности автоматизации процесса сжигания.

Понятие «биомасса» свойства твердого биотоплива: цифры и факты

Рис 1. Компоненты твердого топлива

Как и любое другое твердое топливо, прессованная биомасса содержит как полезную горючую часть, так и несгораемый остаток. Он в свою очередь состоит из неподдерживающих горение воды и золы. Горючая часть содержит летучие вещества и связанный углерод.

Содержание в топливе влаги, золы, летучих и связанного углерода может быть выражено несколькими способами (см. Рис. 1):

  • в % на сухую массу (индекс С);
  • в % на горючую массу (Г).

Чем больше в топливе содержится горючих веществ, тем выше его энергетическая ценность. Остающаяся же при сжигании зола (точнее ее количество) определяет главным образом область применения топлива, типы печей, режимы их работы и т.д.

По требованию одного из наиболее авторитетных документов, регламентирующих качество твердого биотоплива — Германского индустриального стандарта- DIN plus, древесные топливные пеллеты, предназначенные для сжигания в бытовых отопительных приборах, не должны содержать больше 0.5% золы. В противном случае возможно нарушение нормальной работы котла и снижение его КПД.

Пеллеты первого класса
Параметры
Германия
Австрия
DIN plus
O-NORM M 7135
Диаметр, мм
6-8
4-10
Плотность, кг/дм3
более 1.12
более 1.12
Насыпная масса, кг/м3
650
650
Зольность, %
< 0.5 < 0.5 Теплота сгорания, мДж/кг более 18 более 18 Промышленные пеллеты Параметры Германия Швеция DIN 51731 SS 187120 Диаметр, мм 6-8 менее 25 Плотность, кг/дм3 более 1,0 - 1,4 - Насыпная масса, кг/м3 650 более 500 Зольность, % < 1.5 < 1.5 Теплота сгорания, мДж/кг 17,5-19,5 более 16,9

В то же время остающаяся от сжигания пеллет зола не является проблемой для промышленных котельных установок, оснащенных устройствами автоматического золоудаления. Технические решения, широко используемые в технологии сжигания «высокозольных» видов топлива, например угля или торфа (до 37% и 18% золы соответственно), позволяют перерабатывать большие объемы уплотненной биомассы, в том числе и топливные пеллеты, изготовленные из древесной коры или различных видов соломы (до 6.5% золы).

Теплота сгорания и зольность соломы различных зерновых культур
Зерновая культура
Теплота сгорания, мДж/кг
Зольность, %
Рожь
17.0
4.5
Пшеница
17.8
6.5
Овес
16.7
4.9
Солома в среднем
17.1
5.3

Несмотря на некоторые различия между древесиной и растительными агроотходами в соотношении сгораемой и балластной частей, последние являются не менее важным по значимости сырьем, используемым в производстве биотоплива. Теплота сгорания топливных гранул, изготовленных из растительной биомассы (листьев и стеблей сельскохозяйственных растений, лузги подсолнечника, шелухи гречихи и т.д.), не на много отличается от теплоты сгорания гранул, изготовленных из древесины.

Назначение любого топливного материала — выработка тепловой энергии. Для сопоставления тепловой ценности различных видов топлива используется универсальная единица учета — условное топливо. Теплота сгорания килограмма твердого условного топлива составляет 29,3 мДж (7000 ккал), что приблизительно соответствует теплоте сгорания 1 кг каменного угля.

Сравнение показателей теплотворной способности различных видов топлива
Вид топлива
Теплотворная способность,
Относительно условного топлива
ккал/кг
мДж/кг
кВт*ч/кг
Дрова сухие
2500
10.4
2.9
0.35
Биотопливо (пеллеты)
4300
18.8
5
0.61
Каменный уголь
7000
29.3
8.1
1
Бытовой газ (1м3)
8300
34.7
9.6
1.18
Мазут
9800
41
11.3
1.4
Дизельное топливо
10200
42.6
11.8
1.45

Тонна древесных топливных пеллет обладает такой же теплотворной способностью как:

  • 1.72 т сухой древесины;
  • 614 кг каменного угля;
  • 423 кг дизельного топлива.

Твердое биотопливо — это возобновляемый источник энергии, его вклад в развитие «парникового эффекта» признан минимальным. При сгорании биоматериалов в атмосферу выбрасывается такое же количество углекислого газа, сколько бы выделилось при их гниении.

В большинстве случаев сырьем для производства биотоплива являются отходы производства не только не имеющие коммерческой ценности, но и требующие дополнительных затрат на вывоз и утилизацию. При таких условиях, учитывая постоянный рост цен на ископаемые углеводороды, производство твердого биотоплива из древесных и растительных отходов становится привлекательным долговременным коммерческим проектом с высоким уровнем доходности и минимальным сроком окупаемости.

Источник: http://agrotoplivo.ru/biomassa.html