Біомаса як паливна сировина

Виконано огляд схеми класифікації біопалив, приведені й проаналізовані основні характеристики та властивості біомаси як паливної сировини. Выполнен обзор схемы классификации биотоплив, приведены и проанализированы основные характеристики и свойства биомассы как топливного сырья. Review of biofuels c...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Промышленная теплотехника
Date:	2011
Main Authors:	Гелетуха, Г.Г., Жовмір, М.М., Олійник, Є.М., Радченко, С.В.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут технічної теплофізики НАН України 2011
Subjects:	Нетрадиционная энергетика
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60379
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Biomass as fuel raw materials

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-60379
record_format	dspace
spelling	Гелетуха, Г.Г. Жовмір, М.М. Олійник, Є.М. Радченко, С.В. 2014-04-14T20:48:49Z 2014-04-14T20:48:49Z 2011 Biomass as fuel raw materials 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60379 662.61:662.63 Виконано огляд схеми класифікації біопалив, приведені й проаналізовані основні характеристики та властивості біомаси як паливної сировини. Выполнен обзор схемы классификации биотоплив, приведены и проанализированы основные характеристики и свойства биомассы как топливного сырья. Review of biofuels classification was considered, describes and analyses the main characteristics and properties of biomass as fuel raw material was performed. uk Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Нетрадиционная энергетика Біомаса як паливна сировина Biomass as fuel raw materials Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Біомаса як паливна сировина
spellingShingle	Біомаса як паливна сировина Гелетуха, Г.Г. Жовмір, М.М. Олійник, Є.М. Радченко, С.В. Нетрадиционная энергетика
title_short	Біомаса як паливна сировина
title_full	Біомаса як паливна сировина
title_fullStr	Біомаса як паливна сировина
title_full_unstemmed	Біомаса як паливна сировина
title_sort	біомаса як паливна сировина
author	Гелетуха, Г.Г. Жовмір, М.М. Олійник, Є.М. Радченко, С.В.
author_facet	Гелетуха, Г.Г. Жовмір, М.М. Олійник, Є.М. Радченко, С.В.
topic	Нетрадиционная энергетика
topic_facet	Нетрадиционная энергетика
publishDate	2011
language	Ukrainian
container_title	Промышленная теплотехника
publisher	Інститут технічної теплофізики НАН України
format	Article
title_alt	Biomass as fuel raw materials
description	Виконано огляд схеми класифікації біопалив, приведені й проаналізовані основні характеристики та властивості біомаси як паливної сировини. Выполнен обзор схемы классификации биотоплив, приведены и проанализированы основные характеристики и свойства биомассы как топливного сырья. Review of biofuels classification was considered, describes and analyses the main characteristics and properties of biomass as fuel raw material was performed.
issn	0204-3602
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60379
citation_txt	Biomass as fuel raw materials
work_keys_str_mv	AT geletuhagg bíomasaâkpalivnasirovina AT žovmírmm bíomasaâkpalivnasirovina AT olíinikêm bíomasaâkpalivnasirovina AT radčenkosv bíomasaâkpalivnasirovina AT geletuhagg biomassasfuelrawmaterials AT žovmírmm biomassasfuelrawmaterials AT olíinikêm biomassasfuelrawmaterials AT radčenkosv biomassasfuelrawmaterials
first_indexed	2025-11-25T20:42:30Z
last_indexed	2025-11-25T20:42:30Z
_version_	1850527910482411520
fulltext	ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №5 79 НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА УДК 662.61:662.63 Гелетуха Г.Г., Жовмір М.М., Олійник Є.М., Радченко С.В. Інститут технічної теплофізики НАН України БІОМАСА ЯК ПАЛИВНА СИРОВИНА Виконано огляд схеми класи- фікації біопалив, приведені й про- аналізовані основні характерис- тики та властивості біомаси як паливної сировини. Выполнен обзор схемы класси- фикации биотоплив, приведены и проанализированы основные харак- теристики и свойства биомассы как топливного сырья. Review of biofuels classification was considered, describes and analyses the main characteristics and properties of biomass as fuel raw material was performed. LHV – нижча теплота згорання; ВДЕ – відновлювальні джерела енергії; БМ – біомаса; ТПВ – тверді побутові відходи; БПК – біологічна потреба в кисні; ХПК – хімічна потреба в кисні; н.е. – нафтовий еквівалент. Біоенергетика є складовою частиною енер- гетики, що базується на використанні віднов- лювальних джерел енергії (ВДЕ) й включає в себе соціальні, економічні, наукові та тех- нічні галузі пов’язані з використанням ВДЕ. Дослідження біопалива, як енергетичного мате- ріалу, відіграють важливу роль при розробці та впровадженні технологій для отримання теплової та електричної енергії. В 2008 році загальне світове постачання первинної енергії (total primary energy supply) склало 12 264 Мт н.е., з яких 12,8 % чи 1 567 Мт н.е., було вироблено з ВДЕ [1]. Тверда біомаса (БМ) є основним відновлювальним ресурсом й скла- дає 9,9 % загального світового виробництва пер- винної енергії, або 71,7 % виробництва первин- ної енергії з ВДЕ (рис. 1). Найбільша частка первинної енергії з твердої біомаси, 86,5 %, виробляється в країнах, що розвиваються й ви- користовується в побутовому секторі: країни Африки – 28,1 %, країни Латинської Америки – 9,1 %, Китай –17,4 % та інші країни Азії – 30,4 %. Найбільша частка БМ в виробництві енергії припадає на країни ЄС, де основним лідерами є Латвія 26 %, Фінляндія 20 %, Швеція 19 %, Данія 13 %, Португалія та Австрія 12 % [2]. Сьогодні ВДЕ мають достатній потенціал й на- бувають все більш важливої ролі в заміщенні традиційних викопних видів палива та скоро- ченні викидів парникових газів. Біомаса – це органічна речовина, що утво- рюється в процесі фотосинтезу під час погли- нання діоксиду вуглецю (СО2) з повітря під дією сонячного світла. Сонячна енергія збе- рігається у вигляді хімічних зв’язків структур- них компонентів біомаси, які під дією фізико- хімічних процесів здатні вивільняти нако- пичену в них енергію й утворювати спожиті під час росту воду (H2O) та СО2. Цей процес циклічний, тому біоенергетика вважається як вуглець-нейтральна технологія отриман- ня енергії, а тому розглядається як важливий соціально-екологічний захід по захисту навко- лишнього середовища. В Законі України [3] термін «біомаса» вжи- вається в наступному значенні: – “це біологічно відновлювальна речовина органічного поход- ження, що зазнає біологічного розкладу (від- ходи сільського господарства (рослинництва й тваринництва), лісового господарства та тех- нологічно пов’язаних з ним галузей промис- ловості, а також органічна частина промисло- вих та побутових відходів). До біологічних ви- дів палив (біопалив) відносять – тверде, рідке або газове паливо, виготовлене з біологічно від- новлювальної сировини (біомаси), яке може використовуватися як паливо або компонент інших видів палива”. Класифікація біопалив у відповідності до розробленої схеми «Food and Agricultural Orga- nization of the United Nations» [4] представлена в табл. 1. Концептуальний підхід запропонова- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №580 НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА Табл. 1. Схема класифікації біопалив Сторона утворення Група походження Сторона споживання Деревина, відходи деревини, вторинна деревина, відновлювальна деревина. ДЕРЕВНІ ПАЛИВА ТВЕРДІ: необроблена деревина, тріски, тирса, гранули. РІДКІ: чорний луг, метанол, піролізні масла. ГАЗОПОДІБНІ: продукти газифікації та піролізу. Відходи агрокультур, відходи тваринництва, відходи переробки агропродукції, енергетичні культури. АГРОПАЛИВА ТВЕРДІ: солома, стебла, лушпиння, енергетичні трави. РІДКІ: етанол, метанол, піролізні масла, олії. ГАЗОПОДІБНІ: біогаз, продукти газифікації та піролізу. Муніципальні відходи, промислові відходи. ВІДХОДИ ТВЕРДІ: муніципальні тверді відходи, гранули РІДКІ: рідкі стоки, піролізні масла ГАЗОПОДІБНІ: біогаз полігонів ТПВ, біогаз зі стоків. Рис. 1. Структура виробництва первинної та енергії ВДЕ світі у 2008 рік [1]. Біомаса/відходи 76,6 % ної класифікації враховує особливості утво- рення біопалива й визначення його групи по- ходження, а з іншого боку наведені визначен- ня різних видів біопалив, що можуть бути отримані для кожної з груп. До деревних палив віднесені всі види біо- палив (тверді, рідкі, газоподібні), що отримані безпосередньо чи опосередковано з дерев та кущів (включаючи енергетичні плантації лісу) в результаті лісогосподарської діяльності, а та- кож промислові побічні продукти з первинної та вторинної деревної продукції. До групи агропалив входять продукти рос- линного та тваринного походження сільсько- господарської біомаси та відходи їх промислової переробки. Слід зазначити, що до складу енер- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №5 81 НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА гетичних культур входить рослинна БМ, що ви- рощена в ґрунті та воді. Таким чином, олійні, цукро- та крохмалевмісні культури, а також швидкозростаючі енергетичні трав’яні культу- ри, що вирощені в ґрунті, відносяться до грун- тових господарств. Біомаса у вигляді водо- ростей, планктону та іншої рослинності, що вирощена у воді, відноситься до БМ водних господарств [4]. До групи муніципальних відходів відносять- ся відходи БМ громадських, комерційних та промислових секторів, що складаються з твер- дих побутових відходів та рідких побутових відходів у вигляді стоків. З метою обміну інформацією та накопичен- ня знань про різні типи біомаси Міжнародним Енергетичним Агентством була створена база даних, що на даний час містить інформацію про 1560 різних видів БМ та зразків золи [5]. Характеристики біопалив залежать від типу БМ і її попередньої підготовки та визначають вартість біопалив, витрати на транспортування та вибір відповідних технологій перетворення БМ в теплову та електричну енергію. Важливими фізичними характеристиками є розмір часток, насипна та енергетична щільність, нижча теплота згорання (LHV), вихід летючих речовин та вміст вологи. На теплоту згоран- ня впливає хімічний склад та співвідношення горючих й не горючих елементів в паливі. Розмір та форма часток залежить від технології підготовки й визначає насипну та енергетичну щільність біопалива, що особливо важливо при вирішенні питань паливної логістики (розмір паливного складу, характеристики транспорту, спосіб завантаження). Фізичні характеристи- ки деяких видів твердої БМ представлені в табл. 2 [6]. Високий вміст вологи, потенційно підви- щений вміст хлору, відносно низька теплотвор- на здатність і низька насипна щільність є ос- новними характерними ознаками біомасового палива. Біопалива подібні за складом, але ма- ють значні відмінності в розподілу хімічних елементів (табл. 3). Вуглець, водень та кисень, що входять до складу паливної біомаси явля- ються головними компонентами, що беруть участь в реакціях окислення (горіння), які про- ходять з виділенням теплової енергії. Органічно зв’язаний кисень лише частково покриває по- требу для реакцій горіння, а для реакцій по- вного окислення використовується додатковий кисень з повітря. Вміст азоту й сірки в деревині є низькими, що при змішуванні з вугіллям при- зводить до зниження викидів оксидів сірки та азоту. Біомаса має високу реакційну здатність, що характеризується виходом летючих речовин – 70…86 % [6]. Вміст негорючих речовин та підвищена вологість призводить до зниження теплотворної здатності та жаропродуктивності Табл. 2. Фізичні характеристики біопалив Вид біопалива Вологість, % LHV, МДж/кг Насипна щільність,кг/м3 Енергетична щільність, МДж/кг Деревні гранули 10 16,4 600 9840 Деревна тріска твердих порід 30 12,2 320 3900 Деревна тріска м’яких порід 30 12,2 250 3050 Кора 50 8,2 320 2620 Тирса 50 8,0 240 1920 Солом’яні тюки високої щільності 15 14,5 120 1740 Трав’яні тюки високої щільності 18 13,7 200 2740 Оливкові відходи 63 6,1 1130 6890 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №582 НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА палива. При робочій зольності деревної біо- маси 4 % й зміні вологості від 10 % до 60 % жаропродуктивність різко знижується з 1940 °С до 1182 °С [7]. Проведені дослідження [8, 9] показали, що формування NOx під час спалювання БМ відбувається при температурах 800…1100 °С й головним чином залежить від вмісту азоту в паливі, конструкції топкової камери та спосо- бу підводу повітря. При спалюванні деревної тріски з вмістом азоту 0,15 % (на суху масу) в киплячому шарі рівень викидів NOx ниж- чий ніж при шаровому спалюванні й складає 30…100 мг/м3. До первинних заходів по боро- тьбі з утворенням NOx в продуктах згорання відносяться: правильний розподіл первинно- го та вторинного повітря, вибір зони підводу повітря та використання рециркуляційних ди- мових газів. До вторинних – можна віднести системи каталітичного й некаталітичного очи- щення продуктів згорання шляхом додавання аміаку в холодну чи гарячу зону котла. Хлор (Cl2) повністю випаровується під час горіння й утворює HCl, Cl2 та лужні сполуки хлоридів. При зменшенні температури димо- вих газів, луги та хлориди будуть конденсува- тись на поверхнях нагріву та на частках летючої золи. В результаті складання матеріального ба- лансу було встановлено, що при спалюванні на решітці 40…85 % хлору залишається в золі. Важливим в дослідженні впливу хлору є роз- Табл. 3. Хімічний склад та вихід летючих різних видів біомаси, % на суху масу рахунок емісії HCl та дослідження умов форму- вання поліхлоридів, діоксинів та бензофуранів, а також визначення впливу корозії на елементи обладнання [10]. Вміст сірки (S) визначає формування ок- сидів сірки SOx та лужних сульфатів, які кон- денсуються на поверхнях нагріву та частках летючої золи. Оскільки вміст S в БМ незнач- ний, то емісія при спалюванні не викликає особливих труднощів, адже 40…90 % сірки залишається зв’язаною в золі, тому особли- ва увага приділяється процесам корозії. На ефективність зв’язування S впливає наявність лужних металів в золі, особливо Ca [7]. Вміст золи для різних типів БМ коливається в широкому діапазоні і складає 0,5 % для дея- ких видів чистої деревини й 12 % для деяких видів соломи та зерна, що додатково забруднені сторонніми домішками. Негорючі елементи, що входять до складу палива (Si, Ca, Mg, K, Na та Р) утворюють золову частину палива. Рівень їх вмісту в різних типах БМ змінюється в ши- рокому діапазоні (табл. 4). Вміст золи в паливі впливає на вибір технології перетворення енер- гії з біомаси, вибір обладнання, спосіб вида- лення золи, а також впливає на емісію твер- дих часток в димових газах, вибір та розмір системи очистки, розмір золових відвалів. K, P та Mg є поживними речовинами й відіграють важливу роль при використанні БМ та її золи в якості біологічних добрив. Вміст Елементи Деревна тріска Відходи деревини Кора Солома пшенична Водорості Оливкові відходи Органічні відходи C 47…51 42…51 48…51 30…47 52,7 48…50 24…48 H 5,7…63 5…8 4,6…6,2 3,9…6,3 7,22 5,4…6,5 4,3…5,9 N 0,1 0,1…3,9 0,1…0,6 0,3…1,3 8,01 0,5…0,7 0,7…3,5 O 38…45 34…47 38…42 23,8…49,3 28,9 34…37 18…40 S 0,1 0…0,1 0…0,2 0,1…0,5 0,49 0,1 0…1,1 Cl2 0,0 0…0,4 0,0 0…3,3 0,177 0,1 0,0 Вихід летючих 76…86 44…86 69…77 47…81 - - 45…50 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №5 83 НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА Табл. 4. Рівень вмісту негорючих елементів в паливі та золі біомаси [7] Елементи Деревна тріска Кора Солома пшениці Злакові зерна Відходи оливи Зольність, % 1…2,5 5…8 3…8 4…12 2…4 Вміст в паливі, мг/кг (на суху масу) Si 440…2900 2000…11000 4200…27000 6800…12000 80…1800 Ca 2900…7000 7700…18000 440…7000 1400…2800 1500…3400 Mg 310…800 960…2400 100…3200 1100…1200 320…710 K 910…1500 1500…3600 320…21000 6000…8900 7500…16000 Na 20…110 71…530 56…4800 19…78 74…440 P 97…340 380…670 110…2900 2200…3400 560…1200 Вміст в золі, мг/кг (на суху масу) Si 4…11 7…17 16…30 16…26 0,3…4,9 Ca 26…38 24…36 4,5…8,0 3…7 5,1…13,5 Mg 2,2…3,6 2,4…5,6 1,1…2,7 1,2…2,6 1,3…1,8 K 4,9…6,3 5…9,9 10…16 11…18 30,5…42,1 Na 0,3…0,5 0,5…0,7 0,2…1,0 0,2…0,5 0,2…1,1 P 0,8…1,9 1,0…1,9 0,2…6,7 4,5…6,8 2,3…3,1 Тип біомаси Температура початку деформації Температура початку розм’якшення Температура початку плавлення Деревина 1110…1340 1410…1640 1340…1700 Кора 1250…1390 1320…1680 1410…1700 Солома пшениці 800…850 850…900 1080…1290 Зерно пшениці 970…1010 1020 1180…1220 Трави 890…980 950…1020 1100…1330 Табл. 5. Температури плавкості золи деяких біомасових палив, °С [7, 11] Ca та Mg призводить до зростання температу- ри розм’якшення золи, на відміну від Na та K в поєднанні з Si. Вивчення цих процесів важли- ве для запобігання спіканню золи, шлакуванню поверхонь та утворенню відкладень на поверх- нях нагріву. Наведені дані в табл. 5 про темпе- ратури початку деформації та плавлення золи для різних типів БМ вказують на те, що зола со- ломи, злакових зерен та трав, які містять низькі концентрації кальцію та високі концентрації калію, починають плавитися значно раніше, ніж зола деревних палив. В останні роки широкого інтересу набу- ло питання отримання біопалив з водоростей. Зростання інтересу пов’язане з новими досяг- неннями в сфері науки, що дають можливість отримання рідких біопалив з високопродук- тивних морських та індустріальних біоферм. Особливий інтерес викликають червоні та бу- рі водорості, а також спеціальні штами водо- ростей, здатних до швидкого розмноження й утворення великої кількості біологічної маси в ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №584 НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА одиниці об’єму за короткий проміжок часу. Та- ким чином, велика продуктивність отримання біологічної сировини створює значний потен- ціал біомаси з водного басейну океанів, морів, річок та є екологічно чистою технологією пере- творення вуглекислого газу в органічну речо- вину під дією світла та фотосинтезу. Основни- ми енергетичними продуктами, що можуть бу- ти отримані з водоростей, є тверда біомаса, біогаз після зброджування, генераторний газ та біонафта після піролізу та етанол. Важли- вими перевагами даної технології отримання біосировини є: 1) можливість отримання сиро- вини з водного басейну, що значно переважає площу родючих земель; 2) можливість виро- щування в морській солоній воді; 3) вирощу- вання з продуктивністю, що переважає врожай- ність традиційних агрокультур. На даний час існують лабораторні дослідження та кілька де- монстраційних об’єктів, проте дана технологія широкого розповсюдження ще не набула. Тверді побутові відходи (ТПВ), разом з про- мисловими відходами, є одними з основних за- бруднювачів природного середовища, що ство- рюють екологічну небезпеку в місцях їх на- копичення. Субстрати полігонів ТПВ являють Табл. 6. Морфологічний склад ТПВ України за даними вимірювань, % собою суміш повсякденних побутових відходів населення, будівельного сміття, промислових відходів та відходів по догляду за зеленими на- садженнями. Неоднорідність морфологічного складу ТПВ не дає можливість чітко визна- чити джерела походження та хімічний склад відходів. Узагальнений морфологічний склад ТПВ, який визначався за даними складу ТПВ в українських містах, що були зібрані протягом останнього десятиліття, наведений в табл. 6 [12, 13]. На прикладі морфологічного складу ТПВ, що утворюються в м. Харків [14], відходи в середньому складаються з наступних (в % по масі): – в житловому секторі: харчові відходи – 54,07 %, папір та картон – 7,61 %, полімери –7,71 %, скло – 6,3 %, чорні метали – 2,18 %, кольорові метали – 0,23 %; – на підприємствах виробничої сфери: хар- чові відходи – 22,68 %, папір та картон – 29,84 %, полімери – 11,91 %, скло – 10,72 %, чорні мета- ли – 2,7 %, кольорові метали – 2,16 %. З наведених даних видно, що значну части- ну ТПВ можливо використати для вторинної переробки, частину – для отримання енерге- тичної сировини для спалювання та зброджу- Вид відходів 1 2 3 4 5 6 7 Середнє Харчові відходи 30,0 39,0 41,5 29,3 12,5 34,7 41,4 33,1 Папір, картон 18,4 5,9 2,8 12,6 5,4 11,6 13,5 8,6 Дерево 2,2 1,8 0,0 10,5 2,1 2,3 1,7 3,0 Чорний металобрухт 3,7 2,5 1,8 0,0 2,0 2,0 2,3 1,8 Кольоровий металобрухт 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,2 0,6 0,1 Текстиль 4,1 3,2 2,7 4,2 2,5 2,7 3,8 3,2 Кістки 0,0 0,6 0,0 3,2 0,0 0,0 0,0 0,6 Скло 5,1 7,1 7,7 0,0 5,1 4,6 7,7 5,4 Шкіра, резина 0,0 1,8 0,0 5,0 0,0 0,0 0,0 1,1 Каміння, штукатурка 0,0 1,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,3 Пластмаса 3,3 7,9 2,3 6,5 5,0 9,4 7,7 6,5 Інше 0,0 4,2 17,8 0,0 0,0 0,0 20,9 7,2 Відсів (менше 15 мм) 33,3 24,6 23,3 28,7 65,3 32,6 0,5 29,2 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №5 85 НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА вання, а залишок піддати захороненню. По да- ним [15] середній фізико-хімічний склад ТПВ для середньої кліматичної зони наступний: зольність на суху масу – 20…32 %, органічних речовин на суху масу – 68…80 %, воло- гість – 35…60 %, щільність – 190…200 кг/м3, теплота згорання на робочу масу – 5…8 МДж/кг. Агрохімічні показники на суху масу: азот (N) – 0,8…1 %, фосфор (P) – 0,7…1,1 %, калій (К) – 0,5…0,7 %, кальцій (Са) – 2,3…3,6 %. Значний вміст важких металів в ТПВ значно перевищує допустимі норми та викликає ряд проблем з вторинною переробкою й вико- ристанням відходів для енергетичних цілей. Кроком до енергетичного використання ТПВ може стати поліпшення законодавства в сфері забруднення навколишнього середовища та правил поводження з відходами, зокрема впро- вадження сортування відходів, вторинна пе- реробка відходів, попередня обробка відходів перед захороненням. Використання стічних вод та осаду (мулу) є одним з напрямків енергетичного використан- ня рідких відходів для отримання теплової та електричної енергії, а також здійснюється з ме- тою біологічного очищення води. В залежності від походження, складу та якісних характерис- тик забруднення (домішок) стічні води роз- діляють на три основні категорії: побутові (господарсько-фекальні), виробничі (промис- лові) та атмосферні. Забруднення стічних вод Табл. 7. Показники забруднень підприємств харчової промисловості [16] Найменування Значення показників забруднень стічних вод, мг/л м’ясо- комбінат птахо- фабрика міськ- молзавод пивзавод виробництво крохмалю і патоки pH 6,2…7,6 6,8…7,0 3,7…9,8 5,0…10,5 4,7…7,4 Завислі речовини 1793 6235 493 1392 831 ХПК 3430 6687 4116 4187 941 БПК5 1697 2639 3335 2596 518 Амонійний азот 178 77 7,2 14 6 Фосфати 128 175 210 19 - Жири 483 1341 66 - - розділяють на мінеральні (пісок, глина, солі та ін.), органічні й біологічні (мікроорганізми та бактерії). Органічні забруднення рослинного та тваринного походження, основним складо- вим хімічним елементом яких є вуглець (С) та азот (N), прирівнюються до органічної сирови- ни. Як свідчать дані [16], стічні води харчової промисловості характеризуються високими кон- центраціями органічних забруднень, що вклю- чають компоненти сировини рослинного та тваринного походження (табл. 7). Середній вміст мінеральних домішок в по- бутових стічних водах складає 42 %, органічних – близько 58 % на суху масу. Вміст вологи в непідготовленому відстої складає 95 %. Для типових відстоїв вміст азоту (N) досягає 2 %, фосфору (P2O5) – 4 %, калію (K2О) – 0,5 %. Енергетична цінність осаду приблизно складає 16 284 кДж/кг сухої речовини [17]. Практичне використання осаду в якості палив має певні труднощі, які в першу чергу пов’язані з високою вологістю сировини та високими витратами на дотримання екологічних норм при спалюванні. Одним з найбільш ефективних методів отри- мання енергії із стічних вод є виробництво ме- тану шляхом анаеробного зброджування. Цей метод досить привабливий, оскільки надійний, не потребує великої кількості обслуговуючого персоналу, дозволяє зменшити неприємні запа- хи стоків та зменшити кількість патогенної фло- ри в ньому, зменшити об’єм осаду й отримати ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №586 НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА біогаз з теплотворною здатністю 18…25 МДж/м3. Основна частка використання установок анае- робного зброджування припадає на агрохарчові підприємства, де існує можливість викорис- тання не лише стічних осадів але й сумісного зброджування відходів тваринництва та рос- линництва, що значно збільшує вихід біогазу. Отримані лабораторні дані складу відходів тва- ринництва наведені в табл. 8. Висновки В роботі розглянута схема класифікації біопалив та фізико-хімічні характеристики біосировини, що може бути використана в якості палива. Виконано порівняння складо- вих біопалив та проведена оцінка їх впливу на енергетичні показники. Наведено характе- ристики та властивості палив, що створюють труднощі, пов’язані з використанням біопалив, й можуть викликати проблеми технічного та екологічного характеру. Робота виконана в рамках першого етапу комплексної програми наукових досліджень НАН України «Об’єднання» наукового проекту «Оцінка технічних можливостей, енергетичної, економічної та екологічної ефективності вико- ристання біомаси на ТЕС, ТЕЦ та когенерацій- них станціях в Україні». ЛІТЕРАТУРА 1. Renewables Information (2010 Edition).IEA 2. IEA 2008, http://www.iea.org Табл. 8. Склад відходів тваринництва Параметр Курячий послід Гній корів Вміст сухої речовини, % (на робочу масу) 10,1 16,4 Вологість, % 89,9 83,6 Зольність, % (на суху масу) 20,3 18,8 Вміст сухих органічних речовин, % (на суху масу) 79,7 81,2 Загальний азот, % (на суху масу) 1,4 0,3 Фосфати (Р2О5), % (на суху масу) 2,4 1,44 3. Закон України “Про альтернативні види па- лива” http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main. cgi?nreg=1391-14 4. Food and Agricultural Organization of the United Nations http://www.fao.org/docrep/007/ j4504e/j4504e07.htm 5. Інтернет сайт Міжнародного Енергетич- ного Агентства з питань спалювання біомаси та сумісного спалювання «IEA Bioenergy Task 32» http://www.ieabcc.nl/ 6. The handbook of biomass combustion and co- firing/edited by Sjaak van Loo and Jaap Koppejan. 7. Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденков В.И. Энергетическое использование древесных отходов. – М.: Лесн. пром-сть, 1987.– 224 с. 8. Leckner B., Karlsson M. Gaseous emissions from circulating fluidised bed combustion of wood // Biomass and Bioenergy, – V. 4, № 5, – P. 379– 389, – 1993. 9. Kilpinen P. Kinetic modelling of gas-phase nitrogen reactions in advanced combustion processes // Report 92–7, PhD thesis, Abo Akademy University, Abo, Finland, 1992. 10. Obernberger I., Biedermann F., Kohlbach W. FRACTIO – Fraktionierte Schwermetal- labscheidung in Biomasseheizwerken, annual report for a research project funded by the ITF and the Bund-Bundeslanderkooperation, Institute of Chemical Engineering, Graz University of Technology, Austria, 1995. 11. Schmidt A., Zschet A., Hantsch-Linhart W. Analysen von biogenen Brennstoffen, Endbericht zum gleichnamigen Forschungsprojekt, Bundes- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №5 87 НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst (ed.), Vienna, Austria, 1994. 12. Посібник з моніторингу полигонів твер- дих побутових відходів – Донецьк: Тасіс. – 2004. – 291 с. 13. “Ukraine National Municipal Solid Waste Management Strategy: Existing Situation and Strategic Issues Report”, Danish Cooperation for Environment in Eastern Europe (DANCEE), Ukrainian State Committee for Housing and Municipal Services, 2004. 14. Горох Н.П. ГКП «Харьковкоммунчиствод» Экологическая оценка вредных веществ при ком- плексной утилизации муниципальных отходов. Научно-технический сборник № 63. C.– 172-181. 15. Официальный интернет сайт «Эко- логия окружающей среды стран СНГ» www. ecplogylife.ru 16. Ковальчук В.А. Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности // Матеріали IV междунар. конф. «Сотрудниче- ство для решения проблемы отходов». – Харь- ков, 2007. – С. 248-252. 17. Biomass Conversion process for Energy and Fuels. University of Oklahoma, 1981. Получено 08.04.2011 г.

Біомаса як паливна сировина

Institution

Similar Items