1598005439-1326b994f1090c560653e496106b7ac8 (Биомасса как источник энергии. Под ред. С. Соуфера, О. Заборски, 1985u)

Ес!!сес! Ьу 5аппг 5.5осег Под редакцией С. СОУФЕРА„О. ЗАБОРСКИ 0п!чесс!су о! Ойсайолса Моппал, О!с!айогпа Перепад с английского А. П. ЧОЧИА апс! Р!епипс Ргеы ° Мечг Тогй алс! Ьопаоп ! 98! Москва «Мир» 1985 йй!ОупаБЕ Сопуегй!Оп Ргосеззез Гог Епегеу апд гце!Б Оьйаг Я.ХаЬогейу Масгопа! 5оепсе Роипдабол СдгазЫпооп, ОС как источник энергии лод редакцией д-Ра таин, наук, лрое. Я. Б. ЧЕРТКОВА ББК зунб Б63 УДК 620.92 П редисловие редактора перевода Биомасса как источник энергии: Пер.

с англ./Под ред. Б63 С. Соуфера, О. Заборски.-М.: Мир, 1985.-3б8 с., ил. В книге амерыгансгнл учены» рессматрнеаютск нсточннкк биомесета ароксссы ес переработан в топливо, а также соответствующие инженерные н экономические ироблемм. Дю соеиналнсгов в области энергеыы» в утнлнтаинн отколов лромыюленнссги н конского т оэиют 2306000000-474 Б 04! (01)-85 155-85, ч.

1 ББК 3!.!5 6П2 лыейаяпыя лывмрышуры яр невой нмхяаке © 1981 Р1епшп Реева, )Чеж Тот)г © перевод на русский язьж, «Мир», 1985 Непрерывный рост цен на нефтяные топлива и природный газ вследствие усиливающегося энергетического кризиса в западных странах, в том числе в США, стимулировал проведение многочисленных исследований возможных новых источников энергии. Одним из таких источников является биомасса, которая по своему составу может быть углеродсодержащей (растительный материац древесная щепа, опилки, морские водоросли, зерно, бумага, упаковочная тара) или сахаросодержашей (сахарная свекла, сахарный тростник, сорго). Естественно, что за счет энергии и топлив, получаемых из биомассы, нельзя полностью удовлетворить энергетические потребности промышленно развитых стран, однако даже та небольшая доля энергии (порядка 6 — 1О,'~), которая может быть покрыта за счет биомассы, заслуживает внимания.

Особенно важное значение имеет тот факт, что биомасса в отличие от ископаемых источников энергии-нефти, природного газа н угля-представляет собой возобновляющийсн источник энергии, и при правильной организации ее воспроизводства и сбора доля энергии и топлив, получаемых из биомассы, может существенно возрасти. Ресурсы биомассы в различных ее видах имеются практически во всех регионах и почти в каждом из них может быть налажено производство энергии и топлив из биомассы. Ферментацией 1 т органического вещества можно получить 350 — 500 мэ топливного газа с теплотой сгорания 4300-6000 ккалунмэ, что эквивалентно 0,6-0,8 кг условного топлива.

В предлагаемой читателю книге обобщен в основном опыт США по производству энергии и топлив из биомассы. В ней анализируются ресурсы и технические характеристики биомассы, получаемой на базе сельскохозяйственных отходов, городских отходов и стоков, морских и озерных водорослей, описывается технология производства из биомассы энергии (электроэнергии и водяного пара), и топлив (топливного газа, этанола, тяжелого жидкого топлива, углистого вещества), а также удобрений для сельского хозяйства и питательных добавок к корму для скота методами газификации и ферментации. Рассматриваюзся проекты больших и малых установок для производства,сбгвргин и"кайлив из'биомассы, прелназначенных соответственно для удовлетворения ре(иопальнйх и локальных потребностей в энергии, а также возможность создания специальных энергетических хозяйств на малопригодных для сельского хозяйства угодьях и водных энергетических хозяйств для выращивания и систематического сбора биомассы.

Особенно важное значение утилизация биомассы имеет в сельском хозяйстве, гле на различные технологические нужды ежегодно расходуется большое количество топлива и непрерывно растут потребности в удобрениях. При анаэробной ферментации биомассы наряду с биогазом получают остаток органического вещества, представляющий собой обеззараженное, лишенное запаха удобрение более высокого качества, чем обычный навоз. В СССР в 1986-1990 годах планируется построить несколько сотен свинокомплексов с годовым откормом многих миллионов свиней и сотни комплексов крупного рогатого скота.

Реализация отходов только животноводческих комплексов позволила бы получать миллиарды кубометров биогаза и миллионы тонн ценного удобрения. Предисловие редактора перевода Утилизация городских отходови стоков также может дать значительное дополнительное количество энергии. Путем анаэробной ферментации отходов х в Советаком Союзе можно получать ежегодно 2 млрд. кубических метров метана. В соответствии с принятой Энергетической программой на длительный период в Советском Союзе придается большое значение утилизации биомассы, дальнейшему развитию биоэнергетики, предотвращению загрязнения окружающей среды, интенсификации сельского хозяйства путем применения более эффек. тивных и дешевых удобрений. В связи с этим предлагаемая книга представляет несомненный интерес для советского читателя, особенно для специалистов, занимающихся проблемами планирования энергетики, технологии производства энергии и топлив из биомаасы, искусственного выращивания биомассы, утилизацяи городских н сельскохознйственных отходов.

Я.Б. ЧЕРТКОВ П ред исловие Начиная с осени 1973 г,, когда истощение нефтяных ресурсов США стало реальностью, ведутся интенсивные поиски новых источников энергии. Одним из таких источников является биомасса, из которой может быть получено жидкое и газообразное топливо. Под биомассой обычно имеют в виду возобновляющееся органическое вещество, генерируемое растениями путем фотосинтеза. Первичным источником биомасаы являются деревья, сельскохозяйственные культуры, водные растения. После сбора и переработки биомассы в товарные продукты образуются отходы, которые вместе с твердыми городскими отходами могут оказаться источником большого количества органического материала, пригодного для получения дополнительной энергии.

Биомасса в качестве источника энергии используется с древнейших времен, До аих пор древесное топливо остается основным источником энергии в большей части мира. В США всего лишь 100 лет назад дрова наравне с углем являлись одним из основных источников энергии. Сегодня на долю биомассы приходится 2,! трлн. МДж энергии, в то время как в стране потребляется 82,3 трлн.

МДж. Доля энергии биомассы незначительна по сравнению с долей энергии потребляемых нефтяных топлив (40,1 трлн. МДж) нли природного газа (21,9 трлн. МДж), однако она сравнима с долей атомной энергии (2,9 трлн. МДж), К концу ХХ века количество энергии, получаемой в результате переработки биомассы, может возрасти до 5,3-10,6 трлн, МДж.

Таким образом, биомааае, по-видимому, следует отвести определенную роль в энергетическом балансе страны. В данной книге анализируются возможности использования биомассы в качестве энергетического сырья. Результаты исследований, проводимых в этой области, пока еще не позволяют делать прогнозы с достаточной определенностью, так как отношение биомасса/энергия не постоянно. Поэтому настоящую книгу следует рассматривать как введение в область получения энергии и таллина из биомассы, Основное внимание уделяется источникам биомассы и техническим и экономическим аспектам производства энергии из нее.

Кроме того, описываются современные производства энергии и топлива из биомассы путем ее биологической и термохимической переработки. Мы благодарим всех авторов данной книги за ценный вклад в решение столь сложной, а порой и противоречивой проблемы использования биомассы как энергетического сырья, Мы также признательны д-ру Ненси Раунди и особенно Маргарет Виллифорл за активное аодействие и помощь при написании этой книги. СА МИР С.

СОУФЕР Норман, шт. Оклахома ОСКАР Р. ЗАБОРСКИ Мяк Лиан, шт. Вирджиния Источники биомассы ! Остатки и отходы Л. ДиаС ", К. ГОЛУЕК2' Просос! Коззчсстзо о!долез Содсвззззс, масон Коозодсдзн Бумага 43,2 Металлы 8,0 Стекло, керамика, грунт 10,8 Пластмассы, резина, тряпье 4,5 Пищевые и животные отходы 23,5 Прочие отходы 10,0 Итого ! 00,0 Истоннини биомассы В настоящее время углеродсодержашие отходы оцениваются как один из возможных дополнительных источников энергии. По-видимому, именно использование остатков и отходов позволит отдельным районам США удовлетворить значительную часть своих потребностей в энергии.

В связи с этим важное значение приобретает география накопления остатков и отходов. При пропюзироввнин энергетического потенциала остатков, включая отходы, следует иметь в виду, что (1) источником энергии может являться лишь органическая часть остатков. В данном случае подразумеваются не только продукты биологического происхождения, зак как по крайней мере 70;о общего количества сельскохозяйственных н городских остатков в США представляют собой горючие материалы;(2) для получения энергии может быть использована.

лишь часть горючих остатков из-за нх неравномерного распределения; (3) необходимые точные данные о темпах накопления сельскохозяйственных и городских отходов и их количестве, как правило, отсутствуют; (4) некоторые горючие отходы, пригодные для использования в качестве источников энергии, могут находить более эффективное применение, например восстановленное волокно для производства бумаги или навоз и растительные остатки для удобрения почны с целью увеличения ее плодородии. 1. ТВЕРДЫЕ ГОРОДСКИЕ ОТХОДЫ Рациональное использование и удаление твердых городских отходов, в особенности в крупных городах с пригородами, является одной из важнейших проблем, связанных с охраной окружающей среды от за-' грязнений.

К таким отходам относятся домашние отходы, отходы легкой промышленности и строительный мусор. Для оценки энергетических ресурсов и составления планов сбора н ликвидации отходов необходимо знать их точное количество. Приводимые в литературе данные об отходах, как правило, являются среднимн и основываются на результатах исследования, проведенного Управлением по охране окружающей среды США (()п!гег( Б!а!ея Епцчгопшеп!а! Рго!есйоп Айепсу — ЕРА) с учетом количества поступив- " 1шз Г. О(ах, Са1 йесозету Яуыепн, 1пс. з' С!агепсе О. Оо!нейе, Са! йесотегу Яумепн, 1пс. ,пих и уничтоженных отходов (1!.

Согла но прогнозу этого управления, о щее бщее количество твердых городских отходов в США достигнет к 1986 г. 182 млн. т, или 2,12 кг на дУшУ населениЯ в сУтки (табл. 1). Од- Таблица 1. Оценка и пропюз накопления твердых отходов в США в период 1971-1990 гт. [1] !97! шээ сзтл !975 !985 !в!о Миллион тонн в год 121 131 131 ' 123 182 204 Килограмм на душу населе- 1,60 1,70 1,68 1,54 2,12 2,27 пако такая оценка является завышенной, поскольку даже рекорд по накоплению твердых отходов, который принадлежит г. Лос-Анджелесу, составляет примерно 1,02 кггсут.

Этот результат можно считать более достоверным, так как он был получен путем действительного определения массы отходов, а не только простым подсчетом количества транспортных средств, необходимых для вывоза отходов. Если пересмотреть прогнозы Управления по охране окружающей среды с учетом данных, полученных для г. Лос-Анджелеса, то общее количество твердых городских отходов США будет, вероятно, колебаться в пределах 110-!48 млн, т в год. Основной состав твердых городских отходов приведен в табл. 2.