1598005439-1326b994f1090c560653e496106b7ac8 (811216), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Тем не менее такая переработка неперегнивших остатков является более предпочтительной, чем использование их в качестве удобрения для почвы или непосредственное сжигание. Дело в Уом, что возможное присутствие в ненерегнивших остатках тяжелых металлов и натопленных веществ ставит под сомнение целесообразность использования этого вида сырья в качестве удобрения. Что же касается его непосредственного сжигания, то оно требует слишком большого расхода тепла. Литература 1. Баппег 3Ч.Б., Огпук!ю С., 1Ча!Геш 3, О., 3Чо)Гьоп О.Е, «Сопчепюп оГ Мппк)ра! апд 1пбпмпа) Кеуаье 1пго Иве!в! Ма!впав Ьу Руго)увв». 1).Б. Впгеап Мшеь, К! 7428, 1970. 2, )опш ).К, Капб)пй Б.
В Гебь.ь Абчвпсеб ТЬеппа) Ргссемеь Гог Сопчегвуоп оГ Боуи !агапеев апг) Кевк)пев, АСБ Бупгровпнп Белее 76, Агпепсап Сьепнса) Бос!е1у, 'УЧавыпйьоп, ГХ С., 1978. 3 Е«8)Йе Е., Вегсхупь)а К А., Неви К. СУ. А ь)а88!пк руго!увн сопчегиоп вуь!еш, СКЕ-Мопггспх, Керппг 1ЕЕЕ Свг.
Ь)о. 75СН1008-2 СКЕ, 1975 рр, 232-237. 4. Ме)ап С, Е)йепьейеп, гесЬшвс!уег Бшпб ппб Беьсьаьпе Копен бег' Ьосшешрегвюг-руго1уье Був1еш Апбсо-Тоггах, Мпц нпп АЬЫ!, 1978, рр 363 — 368. 5, Воьп Р, Оав Аписе-Тоггах ЧегГаЬгеп, АЬГайн)гнсьай ш Рогвсьппй ппд Ртах)ь-В)е)е)е14, 1977. 6 ВоЬп Р.
Оаь Апбсо-Тоггах ЧегГаЬгеп гпг Чегйавппя чоп НашьайьаЬГаейеп, АЬГайп)г1всьай ап Пег ТесЬшьсЬе ГГп!чегийа1, Вегбп ВР2, 1978 7, РачЫвоп Р.Е, Апбсо-Тоггах; А ь1а88)п8 руго)уыв ьо1Ы Учмге сопчегйоп вуь1еш. Впйебп Сапагйап Мушпк апб Ме1аипгйу, 1977. 8. РачЫьоп Р. Е, 1лсаь Т. 3Ч, ТЬе Апбсо-Тоггах ГПБЬ-гешрегагпге ь)а88)пй руго!уйь ьувгеш, )п. Гопеь Е К, Кассиля Б. В, Гебь.), Абчапсед ТЬегша! Ргосеььеь Гог Сопчегьюп оГ Бо!Ы %аьгеь апб Кеябпш, АСБ Бушровшш Бепев 76, Ашепсап сьегшса! Бошсгч, 'учвь)угля!оп, Гз.с 1978, рр.
47-62. Термохимические процессы в переработке биомассы С. Кохам" В данном разлеле рассматриваются некоторые основные принципы термохимии в процессах переработки биомассы, включая такие процессы, как сжигание, газификация, лиролнз и снижение. Все эти процессы протекают ири высокой температуре, а иногда и прн высоком давлении. На рис,! схематически представлены термохимические методы переработки лигноцеллюлозной биомассы, состав которой можно выразить общей формулой ГСН О)„.
Как зто видно при превращении целлюлозы в метан или метанол отношение Н/С удваивается и остается почти постоянным, есян биомасса снижается над катализатором. Увеличения оэ.ношения НГС можно достичь путем введения в процесс пнролнза водорода Гв состане водяного пара) нлн удаления углерода в виде углистого вещества. Катализаторы в виде щелочных металлов прн снижении биомассы стимулируют удаление из нее кислорода с моноксндом угзерола. Многие виды биомассы содержат небольшой процент серы, азота и вольных соединений, которые в различных количествах содержатся также в жидких н твердых продуктах, получаемых в результате пиролнза н акижеиия. 1.
КИНЕТИКА И ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА Основной проблемой является установление распределения связанных углерода, кислорода и др, в сырье среди возможных продуктов реакции. В этом разделе рассматривается структура, которая может быть использована для оценки характера нх распределения в зависимости от кинетики, термодинамики, теплового и материального баланса. Многие корпорации располагают программами ЭВМ и большим объемом данных относительно равновесия, растворимости и физических свойств, которые облегчают расчеты такого рода. 1.1. Теплота сгорания Значения теплоты сгорания углей, древесной биомассы и других видов потенциального сырья приводятся, как правило, при температуре 25 или 15'С. В некоторых случаях теплоту сгорания можно определить с помощью хорошо известных методов, исходя из теплот образования.
Высшее значение теплоты сгорания получают, когда вода реакции при станлартной температуре остается в жидком состоянии; низшее значениеу у у ьа РЧ) у " Бгерьеп М. КоЬап, Е)ссгпо Роччег КевеагсЬ Ььыйпге. 133 $ Е1 ~ь~3 в парообразном состоянии.
(При дальнейшем рассмотрении речь будет идти только о высшей теплоте сгорания.) Теплота сгорания некоторых видов древесины приведена в табл. 1. Значения теплоты сгорания для других видов биомассы и их химический состав содержатся в работах и (1, 21. 1.2. Стандартное состояние На рис. 2 схематически изображена равновесная термодинамическая система. Сырье, окислитель (если требуется) и водяной пар (если требуется) определяют граничные условия этой системы при заданной температуре Т,. Продукты (горения, газификации или сжижения) покидают систему при температуре Т,. Обычно биомасса содержит углерод, водород, кислород, азот и серу; ее состав для сухого и беззольного нещества может быль выражен формулой СлНвОсХпБя. Для описания стандартного состояния можно воспользоваться уравнением вида Е гг сг сг х гл а САН вОсХпбя(т) + иОз (г) — АСОд (г) + ~$ ъ ,Й сг о ж (1) + (1/2) ВНзО(ж) + (1/2)РХз(г) + ЕОз(г), где (т), (ж) и (г) соответственно твердое, жидкое и газообразное состояния при Т„а коэффициент л определяется стехиометрней реакции.
Со- Таблица 1. Теплота сгорания дреаесниы, типичной лла Новой Англии (343 Вод дрсгсссди тссдогс сггисдса сли1дг ~ф~с -йф и 3 и о и й о о й Й Ф о М б Способы получении энергии из биомассы Ясень американский Смолистая кора пихты Береза желтаи Кора желтой березы Белый кедр Кора виза Тсуга канадская Кора канадской тсугн Клен красный Кора красного клева Дуб (белый) Сосна (желтая) Сосна Веймутоаа Кора сосны (желтой) Тополь Кора тополя 20 730 2! 150 20100 22940 19 520 17660 20030 20660 19940 19030 20470 22 330 20920 20 750 20 730 20470 Способы получения энергии вэ биомассы 135 Часть 11 дое вешество (биомасса, городские отходы, уголь нли лигнит) или жидкость (нефтяные дистнлляты или остаточные фракции).
Температурная зависимость теплоты с|.орання, или энтальпии, многих соединений (например. Н,, СО,) может быль выражена в виде кубической, квадратичной нли другой математической зависимости от температуры при допущении, что газ имеет идеальные характеристики; например, давление системы равно 0 кПа: |ткиелитвль 1|о ) .(Т)= а|+ Ь)Т+ с|Т +тз|Т для Тг ~ (Т» 4Тм Ь,(Т) — е| +ДТ+ йзТ' +(|Т' для Тз ~ Т 4 Тэ' (5а) (5б) где Ср |-теплоемкость компонент вида |, Ь;-энтальпия компоненты 1 выше произвольной температуры, аь ..., 2|-экспериментально определяемые коэффициенты, Т„Т„Т„Т,— допустимые температурные интервалы. Для подстановки исходных данных из уравнения (3) в уравнение (4) значение энтальпий компонент ограничивается определенными значениями при данной температуре 25оС следующим способом: ° Энтальпия топлива вида | прн температуре Т есть Ь;(Т), (5в) ° Модифицированная энтальпия Ь';(Т) компонент вида |' прн температуре Т, ограниченная числовым значением 1;.
при Т= 25'С, имеет вид (б) Ь1(Т) = Ьэ(ТТ- Ьг(25 С)+ Рь В табл. 2 приведены девять соединений и значения их 1;. Значения р;. для О„Хэ, СО, и БО, отражают исходные условия уравнения (3); знячение 1', для Н,О (р) представляет собой ее теплоту парообразования при 25'С; значения р', для Н„Нэб, СО, и СНо представляют собой высшую теплоту сгорания прн 25'С. (3) Габорца 2. Значения ); для различных соединений (35) получаем (4) дНя,т = — Ьу Г Зээч эээ Э' э 25'С м г | Рис.
2. Границы термодинамвческой системы. Гг-стыа р кээ тсмэсрэтурэ; э"-сэорость эоээчэ смрьэ, маэь|эроээ. ответствующая энтальпия определяется как Ьпэнтальпия" компоненты 1 (Дж)кг-моль) при Т„Ьу-энтальпияг' сырья (Дж!кг-моль) при Т„.
В этом случае для 1 моля сырья, согласно уравнению (1), получим Теплота, поступаю|цая в систему = 1 х Ьу+ иЬо,, Теплота, выходящая из системы = АЬсо + (1)2) ВЬн о(м! + +(1/2)))Ь)ч, +ЕЬяо,. Если пренебречь потерями тепла и изменениями потенциальной и кинетической энергии, то теплота реакции |3Ня может быть выражена следующим образом: ЬНя. т 1~Нпролуэт ~, Нрсэговтз э~ т, (2а) 13Ня,т = 4йсо, + (172)ВЬн,о(м)+ (1(2)))ЬрЬ + ЕЬво, — Ьу — лЬо . (2б) Принимая энтальпию следуннцих компонент при температуре Т„, равной Ьсо, = Ьн,о( ) = Ьы, = Ьво, = Ьо, - О, где знак минус означает, что ~епло выделяется. Допустим, что Т, = = 25'С вЂ температу, прн которой определяется теплота сгорания.
В этом случае из уравнений (3) н (4) следует, что прн соответствующем подборе с учетом энтальпии топлива или сырья (твердое нлн жидкое) при температуре 25'С термодинамическая система включает и теплоту сгорания. При этом топливо или сырье могут представлять собой твер- т! Основа энтальпии пока еще не определена. Оэ Нэ Н,О (р) Н25 )ь)э СО СО, ЗО СН 0 141666 2440 16 507 0 44 954 0 0 55453 137 136 Способы получения энергии из биомассы Таблица 3.
Эвтвльпвя идеальных газов э, ча*Л темир». пвь, 'С О1 Нь НЮ НГЗ Нь СО СО1 Зою СН Эитальпия компонент представлена в табл. 3, причем (з'! характеризует методы, выбранные для получения уравнения (6). Приведенные значения энтальпии соответствуют модифицированным исходным данным при температуре 25'С и идеальному газу. Поскольку граничными условиями для системы, в которой образуются продукты в результате горения и газификации, являются высокие температуры и низкие давления, допущение при расчете энтальпии, что газ является идеальным, может быть справедливым. 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
