1598005442-bd41ad96c45193b3fdd4d03a682e8790 (811217), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Кроме того, биомасса находится в твердом состоянии, что исключает возможность получении надбавок к ценам, которые устанавливаются для жидких видов топлива. Таблица 20. Топливная ценность биомассы и угля 0,5 — 20 2-20 29-37 30-90 30-40 16-24 Содержание влаги, % Содержание кислорода в су- хом веществе, % Теллогворная слссобность су- хой массы, Гдж/т Солержание золы в сухом ве- ществе, % Энергетическая ллотносп сы- рого материала, ГДж(мз 1 — 13 е 5 — 25 < 1 — 15 Таблица 21. Типичный состав растений Водорастворимые соединения (сахара, крахмал, аминокис- лоты, мочевина, соли аммо- ния) Протеин Целлюлоза и гемнцеллюлоза днгннн Зова Содержание влаги 5 — 30 5-40 25 — 90 5 — 30 1 — 13 30-90% в сырой биомассе 39 С учетом этих фактов был сделан ряд предложений, направленных на повышение теплоты сгорания биомассы. Более горючие компоненты могут быть отделены или превращены химическим ичн биохимическим путем в ценные виды топлива. В таблице 21 представлен типичный состав сухого растительного материала.
Растения представляют собой сложную смесь различных соединений. Одни из них обладают высокой тешштворной способностью, например жиры и масла, другие занимают промежуточное положение Таблица 22. Теплотворная способность растительных компонентов н полученных на их основании видов топлива Растительные компоненты Общая биомасса 16 — 24 Углеводы 16-17,5 Масла -40 Полученные виды топлива Оксид углерода 10,1 Метанол 22,4 Этанол 29,8 Углерод 32,8 Углеводороды -47 Метан 55,7 Водород 143 Древесина.
Древесина как тип биомассы стоит особняком вследствие высокой плотности и низкого содержания влаги (даже в сырой массе) . Тысячелетиями древесина служила человеку в качестве топлива и до сих пор играет существенную роль в удовлетворении потребностей человека в энергии (хотя в количественном отношении охарактеризовать потребление древесины как топлива в мировом масштабе затруднительно). Древесина часто может использоваться в качестве горючего материала без повышения его теплотворной способности; во многих Таблица 23.
Состав сухой древесины и коры лжетсугн тисолистиой, % Водород Углерод Азот Кислород зола Топливо Древесина Кора 6,3 5,8 52,3 0,1 40,5 0,8 5 1,2 0,1 39,2 3,7 40 по содержанию энергии, например сахара, полисахариды и белки. В состав растения входят также остатки неорганических солей (или зола), не обладающие топливной ценностью.
Теплотворная способность компонентов растительного материала может быть повышена; в таблице 22 приводятся некоторые растительные компоненты и соединения, которые могут быть получены на основании переработки биомассы, а также их теплотворная способность.
Процессы, используемые для осуществления этих преобразований, кратко описаны ниже. процессах она также является предпочтительным видом сырья. В таблице 23 [20) дается состав сухой древесины и коры. Содержание золы является низким по сравнению с некоторыми типами углй, но содержание кислорода высокое (около 40%). Содержание серы незначительно.
Различные виды древесины характеризуются аналогичным составом. Свежесрубленная древесина имеет содержание влаги 30 — 60%. Физические процессы. Первый и традиционно наиболее важный метод подготовки растений и других биологических остатков для использования их в качестве топлива — удаление влаги. Наиболее дешевый способ удаления влаги — высушивание на солнце или на открытом воздухе. Высушенные древесина, солома, навоз до сих пор служат топливом во многих частях земного шара. Искусственная сушка, даже при использовании части материала в качестве топлива, является слишком дорогостоящей и может быль оправданной только для высокоценных продуктов, таких, как зерно. Высококалорийные растительные масла извлекают способами перегонки, экстрагирования и механического давления. Все растения содержат соединения, подобные углеводородам, которые могут быть экстрагированы и использованы в качестве непосредственных заменителей нефти.
Растительные масла в течение долгого времени используются в пищевых целях, как топливо и для других целей. Одно время большая часть лампадного масла в Европе производилась из культур масличных семян, например рапса. В ходе всех процессов повышения качества материала биомассу необходимо довести до объема, способного обеспечить приемлемые скорости горения. Объем полученных твердых материалов должен также бтлтытригодным дпя их окончательного использования.
Термохимические методы повышения качества материала. Традиционным методом повышения теплотворной способности биомассы является перевод ее в древесный уголь; при этом сжигание в ограниченном объеме воздуха вызывает карбонизацню биомассы. В результате получается продукт с высоким содержанием углерода и теплотворной способностъю, приближающейся к теплотворной способности углерода (33 ГДж~т). Существуют более сложные современные варианты, такие, как сухая перегонка н газификация.
Различные сочетания тепла, кислорода и пара (кроме восстановления углеродсодержащих молекул до углерода) также дают легковоспламеняющиеся газы и жидкости в зависимости от температуры, давления и присутствия катализаторов. При высоких температурах (свыше 600 'С) продукты представляют собой в основном легковоспламеняющиеся восстановительные газы, оксид углерода и водород. Д угим химическим процессом превращения биологических матеруг м риалов в полезные виды топлива является восстановление. Целью восстановления является удаление кислорода и азота и увеличение содер- СеНггОв -ь ЗСНв + ЗСОа.
ЛИТЕРАТУРА КЕРЕКЕХСЕЗ 42 жания углерода и водорода в полученном топливе. Однако все восстановители являются энергоемкими и очень дорогостоящими соединения. ми. При производстве биотоплива обычно используют оксид углерода и водород, образовавшиеся в ходе предварительной газификации биомассы. В итоге происходит сжижение материала с образованием продукта, схожего с сырой нефтью, но содержащего высокий процент кислорода. Биохимические процессы. В результате этих процессов происходит перераспределение энергии в биомассе с образованием молекул высокого и низкого энергетического уровня.
В отличие от химических и физических процессов эти процессы протекают в водных суспензиях биологического материала с образованием летучих вицов топлива, относи. тельно легко выделяемых из смеси. В ходе ферментации сахар (16 ГДж/т) превращается в спирт (29 ГДж/т) и диоксид углерода (0,0 ГДж/т): С,аНааО„+ На О -ь 4СаН, ОН+ 4СОь. В анаэробных условиях сахара, например, превращаются в метан (55 ГДж/т) и диоксид углерода: В обоих случаях сахара получают или непосредственно из растений, или путем химического или биохимического гидролиза природных полисахаридов. Восстановление воды до составляющих ее элементов в ходе фотосинтеза считается биохимическим путем образования топлива. Обычно конечным результатом этого процесса является образование никотинамнднуклеотидов и аденозинтрифосфата, играющего важную роль в фиксации СО1.
Может, однако, представиться возможность добиться выделения элементарного водорода из клеток или их компононтов с использованием его в качестве топлива. [1] Зо!аг Епсгау Кезешса гп Аив1гаца, Аивггапап Асайешу от Бс1епсе Керог1 по. 17, 1973. [2] Зо1аг Епсгауг Нв рогепйа1 соп1пЬицоп ий1Ып 1Ье тгшгей К!лайош. Епегау рарег Но. 17, НМЗО, 1.опйоп, 1976. [3] НалйьооГг ог яэЛа Еевоигссв, Чоь 1, рагг 2, Ей. О. К. Еаьогввсу, СКС Ргея, НогЫа 1982. [4] Когйг Реге1ортслг Еерогц%ог1й Вала/Ох!ом Нпйшя1у Ргсвв, 1982.
[5] Ьипй, Р. 1., 3!агсг, 1. М., Аапси!1ига!!апй: Ьв оггпегвЫР, рг!се апй генг, Есолотвс Тгелгп, Рос. ! 979, 97 — 110. [6] Есопопис Зиггеу от Рпгаге Еогевггу, !псоше апй Ехрепй!1иге Епа!апй апй%а]ев Рер1. Еогшсгу, 13п!гегягу ог Ох1ом, 1977. [7] %псов, Н. А., Еееве, Т. М., Сопгегв!иа веаияей 1о ЗНО, Нуйгосагаол Ргосевв]ля, Арп1 1976, 86 — 89. [8] 1опев, 1. 1...
мегьапе ггош хе1р, звал!оп! кеиеагсь ьяпшге Рага1оя ейе но. 79- 366, 1979. [9] Рьогогулгьсг!г алй Ргоггисг!Игу гл Р!]]сгслг Елгаолтелгв, Ей. 1. Р. Соорег, СапЬпйяе Ншгешцу Ргевв СашЬпйае, 1975. ]10] Воуег, 1. 3., Р!аш ргойисйг!гу апй гЬе епгйопгпепг, Бсгелсе, 218, 1982, 443-448. [11] Оор рьуг!о!ояу, Ей. Е. Т. Егапв, СашЬийас ]]п]гегвггу Ргевв, 1975. [12] Ох/Ьгй Есологлк А наг, 4гп сгцг!оп, Охгогй 1!пюешпу Ргевв, 1978. [13] 1агмв, Р. О., Ргойисйоп срдс!епсу ог сошгегоив !огсвг ш гье 1]К, СЬар. 5 !п Раус!о!лясса! Ргосеясг лилпчля Р1алг ргойиспвйгу, ей.
с. В. 1оьшоп, Випепсо1Ьв, 1981. [14] Аппиа1 Кероп !972-1973 Епвиопшепга! Кешагсп 1аЬогагогу, Нп]гегв!гу от Апьопа/АгЫ 1.апйв КевсагсЬ Сспгег, АЬи РЬаЫ. [15] Рогкь, м. 1., рис! рагпппа — %агег апй пи1пеп1 Впи1аг!опв, зушровшш 'кепсглаые Бошсев о! Епегау апй СЬеш!са! Еесйвгосвгв*, А!СЬЕ, Бушровшш по. 181. [16] Багаеапг, К., Зсорс !ог !псгеавей !пйияпа1 гссйвгоса ргойисйоп Нош Еигореап ааг!си!гиге, Зушрояиш 'Есопош1с Авреси ог регшепгаг!оп Ргосеввев: Ро!Шса] апй есопошгс Аврес1в ог кагс магег!а!в маг!ге!в' Бос!е1у ог сьепнса! !пйивпу, !.опйоп, 1982.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
