Альтернативная энергетика

Биомасса

 Biomass Conversion Processes for Energy and Fuels

«БИОМАССА

как источник энергии»

Oskar R.Zaborsky

National Science Foundation Washington

Перевод с английского А. П. ЧОЧИА

Москва «Мир» 1985

© 1981 Plenum Press, New York

Под биомассой обычно имеют в виду возобновляющееся органическое вещество, генерируемое растениями путем фотосинтеза. Первичным источником биомассы 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 сих 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.

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 топлива из

биомассы. Основное внимание уделяется источникам биомассы и экономическим аспектам производства энергии из нее.

ТВЕРДЫЕ ГОРОДСКИЕ ОТХОДЫ

Горючие отходы

Повышение теплоты сгорания

Отстой городских сточных вод

ОТХОДЫ ЖИВОТНОВОДСТВА

Количество и качество отходов

Использование отходов

РАСТИТЕЛЬНЫЕ ОСТАТКИ. Типы остатков

Количество остатков

Качество остатков

Сезонность образования остатков

Размещение остатков

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ

ПРОДУКТЫ ЛЕСА

Отходы леса при заготовке и транспортировке

Отходы при производстве лесоматериалов

Отходы древесной массы и бумаги

ОЦЕНКА ОТХОДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И ЛЕСА

Сезонная доступность отходов сельскохозяйственных культур

Водоросли и водные макрофиты

ВОДОРОСЛИ

ВОДНЫЕ МАКРОФИТЫ

Растения болот

Состав и энергоемкость

ВЫВОДЫ

ФИТОПЛАНКТОН И БЕНТОС

Фитопланктон

Бентос

ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ

ПЕРВИЧНАЯ ПРОДУКЦИЯ

Географическое распространение

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МОРСКИХ РАСТЕНИЙ

КУЛЬТИВИРОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕНТОСНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ

Использование водорослей

Предварительная обработка водорослей

Переработка побочных продуктов

Потенциальный выход энергии

Лесоводческие энергетические хозяйства

Эксплуатационные и стоимостные характеристики

Расходы на производство биомассы

Составляющие расходов на производство биомассы

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БИОМАССЫ

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЛЕСОВОДЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХОЗЯЙСТВ

Способы получения энергии из биомассы

СОСТАВ БИОМАССЫ

ПИРОЛИЗ И ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ БИОМАССЫ И ЕЕ КОМПОНЕНТ

ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ

Термическое разложение и шлакование

ТЕХНОЛОГИЯ ANDCO-TORRAX

УСТАНОВКИ ТИПА ANDCO-TORRAX

КИНЕТИКА И ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА

ГАЗИФИКАЦИЯ БИОМАССЫ

Основные уравнения

Сопутствующие процессы

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ ИЗ БИОМАССЫ: ПИРОЛИЗ И КАТАЛИТИЧЕСКОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ

Основные уравнения

Параллельная и последовательная переработка

Процесс пиролиза со ступенчатым испарением

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Пиролиз

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА

Стекло

Черный металл

Алюминий

Твердое топливо

Переработка промышленных отходов

Газификация

Сжижение биомассы

ОПЫТНАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ УСТАНОВКА

ГИПОТЕТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Реактор

Разделение продукта реакции

Газификация

Процесс сжижения

Оборудование гипотетической промышленной установки

К. П. Д. ПРОЦЕССА

Процесс пиролиза Tech-Air. ЛАБОРАТОРНЫЙ РЕАКТОР

ПРОТОТИП ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ

ПОЛУПРОМЫШЛЕННАЯ УСТАНОВКА

ОПЫТНАЯ УСТАНОВКА

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА TECH-AIR

ПРОДУКТЫ ПИРОЛИЗА

К. П. Д. УСТАНОВОК ТИПА TECH-AIR

Процесс Purox

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССА PUROX

Основные термохимические процессы

Установка для предварительной обработки сырья

Установка для газификации

МОДУЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ УСТАНОВКИ PUROX

ПРИМЕНЕНИЕ ТОПЛИВНОГО ГАЗА

Газификация топлив

ТИПЫ ГАЗИФИКАТОРОВ

Газификатор с неподвижным слоем сырья

Газификатор с псевдоожиженным слоем сырья

Газификатор с проталкивающимся слоем сырья

ТОПЛИВА ДЛЯ ГАЗИФИКАТОРОВ

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ, СОПРОВОЖДАЮЩИЕ РЕАКЦИИ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ГАЗИФИКАТОРЕ

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ГАЗИФИКАТОРА

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТАНОВКИ ПО ГАЗИФИКАЦИИ ДРЕВЕСИНЫ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВНОГО ГАЗА

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ РЕАКТОРА

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС

Основные принципы анаэробной ферментации с образованием метана

СТАДИИ ФЕРМЕНТАЦИИ

МЕТАНОГЕНЫ

Филогения и таксономия

Субстраты

ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ БАКТЕРИИ

Ферментация полисахаридов

Ферментация комплексных субстратов

АЦЕТОГЕННЫЕ БАКТЕРИИ, ПРОИЗВОДЯЩИЕ Н2

Ферментация этанола и лактата

Окисление жирных кислот; бактерии, образующие Н2

Второй этап, связанный с регулированием концентрации Н2

ВЫВОДЫ

Небольшие установки для производства метана из биомассы

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ НЕБОЛЬШИХ УСТАНОВОК

НЕБОЛЬШИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОГАЗА. Установки для производства биогаза, предназначенные для животноводческих и молочных ферм

Ограничение загрязнения окружающей среды

УСТАНОВКА ФИРМЫ Chemical Engineering and Materials Science

Система хранения метана

Производство удобрения из навоза

Получение метана методом анаэробной ферментации бурых водорослей. КРУПНАЯ БУРАЯ ВОДОРОСЛЬ Macrocystis pyrifera

ХАРАКТЕРИСТИКИ СЫРЬЯ ИЗ МОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ

АНАЭРОБНОЕ ПЕРЕГНИВАНИЕ МОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ

Эксплуатационная характеристика системы

Максимальные теоретические выходы и теплота реакций

Стендовые исследования процесса перегнивания

Материальный и энергетический баланс

ВЫВОДЫ

Основные принципы получения этанола ферментацией. СУБСТРАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭТАНОЛА

Подготовка субстрата

ПАРАМЕТРЫ ФЕРМЕНТАЦИИ. Температура

рН ферментационной среды

Кислород

Этанол

Сахар

Питательные вещества и витамины

ФЕРМЕНТАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. Система периодичной ферментации

Система непрерывной ферментации

Клетки, лишенные подвижности

ВЫВОДЫ

Производство этанола ферментацией биомассы. ВЫБОР СЫРЬЯ

ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

Этанольная ферментация

Получение этанола

Получение побочных продуктов

ЭФФЕКТИВНОСТЬ (К. П. Д.) УСТАНОВКИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭТАНОЛА

Объединенная установка

Экономические аспекты производства топлива из биомассы

Стоимость с учетом будущих доходов

КАПИТАЛОВЛОЖЕНИЯ

ЦЕНЫ НА СЫРЬЕ

РАСЧЕТ ДОХОДОВ

Доходы от нерегулируемой части производства