Запасы традиционных природных топливно-энергетических ресурсов, таких как природный газ, нефть и уголь являются ограниченными. В процессе производства электроэнергии и тепло в крупных тепловых электрических станциях вырабатываются также вредные выбросы, в том числе парниковые газы. Это обусловливает актуальность возобновляемых источников энергии (ВИЭ), экологически чистых с неограниченным потенциалом. В настоящее время во многих странах мира ведутся поиски альтернативных источников энергии, в связи быстрым ростом потребности экономики в энергии.
В Узбекистане также с учетом высоких опережающих темпов развития экономики и потребности в энергии ведутся огромные работы по разработки и внедрению ВИЭ в различных отраслях народного хозяйства. В связи с этим для дальнейшего развития использования альтернативных источников энергии (АИЭ), которые Узбекистан располагает богатыми ресурсами, Президентом нашей страны принят Указ «О мерах по дальнейшему развитию альтернативных источников энергии» УП-4512 от 01.03.2013 г. [1,3].
Утилизация и получение энергии из биомассы один из возможных путей решения проблемы энергообеспеченности автономных и локальных потребителей энергии. Получение топлива или энергии из биомассы возможно путем термохимической (прямое сжигание, пиролиз, газификация, гидролиз) и биологической переработки. При термической переработки биомассы с использованием пиролизной технологии можно получить твердое, жидкое и газообразное альтернативное топливо. Это направление имеет значение не только с точки зрения производства энергии, но и с позиций экологии, так как решает проблему утилизации вредных отходов [2,4]. Нами создана опытная пиролизная установка для термической переработки биомассы и проведены первичные испытания для оптимизации основных конструктивных параметров (рис.1 и 2).
Рис. 1. Геометрические размеры биореактора пиролизной установки
a)
б)
Рис. 2 (a, б). Опытная пиролизная установка для получения альтернативного топлива из биомассы.
В настоящей работе приведены предварительные результаты расчетов и экспериментального исследования пиролиза биомассы, выполненные в Каршинском инженерно-экономическом институте. Ниже приведены основные расчетные параметры опытной установки.
Теплотехнические и конструктивно-технологические параметры установки:
- объем биореактора-0,5 м3;
- избыточное максимальное давление в биореакторе — 0,1 МПа;
- рабочая температура в биореакторе -450 0С;
- количество операторов работающих в смене — 2 чел;
- размер площадки для установки — 3 х 4,0 м;
- высота установки- 2,5 м;
- количество сырья перерабатываемого в сутки — 600 кг;
- объем загрузки реактора — 100 кг;
- продолжительность технологического процесса (цикл)-4 часа;
- количество циклов в сутки-6 циклов.
Результаты испытания установки: (Медленный пиролиз. Исходное сырье –навоз).
1. Время процесса (начало выхода продуктов пиролиза) — 25–30 мин;
2. Размер исходного сырья — 0,5–2 мм;
3. Влажность — 20 %;
4. Температура сушки 1500С;
5. Температура разложения 3750 С;
6. Давление, КПа — 100;
7. Выход газов (4,0 час после подвода тепла)-30 %;
8. Теплота сгорания биогаза- 20 мДЖ/ м3;
9. Выход жидкости, % масса сухого сырья — 30 -50 %;
10. Выход угля, % — 20 %.
Произведен оценочный расчет энергетической эффективности установки. Расчет показателей энергетической эффективности пиролизной установки определяется экономией топлива. Расчет выполнен в следующем порядке.
Потенциальная энергия биогаза QВЫР, вырабатываемого за год определяется по формуле
QВЫР = VБГГОД · qбг =46930 · 20 = 938600 МДж. (1)
Энергетический эффект биогазовой установки Эб за год равняется
ЭБ = VБГ ТОВГОД · qбг = 35230 · 20 = 704600 МДж (2)
Коэффициент товарности пиролизной установки (по выработанному биогазу)
(3)
Годовая экономия условного топлива составит:
. (4)
Результаты расчетов энергетической эффективности установки приведены в табл.1.
Таблица 1
Показатели энергетической эффективности пиролизной установки
|
Объем биореактора, VМТ, м3 |
0,5 |
|
Производительность по биогазу, м3 / год |
|
|
общая VБГГОД |
46930 |
|
товарная VБГ ТОВГОД |
35230 |
|
Суточная производительность установки по биогазу, м3 /сут |
128,5 |
|
Объем газгольдера, м3 |
150 |
|
Экономия топлива, т.у.т. |
24,05 |
Если учитываем количество произведенного жидкого и твердого топлива, тогда энергетическая эффективность установки возрастает в порядке 2–3 раза. Таким образом, использование энергии биомассы и внедрение в практику пиролизных установок решает важные задачи энергоснабжения фермерских хозяйств и других автономных потребителей, отдаленных от централизованного систем энергоснабжения.
Литература:
1. Указ Президента Республики Узбекистан «О мерах по дальнейшему развитию альтернативных источников энергии» УП-4512 от 01.03.2013 г.
2. Раббимов Р. Т., Узаков Г. Н., Яхшибоев Ш. Я., Хужакулов С. М. Способ переработки биомассы с использованием солнечной энергии // Молодой ученый. — Чита, Россия: 2010.- № 8-с. 136–140.
3. Материалы 6-го заседания Азиатского форума солнечной энергии «Тенденции и перспективы технологий солнечной энергетики». Ташкент, 2013.-87с.
4. Узаков Г. Н., Раббимов Р. Т., Алиярова Л. А. Эффективность применения пиролизной технологии для получения альтернативного топлива из местных органических отходов. //Молодой ученый. № 4.-2014., с.280–283.
