Использование биомассы в качестве биотоплива.

Понятие биомасса включает два вида: растительную биомассу, образующуюся на основе фотосинтеза и включающую различные растения, и биомассу животного происхождения, представляющую отходы жизнедеятельности и переработки животных. Методы энергетического использования биомассы весьма разнообразны.

Биомассы животного происхождения, в основном, перерабатываемая биохимическими методами (сбраживание, ферментация), позволяющими получить метан, так называемый биогаз.

Растительная биомасса перерабатывается путём непосредственного сжигания и путём термохимической газификации, позволяющей получить горючий газ, основные горючие компоненты которого – водород, и окись углерода. Биохимическая переработка растительной биомассы позволяет получить топливный спирт и горючий газ, известны также методы химической переработки растительной биомассы с получением жидких топлив и др.

Растительная биомасса – один из наиболее распространённых и доступных возобновляемых источников энергии на Земле, возрастающий интерес к которому связан с экологическими факторами, вызывающими у человечества всё большее внимание. Ископаемые топлива наносят значительный вред окружающей среде в местах добычи и при транспортировке. При сжигании органических топлив в атмосферу выбрасываются значительные количества окислов азота, серы и двуокиси углерода, а при сжигании углей ещё и твёрдых частиц. Существует мнение, что выбрасываемая в атмосферу двуокись углерода обусловливает парниковый эффект, который ведет к потеплению климата. Поэтому мировое сообщество было вынуждено принять конвенцию, устанавливающую для всех стран квоты на выбросы в атмосферу вредных веществ. Естественно, что такие ограничения в ближайшие годы будут фактором, сдерживающим развитие традиционной энергетики [2].

Достоинства растительной биомассы как источника энергии хорошо известны. Кроме возобновляемости данного вида топлива можно отметить такие качества, как экологическая чистота в сравнении с ископаемыми топливами, а также отсутствие воздействия на баланс свободного углерода в атмосфере. Последнее связано с тем, что при сгорании растительной биомассы выделяется и выбрасывается в атмосферу меньше углекислого газа, чем поглощается растениями из атмосферы в процессе фотосинтеза. Таким образом, количество свободного углерода в атмосфере при сжигании биомассы не увеличивается. При сжигании растительной биомассы образуется в 20-30 раз меньше окислов серы и три-пять раз меньше золы по сравнению с углём. Считается, что за счет растительного топлива может быть реализовано до 20-30% глобальной потребности в энергии [15].

Россия обладает как определенными традициями и опытом в области энергетического использования растительной биомассы, так и значительными её ресурсами. Кроме того, в городах образуются значительные количества твёрдых бытовых отходов (более 400 кг. на человека в год), их органическая часть превышает 50%. В целом доступные для энергетического использования ресурсы растительной биомассы в России эквивалентны примерно 400 млн. т у.т., а по некоторым оценкам даже 1 млрд. т у.т.

Получение из биомассы газообразного топлива позволяет использовать простую по конструкции энергетическую установку. Генераторный газ может использоваться непосредственно в двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах, в последнем случае требования по очистке газа более жёсткие. Растительная биомасса отличается высоким выходом летучих, поэтому предпочтительна её газификация. Существует множество схем и режимов газификации, отличающееся направлением движения рабочих сред, способом подачи и видом окислителя.

Самый простой и проверенный в отечественных условиях способ – это слоевая газификация при атмосферном воздушном или паро-воздушном дутье. Многочисленными экспериментальными и теоретическими исследованиями установлено, что на окончательный состав генераторного газа решающее влияние оказывает высота активной зоны камеры сгорания газогенератора, которая определяет скорость движения газообразных продуктов в камере сгорания газогенератора и скорость идущих в камере сгорания химических реакций:

Основные факторы:

· отбор газа в единицу времени;

· размер газогенератора;

· температура и влажность первичного воздуха и влажность газифицируемого топлива;

· реакционная способность топлива;

· фракционный состав топлива;

Низкая температура сгорания генераторного газа, получаемого при воздушном дутье, определяется наличием в нём значительного количества (около 50%)