Авторизация
Наша группа Вконтакте
Наши партнеры
КРЫМ. СТРОЙИНДУСТРИЯ. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ВЕСНА — 2016

Газификация твердого топлива и экология.

В настоящее время мировое сообщество предпринимает меры по снижению эмиссии (выбросов) парниковых газов (см. Рис. 72). К ним обычно относят диоксид углерода (углекислый газ) СО2, метан СН4, водяной пар Н2О, гемиоксид азота N2О, тропосферный озон О3 и фторсодержащие газы, в частности фреон. При этом к антропогенным факторам парникового эффекта относят, прежде всего, эмиссию диоксида углерода, имеющую место при сжигании ископаемых топлив (каустобиолитов). В связи с этим примечательно, что эксплуатация энергетических установок на базе оборудования ГТТ, использующих твёрдое топливо из специально выращиваемой фитомассы, не приводит к повышению концентрации диоксида углерода в атмосфере.

Газификация твердого топлива и экология.

Это обусловлено тем, что объём СО2, получаемый при сгорании ГГ, не превышает объёма диоксида углерода, поглощаемого растениями при их росте в процессе фотосинтеза. Таким образом, ТТ из фитомассы является СО2 нейтральным топливом. Кроме того, если фитомассе дать возможность естественным образом разложиться на воздухе, то ввиду преобладания в этом процессе окислительных реакций произойдёт выделение того же объёма углекислого газа, что и при её газификации или сжигании. На основании ст. 6 Киотского протокола (в ноябре 2009 г. Россия приняла новый механизм реализации этой статьи) организации, эксплуатирующие СО2 нейтральное оборудование, имеют право продажи соответствующих квот на выбросы углекислого газа.

Ещё одним важным преимуществом ТТ из фитомассы перед другими, особенно ископаемыми, видами топлив является почти полное отсутствие в нём серы (S) и других вредных для оборудования ГТТ и окружающей среды химических элементов и соединений.

Вообще, использование возобновляемых источников энергии, в т.ч. с помощью оборудования ГТТ, наиболее полно отвечает требованиям коэволюции – сбалансированного совместного развития природы (биосферы) и современного технократического общества (техносферы), т.е. биотехносоциальной системы (ноосферы), существующей в настоящее время на планете Земля.

Принимая во внимание определение термина «биотопливо», данное в ГОСТ Р 52808, генераторный газ, получаемый из биомассы термохимическим способом, относится к газообразным биотопливам. Если рассматривать вопрос в принципе, то получаемый в результате газификации ТТ генераторный газ может использоваться в системах лучистого обогрева (при условии применения горелок инфракрасного излучения, работающих на ГГ), в качестве котельного топлива в котлах различного назначения (при условии применения специальных горелок для сжигания ГГ), а также как топливо двигателей внутреннего (при условии применения оборудования очистки и охлаждения ГГ) и внешнего (при условии применения горелок, аналогичных котельным) сгорания.

Последний тип двигателя следует признать предпочтительным с точки зрения эффективности и экономичности использования ГГ. Это обусловлено тем, что в результате снижения (либо снятия совсем) требований по очистке ГГ не только упрощается и удешевляется оборудование газоочистки (требования современных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в части содержания в топливе смолистых веществ и твёрдых частиц по сравнению с началом и серединой прошлого века серьёзно ужесточились), но и повышается теплотворная способность газа за счёт содержащихся в нём горючих низко- и высокомолекулярных органических соединений (например, спиртов и, особенно, смол). Кроме того, в связи со снятием требований по охлаждению ГГ одновременно с экономией на соответствующем оборудовании и хладагентах свой вклад в нагрев рабочего тела энергоустановок с внешними камерами сгорания внесёт и физическое тепло горячего ГГ.

К двигателям внешнего сгорания может быть отнесён, например, преобразователь энергии, известный как паротурбогенератор с замкнутым циклом (CCVT). Однако особенно привлекательным представляется вариант газотурбинного двигателя с внешней камерой сгорания ГГ.

ГГ имеет высокую детонационную стойкость (способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии), т.к. его октановое число находится в диапазоне от 110 до 140 (для сравнения: у бензина – 91…98; у природного газа – 120…130). Это позволяет повышать степень сжатия и / или ресурсные показатели двигателей (по сравнению с работой на жидких видах топлив).

Распределение электрического КПД у различных типов электроагрегатов показано на Рис. 73 (рисунок заимствован из материалов концерна «ЕвразЭнергоПром», автор – к.т.н. Р.Ш. Загрутдинов).

Газификация твердого топлива и экология.
Рис. 73 Распределение электрического КПД у различных типов электроагрегатов

Римскими цифрами на Рис. 73 обозначены зоны электрического КПД электроагрегатов с ДВС, работающими на ГГ (I), с ДВС, работающими на природном газе (II), с ГТУ, работающими на природном газе (III) и с ПТУ, работающими на природном газе (IV).

В виду наличия водорода в составе ГГ, последний может также рассматриваться в качестве энергоносителя для получающих всё большее распространение топливных элементов (в английской терминологии: «fuel cells») и других направлений водородной энергетики.

Ещё один перспективный вариант применения оборудования ГТТ в сфере «зелёной» энергетики – создание «симбиоза» с фотобиореакторами для выращивания водорослей в целях получения биотоплива (см. Рис. 74).

В этом случае конечные продукты газификации используются для создания оптимальных условий роста, жизнедеятельности, размножения и наращивания фитомассы водорослей (электроэнергия – для питания автономных источников света, тепловая энергия – для создания нужного температурного режима, углекислый газ – для обеспечения реакции фотосинтеза, азот и минерализованный зольный остаток – в качестве составляющих питательной среды). Из отходов производства биотоплива, в свою очередь, может формироваться топливо для газификации, а выделяемый при фотосинтезе кислород из фотобиореакторов – подаваться в реакторы-газогенераторы, исключая «кислородное отравление» водорослей.

Газификация твердого топлива и экология.

При такой технологической схеме выращивать водоросли и производить биотопливо можно непрерывно в базовом режиме (без остановок на ночь, и снижения объёмов выработки зимой), в т.ч. в местах с дефицитом солнечного света и тепла, и без использования централизованных сис-тем энергоснабжения. Водоросли также могут служить сырьём для производства удобрений, фармацевтических препаратов и продуктов питания.

Кроме того, необходимо решить задачу утилизации / обезвреживания вторичных отходов (эффлюента), появившихся в процессе подготовки и газификации ТТ, генерирования электрической и / или тепловой энергии. Часть вторичных отходов (например, жидкие отходы, образующиеся в процессе очистки ГГ) может быть утилизирована с помощью источника их появления (оборудования ГТТ). При этом вторичные отходы можно рассматривать и в качестве сырья для получения дополнительных товарных продуктов.

Твёрдые продукты газоочистки и зольный остаток (шлам) можно использовать при производстве строительных материалов (зольный гравий, асфальтобетон, цементные смеси, бетоны, утеплители и т.п.) и изделий (кирпичи, блоки, тротуарная и облицовочная плитка и т.п.), вносить в почву в качестве удобрений, раскислителей и стабилизаторов, использовать при ландшафтном строительстве и в других подобных целях.

Жидкие отходы в виде газового конденсата (фугата) могут служить сырьём для синтеза различных химических соединений, в т.ч. искусственных жидких топлив.

И, в заключение, ещё немного лирики:
… Если на минутку отказаться от примитивно бухгалтерского восприятия окружающей действительности, то в робких попытках возрождения забытых технологий ГТТ сквозь всё затмевающий морок сиюминутной экономической выгоды можно разглядеть и благодарную дань памяти энтузиастам прошлого, и дальновидную заботу о благополучии (а то и выживании) наших потомков в будущем (и дай им Бог, чтобы в далёком!). …

Рейтинг:
36
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Вопрос:
От чего дают энергию солнечные батареи?
Ответ:*
Важно ваше мнение
Какая на Ваш взгляд самая перспективная технология в энергетике?