-2-
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ..................................................... 4
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.................................. 6
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ......................................... 11
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ БИОМАССЫ........................................ 13
1.1. Характеристика современной биомассы..................... 13
1.2. Термические технологии переработки биомассы в сырьевые ресурсы................................................... 22
1.3. Термические технологии получения из биомассы топливно-энергетических ресурсов ........• .л...................... 29
1.4. Проблемы термической переработки растительной биомассы 37
2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 1ІРОЦЕСОВ ОБРАБОТКИ ПАРОМ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ....................................... 46
2.1. Методика определения эндотермического эффекга........... 46
2.2. Методика дериватографического исследования обработки паром растительной биомассы ...................................... 52
2.3. Методика измерения температур, давлений и влагосодержаний... 59
3. ЭКСПЕРИМЕНТ АЛЬПЫ Й СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАБОТКИ ПАРОМ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ....................... 61
3.1. Схема экспериментального стенда......................... 61
3.2. Системы измерения тсплофизических параметров процесса обработки паром растительной биомассы....................... 64
3.3. Теплотехнические расчеты и выбор конструктивных параметров. 72
3.4. Характеристика объектов исследования и методика изготовления образцов.................................................. 88
-3 -
3.5. Методика проведения экспериментов.................. 91
4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕЖФАЗНОГО ТЕПЛООБМЕНА И МАССООБМЕНА ПРИ ОБРАБОТКЕ ПАРОМ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ.................................................. 95
4.1.Теплообмен при фильтрации перегретого пара через слой биомассы............................................. 95
4.2. Массообмен при обработке паром..................... 98
5. ФИЗИЧЕСКОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ПРИ ОБРАБОТКЕ
ПАРОМ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ............................. 102
5.1. Физическая модель течения пара через слой биомассы. 102
5.2. Математическое моделирование течения парогазовой смеси
через слой биомассы..................................... 107
5.3. Высокотемпературная обработка биомассы............. 117
6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ.................................... 124
6.1. Схема процесса получения топлива из биомассы....... 124
6.2. Теплотехническое обоснование схемы процесса........ 127
6.3. Опытно-промышленная установка для получения топлива из биомассы.............................................. 141
6.4. Анализ образцов топлива и выбросов в окружающую среду 147
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ............................... 158
список использованных источников:.. ....................... 160
ПРИЛОЖЕНИЕ................................................. 170
Таблица 1.1.
Отходы основных сельскохозяйственных культур
Сельскохозяйственная культура Отходы, т/га
Пшеница 3.45-5.72
Кукуруза 2.06-3.52
Овес 0.29-3.33
Картофель 20.77-33.02
Ячмень 1.56-5.24
Как следует из анализа таблицы, наибольшие отходы дает картофель.
Количество отходов, которое может быть собрано с гектара, имеет значение для проектирования установок по переработке отходов и определения потенциальных возможностей сбора отходов.
Отходы животноводства. Этот вид вторичной биомассы образуется при содержании животных в закрытых помещениях.
Количество отходов от каждого вида животного и его состав зависят от рациона питания и продолжительности содержания животных в закрытых помещениях.
В основном биомасса данного вида используется в сельскохозяйственном производстве и может представлять интерес для энергетического использования в регионах, где плохо развито сельхозпроизводство (северные, стсгшые и горные регионы).
Промышленные отходы. Наибольшее количество вторичной биомассы образуется в пищевой промышленности и гидролизных производствах. В пищевой промышленности к отходам производства относятся: свекловичный жом; меласса; подсолнечная лузга и хлопковая шелуха; жмых и шрот; зернокартофельная барда, виноградные выжимки; пивная дробина:
картофельная и кукурузная мезга; томатная и плодовая мякоть; семена и косточки, шелуха; скорлупа орехов; фильтрационные осадки, отстой и др.[8].
Основные отрасли пищевой промышленности - сахарная, крахмалопаточная, масло-жировая и другие перерабатывают сельскохозяйственное сырье с целью извлечения из него сравнительно небольшой части ценного содержимого, являющегося конечным продуктом (сахар, крахмал, спирт, растительное масло и др.), а основная массы исходного сырья переходит в отходы. Например, в свеклосахарном производстве в среднем на I т сахара-песка расходуется около 8 т сахарной свеклы: в спиртовой промышленности для производства 1 т спирта-сырца требуется 10-11 т картофеля, или 3-3.5 т зерна.
В масло-жировой промышленности для получения 1 т растительного масла требуется переработать экстракционным способом около 2 т и прессовым способом 2.2 т семян подсолнечника; в крахмало-паточном производстве на 1 т сухого крахмала расходуется 8-9 т картофеля или 2 т зерна кукурузы.
В связи с этим многие отрасли пищевой промышленности являются крупными источниками образования вторичной биомассы. Эта биомасса используется преимущественно в качестве кормовых средств (жом, барда, мезга, жмых), удобрительных туков, в качестве сырья для последующей промышленной переработки (меласса, лузга) или частично сжигается (лузга подсолнечника, шелуха хлопчатника).
В абсолютном выражении основное количество биомассы, которая производится в пищевой промышленности (по саранам СНГ) следующее:
В свеклосахарном производстве:
количество жома за год свыше 50 млн.т
количество мелассы свыше 3 млн.т
количество дефеката свыше 8 млн.т
- Київ+380960830922