версия для печати

Использование энергетической травы "Сарваши-1" в энергетических целях

1) Энергетическая трава "Сарваши-1" как твердое топливо

Использование лигноцеллюлозного топлива (например, энергетической травы) с целью производства тепло- и электроэнергии может приобрести все большую значимость в Европе и во всем мире.

Экономичность и конкурентоспособность культивирования и утилизации источников энергии растительного происхождения можно определить, прежде всего, на основе их агроэкологических и энергетических характеристик, а также на основе их продуктивности.

Размер урожая сухой массы, измеряемый в фенофазе цветения энергетической травы, показывает отличную производительность на единицу площади в сравнении с традиционными породами дерева и другими источниками энергии (таблица 1).

Результаты лабораторных испытаний показали, что в плане энергетики энергетическая трава "Сарваши-1" обладает благоприятными свойствами, так как ее теплотворная способность достигает или даже превышает теплотворную способность отечественного бурого угля, древесины и разновидностей соломы. Стоимость на единицу энергии (форинтов/МДж) среди рассматриваемых источников энергии однозначно наиболее низкая у энергетической травы "Сарваши-1" (таблица 2).

Сжигание энергетической травы возможно после соответствующей предварительной обработки, как напр.: пакетирования, измельчения, сжатия (брикетирование, гранулирование).

Производство топливных гранул (пеллеты) стало новой промышленной отраслью во всём мире, и в Венгрии в ближайшем будущем оно может стать дешевым, экологически чистым топливом.

2) Производство газа растительного происхождения из энергетической травы

2.1. Производство пиролизного газа из энергетической травы

Газообразные источники энергии, приобретающие всё большее и большее значение, можно получить из различных форм биомассы, в том числе, и из энергетической травы.

Благодаря большому урожаю сухой массы энергетической травы "Сарваши-1", её благоприятному вещественному составу, а также умеренным агрономическим и техническим требованиям выращивания и сбора урожая, "Сарваши-1" может стать одним из самых дешевых видов сырья для производства газа растительного происхождения.

Датским технологическим институтом (DTI Chemical Technology Institute) проводились лабораторные исследования с целью определения количества и состава полученного газа, а также его теплотворной способности во время термического разложения энергетической травы (между 0-1000 °C с температурными интервалами 50 °C). Результаты испытаний кратко суммированы следующим образом:

Производство газа:

Опыт показывает, что при сгорании энергетической травы максимальное производство газа "Сарваши-1" происходит при температуре около 350 °С. При температуре 325 °C наблюдается экзотермическая реакция с производством интенсивного газа (рисунок 1).

В процессе производства газа второй пик наблюдался при температуре пиролиза 500 и 700 °C.

В других температурных диапазонах производство газа относительно равномерное. Во время пиролиза в общей сложности производилось 197,5 нл газа на каждый килограмм сухого вещества (Рисунок 1)

Подробные результаты приведены в таблице 4.

Данные, приведенные в таблице 4, хорошо иллюстрируют процессы, наблюдаемые во время пиролиза:

- При температуре ниже 200 °С основной процесс - удаление влаги

- В диапазоне 200-400 °C доминирующим является выделение газов CO и CO2

- При температуре 450-650 °C увеличивается и имеет высокие показатели образование метана,

- При температуре 550-1000 °С повышается содержание Н2 газов, которое впоследствии стабилизируется на этом высоком показателе.

Удельная теплота сгорания

Удельная теплота сгорания газа, произведенного из энергетической травы "Сарваши-1", колеблется в зависимости от температуры пиролиза (Рисунок 2). В начале пиролиза (250-400 °С) степень образования СО2 относительно высокая, что снижает удельную теплоту сгорания. Наиболее высокий показатель удельной теплоты сгорания был определен при относительно низкой - 500 °C температуре пиролиза, (32,8 МДж/нм3), который приблизительно равен теплотворной способности газа. С учетом всего производимого газа наиболее высокая удельная теплота сгорания - 15,1 МДж/м3, самая низкая - 13,7 МДж/нм3 (Таблица 4). Для сравнения отметим, что удельная теплота сгорания древесины только 4,0-6,0 МДж/нм3.

2.2 Биогаз из энергетической травы

Биогаз образуется в результате анаэробного разложения биомассы, то есть, в результате биологических процессов . Для производства биогаза можно использовать любые органические вещества (за исключением органических продуктов химической промышленности).

Рисунок 3 Степень образования биогаза в некоторых проявлениях биомассы

Полезным сырьем может быть:

- Солома и навоз, являющиеся частью отходов сельскохозяйственного производства,

- Твердые и жидкие побочные продукты, отходы и сточные воды муниципального происхождения, а также пищевой промышленности,

- Источники энергии растительного происхождения (за исключением древесных растений), например, энергетические травы

Биогаз содержит приблизительно 60-70% метана и 30-40% СО2. Удельная теплота сгорания - 22-23 МДж/нм3.

Среди сырья, пригодного для производства биогаза, особое внимание должно быть уделено видам трав, предлагаемым для рекуперации энергии (Рисунок 3).

Для производства биогаза может эффективно использоваться смесь зелени энергетической травы "Сарваши-1"и других перспективных кандидатов наших сортов, находящихся в стадии разведения, с обычным коровяком и жидким навозом.

Рисунок 3 иллюстрирует, что среди форм проявления исследуемой биомассы время ферментации трав, пригодных для рекуперации энергии, является наиболее кратким, тем не менее, производство газа ими является отличным, поскольку количество газа, образующегося в результате всего 15-20 дней ферментации, превышает количество органического материала (0,5 м3/кг). Биогаз может использоваться в самых различных целях, при этом оставшееся в результате производства биогаза вещество используется в целях восстановления свойств почвы (навоз).