Система нагрева биомассы

Системы отопления биомассы выделяют тепло из биомассы.

Эти системы относятся к категориям:

прямое сжигание,
газификация,
комбинированная теплоэнергетика (ТЭЦ),
анаэробное пищеварение,
аэробное пищеварение.

Преимущества нагрева биомассы
Использование биомассы в системах отопления выгодно, поскольку оно использует сельскохозяйственные, лесные, городские и промышленные остатки и отходы для производства тепла и электроэнергии с меньшим воздействием на окружающую среду, чем ископаемое топливо. Этот вид производства энергии оказывает ограниченное долгосрочное воздействие на окружающую среду, поскольку углерод в биомассе является частью цикла естественного углерода; в то время как углерод в ископаемом топливе не является и постоянно добавляет углерод к окружающей среде при сжигании для топлива (углеродный след). Исторически сложилось так, что до использования ископаемого топлива в значительных количествах биомасса в виде древесного топлива обеспечивала большую часть отопления человека.

Недостатки нагрева биомассы
В больших масштабах использование биомассы удаляет сельскохозяйственные угодья из производства продуктов питания, уменьшает способность секвестрации углерода лесами и извлекает питательные вещества из почвы. Сжигание биомассы создает загрязнители воздуха и добавляет значительное количество углерода в атмосферу, которое не может быть возвращено в почву в течение многих десятилетий.

Использование биомассы в качестве топлива приводит к загрязнению воздуха в виде окиси углерода, NOx (оксидов азота), летучих органических соединений (летучих органических соединений), твердых частиц и других загрязняющих веществ, в некоторых случаях на уровнях выше, чем у традиционных источников топлива, таких как уголь или природный газ , Черный углерод – загрязнитель, созданный путем неполного сжигания ископаемого топлива, биотоплива и биомассы – возможно, является вторым по величине источником глобального потепления. В 2009 году шведское исследование гигантской коричневой дымки, которая периодически покрывает большие площади в Южной Азии, показало, что она была главным образом вызвана сжиганием биомассы и в меньшей степени сжиганием ископаемого топлива. Исследователи измерили значительную концентрацию 14С, что связано с недавней растительной жизнью, а не с ископаемым топливом.

При сжигании углерод из биомассы выделяется в атмосферу в виде двуокиси углерода (CO2). Количество углерода, хранящегося в сухой древесине, составляет приблизительно 50 мас.%. Когда из сельскохозяйственных источников растительный материал, используемый в качестве топлива, можно заменить путем посадки для нового роста. Когда биомасса находится в лесах, время, затрачиваемое на повторное извлечение накопленного углерода, как правило, более длительное, а способность хранения углерода в лесу может быть уменьшена в целом, если используются деструктивные методы ведения лесного хозяйства.

Предложение, основанное на биомассе-углерод-нейтраль, выдвинутое в начале 1990-х годов, было заменено более современной наукой, которая признает, что более зрелые, неповрежденные леса захватывают углерод более эффективно, чем районы сокращения. Когда углерод дерева выделяется в атмосферу за один импульс, он вносит свой вклад в изменение климата намного больше, чем древесина леса медленно гниет на протяжении десятилетий. Текущие исследования показывают, что «даже через 50 лет лес не восстановился до своего первоначального накопления углерода», и «оптимальная стратегия, вероятно, будет защищать стоящий лес».

Нагрев биомассы в нашем мире

Цены на нефть растут с 2003 года, и последующие повышения цен на природный газ и уголь увеличивают стоимость биомассы для производства тепла. Лесные ренты, сельскохозяйственные отходы и сельскохозяйственные культуры, выращенные специально для производства энергии, становятся конкурентоспособными по мере роста цен на энергоемкие ископаемые виды топлива. Усилия по развитию этого потенциала могут привести к регенерации бесхозяйственных пахотных земель и стать винтом в колесе децентрализованной многомерной возобновляемой энергетики. Усилия по продвижению и продвижению этих методов стали распространяться во всем Европейском Союзе в течение 2000-х годов. В других районах мира неэффективные и загрязняющие средства для производства тепла из биомассы в сочетании с плохой практикой в ​​лесах значительно добавили к ухудшению состояния окружающей среды.

Буферные резервуары
Буферные резервуары хранят горячую воду, которая создает биомасс и циркулирует вокруг системы отопления. Иногда они называются «тепловыми хранилищами», они имеют решающее значение для эффективной работы всех котлов с биомассой, где загрузка системы колеблется быстро или объем воды в полной гидравлической системе относительно невелик. Использование буферного резервуара подходящего размера предотвращает быстрое циклирование котла, когда загрузка ниже минимальной мощности котла. Быстрое циклирование котла вызывает значительное увеличение вредных выбросов, таких как монооксид углерода, пыль и NOx, что значительно снижает эффективность котла и увеличивает потребление электроэнергии устройством. Кроме того, требования к обслуживанию и техобслуживанию будут увеличены по мере того, как детали подвергаются интенсивному нагреванию и охлаждению. Хотя большинство котлов утверждают, что могут отказаться до 30% от номинальной мощности, в реальном мире это часто не достижимо из-за различий в топливе от «идеального» или тестового топлива. Поэтому следует учитывать буферный бак соответствующего размера, где загрузка котла падает ниже 50% от номинальной мощности – другими словами, если компонент биомассы не является чисто базовой нагрузкой, система должна включать буферный бак. В любом случае, когда вторичная система не содержит достаточного количества воды для безопасного удаления остаточного тепла из котла с биомассой, независимо от условий загрузки, система должна включать буферный бак соответствующего размера. Остаточное тепло от установки биомассы сильно варьируется в зависимости от конструкции котла и тепловой массы камеры сгорания. Легкие, быстрые реактивные котлы требуют всего 10 л / кВт, в то время как промышленные мокрые деревянные установки с очень высокой тепловой массой требуют 40 л / кВт.

Типы систем нагрева биомассы
Использование биомассы в системах отопления используется во многих различных типах зданий, и все они имеют разные виды использования. Существует четыре основных типа систем отопления, в которых используется биомасса для нагрева котла. Эти типы являются полностью автоматизированными, полуавтоматизированными, гранулированными и комбинированными тепловыми и энергетическими.

Полностью автоматизированный
В полностью автоматизированных системах измельченных или измельченных отходов древесина вывозится на место с помощью грузовиков и погружается в резервуар. Затем система конвейеров транспортирует древесину из резервуара-хранилища в котел с определенной управляемой скоростью. Эта скорость управляется компьютерным управлением и лазером, который измеряет нагрузку топлива, которую вводит конвейер. Система автоматически включается и выключается для поддержания давления и температуры в котле. Полностью автоматизированные системы предлагают большую свободу в их работе, поскольку они требуют только оператора системы для управления компьютером, а не транспортировки древесины, предлагая комплексные и экономически эффективные решения сложных производственных задач.

Полуавтоматический или «бункер-накопитель»
Полуавтоматизированные системы или системы «Вспышки» очень похожи на полностью автоматизированные системы, за исключением того, что они требуют больше рабочей силы для поддержания работоспособности. Они имеют меньшие резервуары для хранения и более простые конвейерные системы, которые потребуют от персонала поддержки работы систем. Причиной изменений в полностью автоматизированной системе является эффективность системы. Тепло, создаваемое камерой сгорания, может использоваться для непосредственного нагрева воздуха или может использоваться для нагрева воды в котельной системе, которая действует как среда, с которой подается тепло. Древесные котлы, работающие на огнестойком топливе, наиболее эффективны, когда они работают на максимальной мощности, а тепло, требуемое в большинстве дней года, не будет пиковым потреблением тепла в течение года. Учитывая, что система должна будет работать только на большой мощности несколько дней в году, она предназначена для удовлетворения требований в течение большей части года для поддержания ее высокой эффективности.

Pellet топливо
Третий основной тип систем нагрева биомассы – системы с гранулированным топливом. Пеллеты являются обработанной формой древесины, что делает их более дорогими. Хотя они дороже, они гораздо более уплотнены и однородны и, следовательно, более эффективны. Кроме того, относительно легко автоматически подавать гранулы в котлы. В этих системах гранулы хранятся в зернохранилище для хранения зерна, а для их перемещения в котел используется гравитация. Требования к хранению намного меньше для гранулированных систем из-за их конденсированного характера, что также помогает снизить затраты. эти системы используются для самых разных объектов, но они являются наиболее эффективными и экономически эффективными для мест, где ограниченное пространство для хранения и конвейерных систем, и где гранулы сделаны достаточно близко к объекту.

Сельскохозяйственные гранулы
Одной из подкатегорий пеллетных систем являются котлы или горелки, способные сжигать осадок с более высокой скоростью золы (бумажные гранулы, гранулы сена, соломенные гранулы). Одним из таких видов является пеллетная горелка PETROJET с вращающейся цилиндрической камерой горения. С точки зрения эффективности передовые котлы-гранулы могут превышать другие виды биомассы из-за более стабильных топливных характеристик. Усовершенствованные котлы-грануляторы могут работать даже в режиме конденсации и охлаждать газы до 30-40 ° C вместо 120 ° C перед отправкой в ​​дымоход.

Комбинированная теплоэнергетика
Комбинированные теплоэнергетические системы – очень полезные системы, в которых древесные отходы, такие как древесная щепа, используются для выработки электроэнергии, а тепло создается как побочный продукт системы выработки электроэнергии. Они имеют очень высокую стоимость из-за операции высокого давления. Из-за этой операции высокого давления потребность в высококвалифицированном операторе является обязательной и повысит стоимость эксплуатации. Другой недостаток заключается в том, что, производя электричество, они будут выделять тепло, а если производство тепла нежелательно для определенных частей года, необходимо добавить градирню, а также повысить стоимость.

Существуют определенные ситуации, когда ТЭЦ является хорошим вариантом. Производители древесных изделий будут использовать комбинированную систему тепло- и электроснабжения, потому что они имеют большой запас отходов и потребность в тепло и электроэнергетике. Другие места, где эти системы будут оптимальными, – это больницы и тюрьмы, которым нужна энергия и тепло для горячей воды. Эти системы рассчитаны таким образом, чтобы они обеспечивали достаточное количество тепла, чтобы соответствовать средней тепловой нагрузке, чтобы не требовалось дополнительного тепла, а градирня не нужна.