Общая Энергетика - Учебное Пособие [2009]. В. П. Казанцев Общая энергетика
 Скачать 7.69 Mb.
|
Следует отметить, что смесь биогаза и природного газа в соотношении 1:10 является по своим характеристикам полностью взаимозаменяемой с природным газом.Биогаз может использоваться в качестве топлива для когенерационных установок.Когенерационные установки представляют собой оборудование для комбинированного производства тепла и электроэнергии. B установках малой мощности применяются преимущественно поршневые двигатели внутреннего сгорания, приспособленные для сжигания газового топлива. Главным топливом бывает природный газ, но все чаще применяются и альтернативные виды топлива, прежде всего различные виды биогаза. Биогаз можно получать с помощью биогазовых станций, сооруженных около водоочистительных станций, свалок коммунальных отходов или земледельческих организаций, специализирующихся в животноводческом производстве. Наряду с производством тепла при сжигании биогаза, например, в котлах, когенерация предлагает и возможность производства электрической энергии, которая может быть использована для собственных нужд объекта или может продаваться в общую распределительную сеть. Производство электроэнергии для собственных нужд в этом случае приходится значительно дешевле по сравнению с покупкой ее из сети, а в случае ее продажи можно воспользоваться выгодными тарифами для электроэнергии, произведенной из обновительных источников энергии. Поскольку биогаз является сопроводительным продуктом при переработке органических отходов, затраты по эксплуатации установки будут связаны только с отчислениями на оборудование и на сервисное обслуживание. Доходы будут составлять как сэкономленные средства за тепло и электроэнергию, так и средства за продажу электричества в сеть. Для того чтобы когенерационная установка могла работать на биогазе с ожидаемым экономическим эффектом, нужно уточнить следующее. Каковы свойства биогаза? Свойства биогаза являются решающим фактором для его применения с точки зрения вредных веществ и энергетического содержания (теплотворности). Важной считается следующая информация:
Какой объем газа и способ его улавливания в газгольдер? Объем улавливаемого газа влияет на выбор типа когенерационной установки. Какова доступность газопровода? Если есть возможность подсоединения к газопроводу, можно использовать двухтопливную когенерационную установку для комбинированного использования как природного газа, так и биогаза (переключение топлива). Это выгодно при нерегулярном объеме подаваемого биогаза. При низком качестве биогаза можно его обогатить смешиванием с природным газом. Какие требования предоставляются к способу работы когенерационной установки? Будет она работать параллельно с сетью или будет целесообразно использовать ее и в качестве аварийного источника электроэнергии, или эксплуатировать ее в автономном режиме? Какой действительный расход энергии объекта и ее цена? Эти данные важно знать для выбора подходящего типа когенерационной установки и способа ее эксплуатации. Свойства биогаза являются одним из главных параметров, которые влияют на пригодность его использования в качестве топлива для двигателя когенерационной установки. Некоторые свойства могут значительно повысить цену целого проекта, или сделать его невозможным. Поэтому к оценке биогаза следует приступать с полной ответственностью. При его оценке следует знать следующие свойства: 1) Содержание метана CH4: нормальное содержание 55–65 %. Минимальной считается 50–процентная концентрация. 2) Давление биогаза: давление газа при сжигании в когенерационной установке находится в пределах от 1,5 до 10 кПа. 3) Постоянство качества газа (константный состав и давление биогаза): оказывает влияние на стабильность работы и количество выпускаемых эмиссий. 4) Содержание вредных веществ (прежде всего соединения серы, флора и хлора): эти соединения могут вызвать коррозию компонентов всасывающего тракта и внутренних частей двигателя, соприкасающихся со смазочным маслом. При более высоком содержании серы является целесообразным устанавливать сероочиститель. 3. Использование отходов сельскохозяйственного производстваОбострение экологических проблем, истощение запасов невозобновляемых энергоресурсов, рост цен на них, обусловили интерес к разработке и использованию технологии биоконверсии органических отходов для получения энергии. Известно, что животные плохо усваивают энергию растительных кормов и более половины ее уходит в навоз, который является ценным органическим удобрением и может быть при этом использован в качестве возобновляемого источника энергии. Концентрация животных на крупных фермах и комплексах обусловили увеличение объемов навоза и навозных стоков, которые должны утилизироваться, не загрязняя окружающую среду. Одним из путей рациональной утилизации навоза и навозных стоков является их анаэробное сбраживание, которое обеспечивает обезвреживание навоза и сохранение его как удобрения при одновременном получении биогаза. При анаэробном сбраживании навоза получается 2 вида полезных продуктов — биогаз и удобрения. Выход биогаза зависит как от исходного сырья (табл. 5.2), так и от технологии переработки. Таблица 5.2
Метановое сбраживание навоза обеспечивает его дезодорацию, уничтожение способности семян сорных растений к всхожести, перевод удобрительных веществ в легкоусвояемую растениями минеральную форму. При этом питательные для растений вещества (азот, фосфор и калий) практически не теряются. Потери азота, которые при других методах обработки навоза составляют до 30 %, в процессе метаногенеза не превышают 5 %. При этом значительная часть азота, присутствующего в свежем навозе в форме органических соединений, в сброженном – содержится в аммиачной форме, которая быстро усваивается растениями. Заключение Роль энергии неоспорима в поддержании и дальнейшем развитии цивилизации. В современном обществе трудно найти хотя бы одну область человеческой деятельности, которая не требовала бы для комфортного функционирования человека притока энергии из окружающей среды. Потребление энергии – важный показатель жизненного уровня, причем в большинстве развитых стран только производство электроэнергии на душу населения достигло в среднем 6–7 тысяч кВт∙ч, а потребление производимой теплогенераторами тепловой энергии для населения многих регионов планеты продиктовано не столько проблемой комфортного существования, сколько банальной проблемой выживания. За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена одних источников энергии на другие, более совершенные. И не потому, что старый источник был исчерпан или морально устарел. Такова природа эволюционного развития мировой цивилизации. Древесина через тысячелетия потребления уступила место каменному углю. Каменный уголь в XX веке очень быстро уступил свое лидерство на рынке энергетики нефти и газу. Новым лидером энергетики в наши дни стало ядерное топливо. Что дальше? Каждый последующий источник энергии становился все более мощным, принося параллельно с благами цивилизации все больше экологических проблем, грозящих самому существованию человечества. При этом мировые запасы традиционных в современном понимании органических видов топлива катастрофически быстро иссякают, учитывая как быстрый рост народонаселения, так и рост удельного энергопотребления. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, но по многочисленным прогнозам израсходованы они будут за десятки–сотни лет. Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем, как не допустить хищнического разграбления земных богатств и не нанести непоправимый вред экологии. Ведь лишь при этих условиях запасов топлива может хватить на многие века и человечество не погибнет вследствие всемирной экологической катастрофы. По мнению ученых в основе энергетики ближайшего будущего по–прежнему останется теплоэнергетика на невозобновляемых ресурсах. Но структура ее должна измениться. Должно сократиться использование нефти для целей энергетики. Предполагается, что существенно возрастет производство электроэнергии на атомных электростанциях. Некоторые ученые и экологи в конце 1990–х годах говорили о скором запрещении государствами Западной Европы атомных электростанций. Но, исходя из современных анализов сырьевого рынка и потребностей общества в электроэнергии, эти утверждения выглядят неуместными. Поскольку запасов ядерного топлива при условии интенсивного развития реакторов–размножителей хватит не менее чем на 1000 лет, то в ближайшие столетия и тепловые, и атомные и гидроэлектрические источники будут еще долгое время превалировать над остальными источниками энергии. Уже началось удорожание нефти и газа, поэтому тепловые электростанции на этих видах топлив к концу XX века будут вытеснены станциями на угле. Начнется использование пока еще не тронутых гигантских запасов дешевых углей, в частности, в Кузнецком, Канско–Ачинском, Экибаcтузском бассейнах. Широко будет применяться природный газ, запасы которого в стране намного превосходят запасы в других странах. Однако времена изменились. Сейчас, в начале XXI века, начинается новый, значительный этап земной энергетики. На место «воинствующей» энергетике приходит «щадящая» энергетика, построенная так, чтобы человек не рубил сук, на котором он сидит, а заботился об охране уже сильно поврежденной биосферы. Несомненно, в недалеком будущем параллельно с линией интенсивного развития энергетики получит неизбежное развитие и линия экстенсивного развития, базирующаяся на оптимальном рассредоточении различных источников энергии по регионам и конкретным потребителям страны. В понятие оптимальности включаются, в частности, минимаксные критерии достижения конкретных целей жизнеобеспечения потребителей. Эти критерии являются векторными, и неизбежно работают на ограничениях, обусловленных максимально допустимым уровнем энергопотребления (без излишеств), финансовыми ограничениями, предельно допустимыми уронами экологии и т.п. Каждое техническое решение в области энергетики регионов должно подвергаться тщательной технико–экономической и социально экологической экспертизе. Волюнтаризм и лоббирование чьих–либо интересов здесь недопустимы. Скорее всего, перспективными станут электростанции не слишком большой мощности, но зато с высоким КПД, экологически чистые, безопасные и удобные в эксплуатации. Получат развитие нетрадиционные возобновляемые источники энергии земли, ветра, солнца, морей и океанов, водородная энергетика, энергетика вторичных ресурсов. В ближайшей перспективе – широкое применение тепловых насосов в жилищно–коммунальной сфере, массовый выпуск автомобилей на водородном топливе, солнечных батареях, прорыв в решении задач управляемого термоядерного синтеза и др. Энергетика очень быстро вбирает в себя самые новейшие идеи, изобретения, достижения науки. Это и понятно: от энергетики зависит буквально все. Список литературы
|