Войти
Древесная щепа в бункере для хранения, посередине мешалка для транспортировки материала с помощью винтового конвейера в котел Системы нагрева биомассы вырабатывают тепло из биомассы.. Системы подпадают под следующие категории:
Использование биомассы в системах отопления выгодно, потому что в нем используется сельское хозяйство другие, лесные, городские и промышленные отходы и отходы для производства тепла и / или электроэнергии с меньшим воздействием на окружающую среду, чем ископаемое топливо. Этот тип производства энергии имеет ограниченное долгосрочное воздействие на окружающую среду, поскольку углерод в биомассе является частью естественного углеродного цикла ; в то время как углерода в ископаемом топливе нет, и он постоянно добавляет углерод в окружающую среду при сжигании в качестве топлива (углеродный след ). Исторически, до использования ископаемого топлива в значительных количествах биомасса в виде древесного топлива обеспечивала большую часть обогрева человечества.
Здоровье леса
Поскольку лесная биомасса обычно получается из древесины, имеющей более низкую коммерческую ценность, лесная биомасса обычно заготавливается как побочный продукт других операций по заготовке древесины. Отопление на биомассе обеспечивает рынки для более дешевой древесины, что позволяет вести здоровое и прибыльное лесопользование. В Новой Англии по состоянию на 2017 год одной из самых серьезных угроз здоровью лесов является переход от лесного хозяйства к сельскому хозяйству и развитию. В 2017 году ученые Harvard Forest сообщили, что в результате переустройства ежедневно теряется 65 акров леса. Обеспечивая рынки для низкосортной древесины, ценность лесов увеличивается, что снижает вероятность перехода на жилищное строительство или сельское хозяйство.
В больших масштабах использование сельскохозяйственных биомасса удаляет сельскохозяйственные угодья из производства продуктов питания, снижает способность связывать углерод в лесах, которые не управляются устойчиво, и извлекает питательные вещества из почва. Сжигание биомассы создает загрязнители воздуха и добавляет в атмосферу значительное количество углерода, который не может быть возвращен в почву в течение многих десятилетий. Промежуток времени между сжиганием биомассы и временем, когда углерод вытягивается из атмосферы по мере роста растения или дерева, чтобы заменить его, называется углеродным долгом. Концепция углеродного долга является предметом обсуждения. Фактическое воздействие углерода может зависеть от философии, масштаба урожая, типа земли, типа биомассы (например, трава, кукуруза, новая древесина, древесные отходы, водоросли), типа почвы и других факторов.
Использование биомассы. в качестве топлива производит загрязнение воздуха в виде оксида углерода, NOx (оксидов азота), ЛОС (летучих органических соединений ), твердых частиц и других загрязняющих веществ в в некоторых случаях уровень выше, чем у традиционных источников топлива, таких как уголь или природный газ. Черный углерод - загрязнитель, образующийся в результате неполного сгорания ископаемого топлива, биотоплива и биомассы - возможно, является вторым по величине фактором глобального потепления. В 2009 году шведское исследование гигантской коричневой дымки, которая периодически покрывает большие площади в Южной Азии, показало, что она в основном образовалась в результате сжигания биомассы и, в меньшей степени, сжигания ископаемого топлива. Исследователи измерили значительную концентрацию C, которая связана с недавней растительностью, а не с ископаемым топливом. Современные устройства для сжигания биомассы резко сокращают вредные выбросы с помощью передовых технологий, таких как системы кислородной корректировки.
При сжигании углерод из биомассы выделяется в атмосферу в виде диоксида углерода (CO 2). Количество углерод, хранящийся в сухой древесине, составляет примерно 50% по весу. При получении из сельскохозяйственных источников растительное вещество, используемое в качестве топлива, может быть заменено посадкой для нового роста. Когда биомасса поступает из леса, время для повторного улавливания накопленного углерода обычно больше, а способность леса хранить углерод в целом может быть снижена, если будут применяться деструктивные методы ведения лесного хозяйства.
Предложение по сохранению углеродной биомассы леса, выдвинутое в начале 1990-х годов, было заменено более поздней наукой, которая признает спелые нетронутые леса поглощают углерод более эффективно, чем вырубки. Когда углерод дерева выбрасывается в атмосферу за один импульс, он способствует изменению климата в гораздо большей степени, чем медленное гниение лесной древесины. y на протяжении десятилетий. Некоторые исследования показывают, что «даже через 50 лет лес не восстановился до своего первоначального запаса углерода» и «оптимальной стратегией, вероятно, будет защита древостоя». Другие исследования показывают, что хранение углерода зависит от леса и использования собранной биомассы. В лесах часто используются деревья с разным возрастом, а зрелые деревья собираются чаще и меньше. Эти леса взаимодействуют с углеродом иначе, чем сплошные сплошные леса. Кроме того, чем эффективнее преобразование древесины в энергию, тем меньше древесины используется и короче будет углеродный цикл.
Система отопления на биомассе для одного комплекса зданий в Испании Страна Басков рост цен на нефть с 2003 года и последующее повышение цен на природный газ и уголь увеличили ценность биомассы для производства тепла. Обработка леса, сельскохозяйственные отходы и культуры, выращиваемые специально для производства энергии, становятся конкурентоспособными, поскольку цены на плотное ископаемое топливо растут. Усилия по развитию этого потенциала могут иметь эффект регенерации неправильно управляемых пахотных земель и стать винтиком в колесе децентрализованной, многомерной отрасли возобновляемых источников энергии. Усилия по продвижению и продвижению этих методов стали обычным явлением во всем Европейском Союзе в течение 2000-х годов. В других регионах мира неэффективные и загрязняющие окружающую среду средства для выработки тепла из биомассы в сочетании с неэффективными методами ведения лесного хозяйства значительно усугубили ухудшение состояния окружающей среды.
Буферные резервуары хранят горячую воду в устройстве для биомассы генерирует и распространяет его по системе отопления. Иногда их называют «тепловыми накопителями», они имеют решающее значение для эффективной работы всех котлов, работающих на биомассе, где нагрузка системы быстро колеблется или объем воды в полной гидравлической системе относительно невелик. Использование буферной емкости подходящего размера предотвращает быстрое переключение котла, когда нагрузка ниже минимальной мощности котла. Быстрое переключение котла приводит к значительному увеличению вредных выбросов, таких как окись углерода, пыль и NOx, что значительно снижает эффективность котла и увеличивает потребление электроэнергии агрегатом. Кроме того, требования к обслуживанию и ремонту будут увеличиваться, поскольку детали подвергаются нагрузке из-за быстрых циклов нагрева и охлаждения. Хотя большинство котлов заявляют, что могут снизить до 30% номинальной мощности, в реальном мире это часто недостижимо из-за отличий топлива от «идеального» или тестового топлива. Следовательно, следует рассмотреть вопрос о буферном резервуаре подходящего размера, если нагрузка котла падает ниже 50% от номинальной мощности - другими словами, если компонент биомассы не является чисто базовой нагрузкой, система должна включать буферный резервуар. В любом случае, когда вторичная система не содержит достаточного количества воды для безопасного отвода остаточного тепла от котла, работающего на биомассе, независимо от условий нагрузки, система должна включать буферный резервуар подходящего размера. От единицы биомассы сильно зависит от конструкции котла и тепловой массы камеры сгорания. Легким и быстродействующим котлам требуется всего 10 л / кВт, в то время как промышленные блоки из влажной древесины с очень высокой тепловой массой требуют 40 л / кВт.
Биомасса отопительные установки в Австрии; тепловая мощность составляет около 1000 кВт Использование биомассы в системах отопления находит применение во многих различных типах зданий, и все они используются по-разному. Существует четыре основных типа систем отопления, использующих биомассу для нагрева котла. Это полностью автоматизированные, полуавтоматические, гранулированные и комбинированные теплоэнергетические установки.
В полностью автоматизированных системах измельченные или измельченные древесные отходы доставляются грузовиками на место и сбрасываются в сборный резервуар. Затем система конвейеров транспортирует древесину из сборного бака в котел с определенной регулируемой скоростью. Этой скоростью управляет компьютер и лазер, который измеряет количество топлива, которое подает конвейер. Система автоматически включается и выключается для поддержания давления и температуры в котле. Полностью автоматизированные системы очень просты в эксплуатации, поскольку они требуют, чтобы оператор системы управлял компьютером, а не транспортировкой древесины, предлагая комплексные и экономически эффективные решения сложных промышленных задач.
Полуавтоматические системы или «бункеры для перенапряжения» очень похожи на полностью автоматизированные системы, за исключением того, что для поддержания их работоспособности требуется больше рабочей силы. У них есть резервуары для хранения меньшего размера и гораздо более простые конвейерные системы, для поддержания работы которых потребуется персонал. Причина изменений от полностью автоматизированной системы к эффективности системы. Тепло, создаваемое камерой сгорания, можно использовать для прямого нагрева воздуха или для нагрева воды в котельной системе, которая действует как среда, с помощью которой доставляется тепло. Котлы, работающие на дровяном топливе, наиболее эффективны, когда они работают на максимальной мощности, и количество тепла, необходимое для большинства дней в году, не будет пиковым потреблением тепла в году. Учитывая, что системе необходимо будет работать с высокой производительностью только несколько дней в году, она предназначена для обеспечения высокой эффективности в течение большей части года.
Третий основной тип систем отопления на биомассе - это системы, работающие на пеллетах. Пеллеты - это обработанная форма древесины, которая делает их более дорогими. Хотя они более дорогие, они гораздо более плотные и однородные, а значит, более эффективные. Кроме того, относительно легко автоматически подавать пеллеты в котлы. В этих системах гранулы хранятся в силосе для хранения зерна, и для их перемещения в котел используется сила тяжести. Для систем, работающих на гранулах, требования к хранению намного меньше из-за их конденсированной природы, что также помогает сократить расходы. эти системы используются на самых разных объектах, но они наиболее эффективны и рентабельны для мест, где пространство для хранения и конвейерных систем ограничено, и где пеллеты производятся достаточно близко к объекту.
Одной из подкатегорий пеллетных систем являются котлы или горелки, способные сжигать пеллеты с более высокой зольностью (бумажные пеллеты, сенные пеллеты). Одна из таких - пеллетная горелка PETROJET с вращающейся цилиндрической камерой сгорания. С точки зрения эффективности усовершенствованные котлы на пеллетах могут превзойти другие виды биомассы из-за более стабильных характеристик топлива. Усовершенствованные пеллетные котлы могут даже работать в конденсационном режиме и охлаждать дымовые газы до 30-40 ° C вместо 120 ° C перед отправкой в дымоход.
Комбинированное тепло и энергия - 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 работы под высоким давлением. Из-за этой операции под высоким давлением необходимость в высококвалифицированном операторе является обязательной, что увеличивает стоимость эксплуатации. Другой недостаток заключается в том, что, производя электричество, они будут производить тепло, и если производство тепла нежелательно в определенные периоды года, необходимо добавить градирню, что также увеличит стоимость.
Есть определенные ситуации, когда ТЭЦ - хороший вариант. Производители изделий из дерева будут использовать комбинированную систему производства тепла и электроэнергии, поскольку у них есть большие запасы древесных отходов и потребность как в тепле, так и в электроэнергии. Другими местами, где эти системы были бы оптимальными, являются больницы и тюрьмы, которым нужна энергия и тепло для горячей воды. Эти системы рассчитаны таким образом, чтобы они производили достаточно тепла, чтобы соответствовать средней тепловой нагрузке, так что не требуется дополнительного тепла и не требуется градирня.
