2 SLAJD
Biomasa to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, ulegające biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także
z przemysłu przetwarzającego ich produkty, lub części pozostałych odpadów, które ulegających biodegradacji. Do biomasy zalicza się:
• uprawy energetyczne roślin,
• odpady drzewne w leśnictwie (kłody, chrust, korzenie, kora, trzciny),
• odpady przemysłu drzewnego i celulozowo-papierniczego, makulatura,
• odpady występujące w produkcji rolniczej (np.łęty ziemniaczane
i roślin strączkowych),
• odpady przemysłu rolno-spożywczego (z cukrowni, gorzelni, olejarni, browarów),
• odpady produkcji zwierzęcej (odchody, gnojownica, obornik),
• odpady organiczne z gospodarstw domowych,
• odpady komunalne: osady oczyszczalni ścieków, śmieci(części organiczne),
Drewno składa się: w 50% z węgla, 43% tlenu, 6% wodoru, 1% z azotu
i zw. min. poniżej 1%, jego wartość opałowa zaraz po ścięciu (ok. 50% wilgotności) wynosi 10-12 MJ/kg i ulega zwiększeniu do 18 MJ/kg po wysuszeniu do wilgotności 15-20%.
3 SLAJD
RYSUNEK SCHEMAT
Z powyższego wynika, że biomasa jest - ze względu na swój skład chemiczny i możliwości obróbki - cennym surowcem, którego chemiczne przetworzenie może prowadzić do wytworzenia szeregu produktów, będących np. substytutami ropy naftowej lub prowadzących w efekcie do wytworzenie wodoru.
Wybór najbardziej odpowiedniej technologii i sposobu wykorzystania energii biomasy zależy głównie od jej rodzaju i zasobów oraz względów ekonomicznych.
Realizowana obecnie przez wiele firm energetycznych koncepcja produkcji energii odnawialnej ze współspalania biomasy i węgla jest prosta technologicznie, lecz najgorsza z punktu widzenia jakości wykorzystania energii biomasy, gdyż oparta jedynie na zysku w postaci sztucznie zwiększonej (przez subsydia) ceny za tzw. zieloną energię. Wydaje się, że proste, „klasyczne” współspalanie ma sens wtedy, gdy w otoczeniu producenta energii elektrycznej występuje dużo taniej biomasy. W przypadku, gdy biomasy nie ma w wystarczającej ilości lub gdy jest ona droga (cena surowca + cena transportu surowca do siłowni), logiczne wydaje się dążenie do jej maksymalnego wykorzystania.
Cel ten można uzyskać np. w wyniku waloryzacji biomasy, która jako drogie paliwo nie jest (i nie powinna być) tylko źródłem i sposobem na realizację postulatu politycznego (produkcja energii odnawialnej), ale także stanowi źródło inspiracji i implementacji nowoczesnych technologii w energetyce.
4 SLAJD
Rosnące ceny ropy naftowej i potrzeba uniezależnienia się od tego głównego źródła energii oraz wymogi ochrony środowiska, przede wszystkim konieczność ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, zmuszają do stosowania alternatywnych źródeł energii.
W Polsce biomasa jest podstawowym, wykorzystywanym źródłem energii odnawialnej. Jej udział w bilansie wykorzystania odnawialnych źródeł w 1999 roku wynosił 98,05%.
Zasoby biomasy stałej - metodyka
1. w szacunkach potencjalu biomasy przyjmuje się ze pochodzi z produkcji roślinnej (slona -ok. 30%, uprawy energ.) , z produkcji lesnej(drewno 11-17%<11-17 % drzewa można Spalic , reszta na przemysl) oraz z lak nieuzytkowanych - pastwiska(siano-5%)
2. 2t biomasy odpowiadaja 1t wegla(2x slabsza od wegla)
3. Wartość opalowa slomy ok. 13MJ /kg, wart.op drewna 10MJ/kg (wegiel 25MJ/kg)
5 SLAJD
Konwersja biomasy w warunkach polskich
Wydaje się, że interesującą drogą oferującą - szczególnie w warunkach polskich - możliwość zasadniczej poprawy jakości energii zawartej w biomasie jest proces autotermicznej waloryzacji drogą termolizy. Umożliwia on usunięcie z paliwa wilgoci i zwiększenie jego gęstości energii, a także jednoczesną „destylację” części pierwiastków śladowych.
Istotą tej technologii waloryzacji paliw jest takie przeprowadzenie ich obróbki termicznej, aby zachować maksymalną sprawność termodynamiczną procesu spalania czy ich współspalania z węglem w kotłach energetycznych, a jednocześnie uniknąć negatywnych aspektów związanych ze współspalaniem.
Technologia Autotermicznej Waloryzacji Paliw (AWP) pozwala znacznie ograniczyć ww. wady bezpośredniego współspalania poprzez wysoko efektywne suszenie tych paliw i ich przetworzenie do tzw. biocarbonu, który jest paliwem wyższej jakości i o wyższej gęstości energii.
Istota tego procesu polega na wytworzeniu takich warunków konstrukcyjno-przepływowych, aby w reaktorze AWP, gdzie realizowana jest termoliza, uzyskać maksymalną szybkość nagrzewania rozdrobnionej biomasy do temperatury ok. 300°C. Dalsze nagrzewanie jest zbędne, gdyż w tych warunkach inicjowana jest reakcja egzotermiczna. Dla trwałego i pewnego utrzymania warunków przebiegu reakcji egzotermicznej oraz maksymalizacji uzysku biocarbonu reaktor jest tak skonstruowany, aby ograniczyć kontakt gazów pirolitycznych z karbonizatem, co umożliwia wytworzenie zarówno „pierwotnego”, jak i „wtórnego” biocarbonu. Pod tym względem rozwiązanie techniczne reaktora AWP jest unikalne.
W zależności od wilgotności wejściowego paliwa w układzie suszenia i termolizy (suszarka i reaktor AWP) można uzyskać ciepło do zagospodarowania, zawarte w gorących spalinach opuszczających reaktor. Największy efekt energetyczny oraz ekologiczny osiągany jest w przypadku przetwarzania paliw mocno zawilgoconych (zrębki, biomasa z upraw energetycznych i jednorocznych itp.) oraz zanieczyszczonych chemicznie (odpady z płyt wiórowych, drewno zawierające tworzywa sztuczne, drewno zaimpregnowane, pomalowane, RDF itp.).
Stopień waloryzacji paliwa w energii zawartej w biocarbonie dochodzi do 90%, a ponadto taka realizacja procesu umożliwia pozbycie się dużej części zanieczyszczeń zawartych w paliwie (alkalia, pierwiastki śladowe itp.) poprzez ich przejście do fazy gazowej. Zależnie od potrzeb gazy te można poddawać procesowi oczyszczania; w tym wypadku jednak wymiernym zyskiem wynikającym z zastosowania technologii AWP jest znacznie niższy koszt oczyszczania spalin w porównaniu do kosztu oczyszczania spalin powstających w kotle w wyniku realizacji „klasycznego” współspalania.
Zwaloryzowana biomasa może stanowić cenne paliwo dla wysoko sprawnych technologii produkcji energii odnawialnej.
Realizacja procesu waloryzacji biomasy zgodnie z technologią AWP umożliwia podsuszenie paliwa oraz zwiększenie jego stopnia uwęglenia, prowadząc do wytworzenia produktu stałego - biocarbonu, o własnościach zbliżonych do węgla.
7 SLAJD
Aby można było spalać pędy wierzbowe w piecu należy je rozdrobnić i pędy takie mogą być w postaci:
a)zrębków - to rozdrobnione pędy na kilkunastocentymetrowe kawałki do rozdrabniania można użyć rozdrabniarki do gałęzi, rębaki lub nawet tradycyjne sieczkarnie, to najtańsza forma spalania
w warunkach domowych,
b)brykietu - to rozdrobnione trociny o wilgotności ok.10% sprasowany pod wysokim ciśnieniem w tzw. brykieciarce, jego wartość opałowa jest zbliżona do wartości opałowej węgla jednak czynnikiem ograniczającym są rozwój tej technologii są koszty,
c)peletu - to sprasowane podobnie jak brykiet małe wałeczki
o średnicy 6-10mm a długości ok.25mm, wadą tej metody są podobnie jak w przypadku brykietów wysokie koszty,
d)korków - to pocięte jednoroczne pędy na kawałki o długości 203cm
i średnicy ok.2cm
e)polan - to pocięte na 30-40cm kawałki, 3-letnie pędy wierzby
o grubości ok.5cm
8 SLAJD
Z tabeli wynika, że najwyższe wartości opałowe ma słoma zbóż, miskant olbrzymi i wierzba wiciowa. W Polsce najpopularniejszą rośliną energetyczną jest wierzba wiciowa. Jej wartość opałowa oraz zależą od wybranego cyklu użytkowania i od postaci biomasy wierzbowej.
9 SLAJD
SŁOMA
Duże możliwości stwarza wykorzystanie słomy zbożowej na cele energetyczne. Polskie rolnictwo produkuje ok. 25 mln ton słomy, głównie zbożowej. Z tego ok. 12 mln ton to nadwyżki.
Wykorzystanie jej w formie zagęszczonej w postaci bel, brykietów lub peletów staje się coraz bardziej popularne. Dla słomy szarej po okresie sezonowania wartość opałowa zawiera się w przedziale od 14 do 15 MJ/kg
W komorze spalanie ciepłowni słoma może być spalana w postaci suchej sieczki, granulatu, pyłu czy brykietu. Słomiane baloty za pomoca transportera podawane są do szarpacza słomy i po rozdrobnieniu docieraja do cykliny, gdzie usuwane są pyły. Pyły transportowane sa za pomocą wentylatora bezpośrednio do komory spalania. Z cyklonu rozdrobniona słoma przesuwana jest przenośnikiem do komory spalania ciepłowni. Podczas spalania ogrzewany jest kocioł z wodą, od którego odporwadzana jest cieć ciepłownicza (np. osiedlowa). Produktem spalania słomy oprócz ciepła są spaliny i popiół. Spaliny poprzez komin odprowadzane są do atmosfery, natomiast popiół za pomoca przenośnika transportowany jest na zewnątrz kotła. Dwutlenek węgla otrzymywany w procesie spalania słomy zalicza się do gazów przyjaznych środowisku, gdyż krąży on w przyrodzie w obiegu zamkniętym, w cyklu rocznym.