Учебники

Био Энергия – Производство биомассы

Органический материал превращается в пригодную для использования форму, известную как биоэнергия. Материалы, используемые в процессе производства энергии, называются сырьем.

Чтобы лучше понять биомассу, мы сначала изучим различные источники.

Производство биомассы относится к увеличению количества органического вещества. Это добавление органического вещества в данной области или населении. Биомасса считается возобновляемой энергией, потому что она пополняется по мере роста растений и животных.

Есть две формы производства –

  • Первичное производство относится к производству энергии растениями посредством фотосинтеза. Избыток генерируемой энергии сохраняется и составляет общую биомассу в экосистеме. Первичная продукция может быть оценена от общего лесного покрова в данном году.

  • Вторичная продукция – это поглощение организмом органических веществ как тканей организма. Это включает в себя прием пищи животными, то есть кормление, будь то на других животных или на растениях. Это также включает разложение органического вещества микроорганизмами. Вторичное производство можно оценить как общее производство мяса в год.

Первичное производство относится к производству энергии растениями посредством фотосинтеза. Избыток генерируемой энергии сохраняется и составляет общую биомассу в экосистеме. Первичная продукция может быть оценена от общего лесного покрова в данном году.

Вторичная продукция – это поглощение организмом органических веществ как тканей организма. Это включает в себя прием пищи животными, то есть кормление, будь то на других животных или на растениях. Это также включает разложение органического вещества микроорганизмами. Вторичное производство можно оценить как общее производство мяса в год.

Хотя биомасса может быть измерена как масса организмов, живущих и погибших в данной среде, оценить ее сложнее. Его можно оценить только как увеличение объема, хотя часть дополнительной биомассы могла быть заменена в результате естественных процессов.

Прямое сгорание для тепла

Прямое сжигание для получения тепла является старейшим методом преобразования биомассы в энергию со времен самых ранних цивилизаций. Термохимическая конверсия (сгорание) может быть достигнута несколькими способами с использованием разнообразного сырья.

Автономное сгорание

Генераторы на основе биомассы используют дизельное топливо, полученное из растительных масел, в качестве топлива для дизельных генераторов. Генераторы сжигают органическое дизельное топливо для производства энергии для производства электроэнергии.

  • Комбинированные теплоэлектростанции, как известно, вырабатывают электроэнергию и полезную тепловую энергию. Керамическая промышленность использует тепло для сушки продуктов, таких как глиняная плитка.

  • Некоторые электростанции используют биомассу для нагрева воды и производства пара для выработки электроэнергии. Биомасса сжигается для производства тепла, достаточного для кипячения воды.

  • Муниципальные заводы по переработке твердых отходов сжигают твердые отходы для выработки электроэнергии. Этот тип подвержен критике, поскольку твердые отходы в основном содержат токсичные газы из пластмасс и синтетических волокон.

Комбинированные теплоэлектростанции, как известно, вырабатывают электроэнергию и полезную тепловую энергию. Керамическая промышленность использует тепло для сушки продуктов, таких как глиняная плитка.

Некоторые электростанции используют биомассу для нагрева воды и производства пара для выработки электроэнергии. Биомасса сжигается для производства тепла, достаточного для кипячения воды.

Муниципальные заводы по переработке твердых отходов сжигают твердые отходы для выработки электроэнергии. Этот тип подвержен критике, поскольку твердые отходы в основном содержат токсичные газы из пластмасс и синтетических волокон.

Совместное сжигание биомассы

Помимо автономного сжигания, биомасса может смешиваться с другими ископаемыми видами топлива и сжигаться для выработки энергии. Это называется совместным стрельбой.

  • Биомасса может быть непосредственно сожжена как уголь. Это называется прямым совместным сжиганием.

  • В других случаях биомасса сначала перерабатывается в газ, а затем преобразуется в синтез-газ.

  • В третьем случае ископаемое топливо сжигается в другой печи, а полученная энергия затем используется для предварительного нагрева воды на паровой электростанции.

Биомасса может быть непосредственно сожжена как уголь. Это называется прямым совместным сжиганием.

В других случаях биомасса сначала перерабатывается в газ, а затем преобразуется в синтез-газ.

В третьем случае ископаемое топливо сжигается в другой печи, а полученная энергия затем используется для предварительного нагрева воды на паровой электростанции.

Типы сгорания

Различные типы сгорания –

  • Сжигание в неподвижном слое – это метод, при котором твердую биомассу сначала нарезают на маленькие кусочки, а затем сжигают на плоской неподвижной поверхности.

  • Сгорание в движущемся слое. В этом методе решетка постоянно и равномерно перемещается, оставляя пепел позади. Топливо горит в уровнях сгорания.

  • Сжигание в кипящем слое – топливо кипятят под высоким давлением в смеси с песком. Песок служит для равномерного распределения тепла.

  • Сгорание горелки. В этом методе древесная пыль и мелкая пыль помещаются в горелку, аналогичную жидкому топливу.

  • Сгорание во вращающейся печи . Печная печь используется для сжигания органических веществ с высоким содержанием влаги. Таким образом сжигаются такие отходы, как остатки пищи или другие влажные сельскохозяйственные отходы.

Сжигание в неподвижном слое – это метод, при котором твердую биомассу сначала нарезают на маленькие кусочки, а затем сжигают на плоской неподвижной поверхности.

Сгорание в движущемся слое. В этом методе решетка постоянно и равномерно перемещается, оставляя пепел позади. Топливо горит в уровнях сгорания.

Сжигание в кипящем слое – топливо кипятят под высоким давлением в смеси с песком. Песок служит для равномерного распределения тепла.

Сгорание горелки. В этом методе древесная пыль и мелкая пыль помещаются в горелку, аналогичную жидкому топливу.

Сгорание во вращающейся печи . Печная печь используется для сжигания органических веществ с высоким содержанием влаги. Таким образом сжигаются такие отходы, как остатки пищи или другие влажные сельскохозяйственные отходы.

Пиролиз

Пиролиз – это еще одна форма переработки биотоплива путем сжигания при очень высоких температурах без кислорода, что может привести к полному сгоранию. Это вызывает необратимые физические и химические изменения. Отсутствие процессов окисления или галогенирования приводит к очень плотному биотопливу, которое можно использовать для сжигания, совместного сжигания или для преобразования в газ.

  • Медленный пиролиз происходит при температуре около 400 ° С. Это процесс изготовления твердого древесного угля.

  • Быстрый пиролиз происходит при температуре от 450 ° С до 600 ° С и приводит к образованию органического газа, паров пиролиза и древесного угля. Пар перерабатывается путем конденсации в жидкую форму в виде биотоплива. Это должно быть сделано в течение 1 секунды, чтобы предотвратить дальнейшую реакцию. Получающаяся жидкость является темно-коричневой жидкостью, более плотной, чем древесная биомасса, и имеет равное содержание с точки зрения энергии.

Медленный пиролиз происходит при температуре около 400 ° С. Это процесс изготовления твердого древесного угля.

Быстрый пиролиз происходит при температуре от 450 ° С до 600 ° С и приводит к образованию органического газа, паров пиролиза и древесного угля. Пар перерабатывается путем конденсации в жидкую форму в виде биотоплива. Это должно быть сделано в течение 1 секунды, чтобы предотвратить дальнейшую реакцию. Получающаяся жидкость является темно-коричневой жидкостью, более плотной, чем древесная биомасса, и имеет равное содержание с точки зрения энергии.

Био-масло имеет ряд преимуществ. Его легче перевозить, сжигать и хранить. Многие виды сырья могут быть переработаны путем пиролиза с получением биомасла.

Диаграмма, приведенная ниже, объясняет процесс преобразования энергии в пригодную для использования форму из биотоплива посредством пиролиза.

Пиролиз

Алкогольное брожение

Алкогольная ферментация – это процесс, который превращает сахара в целлюлозу. В результате в качестве побочных продуктов образуются этанол и диоксид углерода. Этот процесс считается анаэробным, поскольку он происходит в отсутствие кислорода. Помимо выпечки хлеба и производства алкогольных напитков, этот процесс производит алкогольное топливо. Химическая формула для алкогольного брожения определяется как –

$ C_ {6} H_ {12} O_ {6} + дрожжи \ Longrightarrow \: 2C_ {2} Н- {5} ОН + 2CO_ {2} $

Сахарный тростник является основным сырьем для этого процесса, особенно в сухих условиях. Кукурузные или сахарные кусочки используются в умеренных районах.

Применение продуктов

Продукты имеют следующие применения –

  • Ацетон – это продукт, используемый для производства пищевых добавок, растворяющего клея, разбавителя краски, средств для удаления жира и в косметических продуктах.

  • Водород используется в качестве охлаждающего агента в энергетике. Он также используется в водородных элементах для производства энергии.

  • Бутанол обеспечивает лучшее топливо, чем этанол. Он также используется в качестве ингредиента в красках, косметических продуктах, смолах, красителях, полимерных экстрактах и ​​в производстве синтетического волокна.

  • Этанол используется в качестве топлива, красочного компонента и добавки в антисептиках. Он также используется в алкогольных напитках.

Ацетон – это продукт, используемый для производства пищевых добавок, растворяющего клея, разбавителя краски, средств для удаления жира и в косметических продуктах.

Водород используется в качестве охлаждающего агента в энергетике. Он также используется в водородных элементах для производства энергии.

Бутанол обеспечивает лучшее топливо, чем этанол. Он также используется в качестве ингредиента в красках, косметических продуктах, смолах, красителях, полимерных экстрактах и ​​в производстве синтетического волокна.

Этанол используется в качестве топлива, красочного компонента и добавки в антисептиках. Он также используется в алкогольных напитках.

Анаэробное сбраживание биогаза

Анаэробное сбраживание – это биологический процесс, при котором органическое вещество расщепляется с образованием биогаза в отсутствие кислорода. Микроорганизмы, такие как ацидогенные бактерии и ацетогены, превращают биоразлагаемое вещество в биогаз. Помимо того, что он является источником энергии, он также является методом осаждения отходов и техникой сохранения окружающей среды.

Основное уравнение для этой конверсии, которая дает углекислый газ и метан, выглядит следующим образом:

$ C_ {6} H_ {12} O_ {6} \ Longrightarrow \: 3CO_ {2} + 3CH_ {4} $

Пошаговый процесс объясняется ниже –

Шаг 1 – Распад органического вещества на значительные молекулы для конверсии. Этот процесс известен как гидролиз.

Шаг 2 – Ацидогены воздействуют на разлагаемое вещество, превращая их в летучие жирные кислоты (VFA) наряду с аммиаком, CO2 и сероводородом. Процесс называется ацидогенезом.

Шаг 3 – VFA далее разлагаются на уксусную кислоту, диоксид углерода и водород.

Шаг 4 – Заключительная стадия – комбинация выбросов выше, чтобы произвести метанол, углекислый газ и воду.