生物质作为一种不断可再生的燃料来源。方案、说明

生物能源装置。生物质作为一种不断可再生的燃料来源。无线电电子电气工程百科全书

免费技术库

生物质是一个包括植物和动物来源的所有有机物质的术语。生物质分为初级生物质（植物、动物、微生物等）和次级生物质——初级生物质加工过程中产生的废物以及人类和动物的废物。反过来，废物也分为初级废物——初级生物质加工过程中的废物（秸秆、秸秆、锯末、木片、酒糟等）和次级废物——动物和人类生理代谢的产物。

俄罗斯国民经济各部门每年产生的有机废弃物超过390亿吨，农业生产产生250亿吨，其中畜牧业和家禽养殖产生150亿吨，农作物生产产生100亿吨。木材和木材加工产生 700 亿吨，城市固体废物 - 60 万吨，城市废水 - 10 万吨（所有给定值均针对绝对干物质给出）。

储存在初级和次级生物质中的能量可以通过多种方式转化为技术上可用的燃料或能量。

获取植物碳氢化合物（植物油、高分子量脂肪酸及其酯、饱和和不饱和碳氢化合物等）。例如，对于俄罗斯南部地区，这可能是添加到柴油中的菜籽油。
将生物质（固体，高达 60%）热化学转化为燃料：直接燃烧、热解、气化、液化、热解。
通过生物技术将生物质（水分含量为 75% 或更高）转化为燃料：低醇、脂肪酸、沼气。

现阶段俄罗斯经济发展，按照国家科技计划“环境清洁能源”，可再生能源正在向后两个方向发展。

生物质的热化学转化

目前正在最积极地开发和制造固体生物质气化设备，以创建依靠发电机气体运行的自主热电厂。

在这种燃气发电机的基础上，可以建立不依赖集中供电的自主装置或站，为全国任何有原材料但缺乏能源供应的地区的消费者提供热能和电力。这些地区主要包括西伯利亚、远北地区以及大多数有林业废物（锯末、树皮、木片、树桩）和农作物生产（任何稻草、向日葵秆、玉米等）的农村地区。

生物质的生物技术转化

在生物技术转化中，通常使用生物质，首先使用水分含量至少为 75% 的各种有机废物。

将生物质生物转化为燃料和能源主要朝两个方向发展：

发酵生产乙醇、低级脂肪酸、碳氢化合物、脂类——这个方向早已成功应用于实践；
获得沼气。

目前，沼气的生产主要涉及畜牧业、家禽养殖、农作物生产、食品工业、酒精工业、城市废水和降水废物的处理和处置。

根据已开发的技术，其主要阶段已在生产条件下进行了测试，液体厩肥用混凝剂-絮凝剂进行预处理，以絮凝大量有机物质。后者通过容量为 25 和 50 m3/h 的分离离心机去除。所得含水量为70%的糊状物进行热堆肥以获得有机肥料（33-35吨/天）。含水量为 99% 的液体部分在具有固定微生物区系的“第二代”消化池中发酵，保留时间为 5 天。预计沼气产量为2500立方米/天，热值为23-25千焦/立方米（正常条件下）。发酵后的物质（3-360 m370）在表面积为 3 公顷的池塘系统中进一步清洁。采用该技术，资本投资量将减少20-5倍。池塘面积和退耕地面积将减少6倍。在创建“第二代”消化器和选择用于固定微生物群的基质载体时，需要进行认真的研究。

俄罗斯多样化农业生产的建立以及农民和独立农民中新所有者的出现，需要开发、创建和掌握小容量且易于操作的沼气系统的生产。

在自然条件下，任何类型的生物质（包括动物粪便）的破坏都发生在土壤腐殖质中，在分解生物、真菌和细菌的作用下分解成元素化合物。此过程优选潮湿、高温和避光。在该过程的最后阶段，在各种需氧或厌氧细菌的作用下发生完全分解。需氧细菌主要在氧气存在下生长；在它们的参与下，生物质碳被氧化成CO₂。厌氧细菌在外部环境的氧气供应不足的封闭空间中生长，外部环境的氧气供应也因碳水化合物的分解而存在。

最终，由于其活性，碳被完全氧化的 CO₂ 并完全恢复 CH₄。可溶性氮化合物等养分被保留为土壤腐殖质肥料。由微生物进行的生物质分解反应也指发酵过程，然而，对于在厌氧条件下发生的过程，更经常优选术语“发酵”(“发酵”)。

沼气 - 混合物 CH₄ 和一氧化碳₂，形成于特殊装置 - 沼气发生器（图 5.1）中，其设计和控制方式可确保最大限度地释放甲烷（在这些装置的文献中，您仍然可以找到“甲烷罐”这个名称）。燃烧沼气所获得的能量可达到原来的60%至90%，具有干燥的源物质。然而，气体是从含有 95% 水的液体中获得的，因此实际上产率很难确定。显然，该工艺的另一个非常重要的优点是，其废物中含有的病原体比原始材料少得多。确实，我们注意到并非所有寄生虫和病原微生物都会在厌氧消化过程中死亡。

当相应的沼气发生器用于处理现有废物流时，沼气的生产变得经济合理且更可取。此类流的例子是来自下水道系统、养猪场、屠宰场等的废水。这种情况下的经济性是因为不需要预先收集废物、组织和管理其供应过程。我们知道废物的数量和时间，剩下的只是将其加工成沼气和肥料。

图5.1。沼气发电机的品种（点击放大）： 1-物料投入； 2——燃气管道； 3 - 可拆卸的盖子； 4——加工材料的输出； 5——隔墙； 6-发酵罐； 7 - 气体; 8——接收器； 9——阀门； 10——搅拌机； 11 - 玻璃; 12——加工产品的容器； 13——气体发生器； 14——供气； 15——燃烧器； 16——热交换器； 17 - 水煤气罐

沼气生产可以在各种规模的装置中进行。它在农工联合体中尤其有效，建议实现完整的生态循环。在此类综合设施中，粪便经过厌氧消化，然后在开放池中进行需氧处理。沼气用于照明、驱动机构、运输、发电机和供暖。藻类可以在水池中种植来喂养牲畜。经过好氧发酵后，经过充分处理的废物可以喂给鱼缸和水禽池，然后用作肥料。

此类方案实施的成功与否直接取决于整个工程的系统研究质量、结构的标准化程度以及维护的规律性。

作者：马戈梅多夫 A.M.

查看其他文章 部分替代能源.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

花园疏花机 02.05.2024

在现代农业中，技术进步的目的是提高植物护理过程的效率。创新的 Florix 疏花机在意大利推出，旨在优化采收阶段。该工具配备了移动臂，可以轻松适应花园的需求。操作员可以通过使用操纵杆从拖拉机驾驶室控制细线来调节细线的速度。这种方法显着提高了疏花过程的效率，提供了根据花园的具体条件以及花园中生长的水果的品种和类型进行个性化调整的可能性。经过两年对 Florix 机器在各种水果上的测试，结果非常令人鼓舞。 Filiberto Montanari 等农民使用 Florix 机器多年，他们表示疏花所需的时间和劳动力显着减少。 ... >>

先进的红外显微镜 02.05.2024

显微镜在科学研究中发挥着重要作用，使科学家能够深入研究肉眼看不见的结构和过程。然而，各种显微镜方法都有其局限性，其中之一是使用红外范围时分辨率的限制。但日本东京大学研究人员的最新成果为研究微观世界开辟了新的前景。东京大学的科学家推出了一种新型显微镜，它将彻底改变红外显微镜的功能。这种先进的仪器可以让您在纳米尺度上以惊人的清晰度观察活细菌的内部结构。通常，中红外显微镜受到分辨率低的限制，但日本研究人员的最新进展克服了这些限制。据科学家称，所开发的显微镜可以创建分辨率高达120纳米的图像，比传统显微镜的分辨率高30倍。 ... >>

昆虫空气捕捉器 01.05.2024

农业是经济的关键部门之一，害虫防治是这一过程中不可或缺的一部分。来自西姆拉印度农业研究委员会中央马铃薯研究所 (ICAR-CPRI) 的科学家团队针对这一问题提出了一种创新解决方案——风力昆虫空气捕捉器。该设备通过提供实时昆虫种群数据来解决传统害虫防治方法的缺点。该捕集器完全由风能提供动力，使其成为一种无需电力的环保解决方案。其独特的设计使您能够监测有害和有益昆虫，从而全面了解任何农业地区的昆虫数量。卡皮尔说：“通过在正确的时间评估目标害虫，我们可以采取必要的措施来控制害虫和疾病。” ... >>

来自档案馆的随机新闻

太阳能发电厂 03.02.2005

在现已被遗忘的苏联科幻作家弗拉基米尔·涅姆佐夫的一部作品中，出现了一种“太阳能织物”——一种由半导体细丝制成的柔性太阳能电池，可以折叠、切割、切割和缝合在一起。

美国公司“IOP Technologies”已经生产了类似的东西。这些是不同功率的灵活、可卷曲的太阳能电池板——从 5 瓦到 40 瓦，它们都提供 16,5 伏的电压，旨在为各种便携式电子设备的电池充电——从手机到笔记本电脑或小型电视。

最强大的电池重约 1700 克。

其他有趣的新闻：

▪ 数字冰箱

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 文章亚历山大图书馆烧毁了多少本书？详细解答

▪ 文章潜望镜提供全方位视野。儿童科学实验室

▪ 文章石英混沌振荡器。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章 160 米处的业余无线电。无线电电子电气工程百科全书

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论