Биоэнергетика: cельскохозяйственные отходы

Общие сведения. В сельском хозяйстве вследствие значительных энергозатрат на технологические процессы, механизацию, транспорт и производство удобрений переработка биомассы с целью получения энергоносителей и высококачественных удобрений имеет чрезвычайно большое значение.

Сельскохозяйственные отходы делятся на растительные сельскохозяйственные и животноводческие.

Растительные сельскохозяйственные отходы. Растительные отходы сельского хозяйства — это остатки растительности при извлечении необходимой части сельскохозяйственной культуры после сбора урожая и его промышленной переработки. Выделяются две группы таких отходов:

• сельскохозяйственного производства;
• перерабатывающей промышленности.

К первой группе относятся отходы, которые остаются после сбора урожая сельскохозяйственных культур — солома злаковые культуры, стебли подсолнуха и кукурузы, ботва овощных культур и прочее.

Ко второй группе относятся остатки перерабатывающей промышленности — шелуха, мякина, кожура и прочее.

При определении количественных показателей растительных отходов пользуются понятием «коэффициент отходов», который определяется отношением сухой массы отходов определенной культуры к массе собранного урожая с нулевой влажностью.

Урожайность определяется как общий выход определенной растительной продукции за определенный период. Коэффициент отходов — это удельный показатель количества отходов в данной сельскохозяйственной культуре.

Поскольку выход растительных остатков находится в прямо пропорциональной зависимости от урожайности культуры, коэффициент отходов является достаточно стабильным показателем.

Коэффициент доступности отходов — это доля общего количества растительных отходов, которая фактически может быть собрана, т. е. является доступной для использования при переработке.

Необходимо отметить, что при определении ресурсов биомассы, пригодной для переработки в энергоносители, не следует учитывать ту их часть, которая может быть использована в других сельскохозяйственных технологиях — силос, кормовая продукция и прочее. В этих случаях количество растительных остатков определяется с помощью коэффициента использования растительных отходов для технологических потребностей.

Определение потенциальных энергетических ресурсов отходов биомассы сельскохозяйственных культур проводится в следующем порядке:

• расчет общего количества растительных отходов (произведение урожайности на коэффициент отходов);
• определение доступного количества отходов (произведение общего количества отходов на коэффициент доступности отходов);
• расчет количества отходов, пригодных для энергетического использования (произведение доступного количества отходов на коэффициент использования отходов для технологических потребностей).

Данные, полученные в результате таких расчетов, являются исходными для определения энергопотенциала растительной биомассы, как в определенной местности, так и в региональном или государственном масштабе.

Значения коэффициентов отходов, доступности и коэффициента использования отходов для технологических потребностей, которыми пользуются при определении отходов сельскохозяйственных культур, наиболее распространенных на территории Украины. Сезонность образования сельскохозяйственных отходов является одним из важных факторов их доступности и обязательно должна учитываться при внедрении перерабатывающих биоэнергетических технологий.

Для обеспечения равномерной подачи сырья в течение года в местах переработки биомассы должно быть предусмотрено строительство хранилищ. Необходимо также применение различных методов консервации сырья, поскольку долгосрочное хранение приводит к значительному ухудшению энергетических характеристик отходов. Перечисленные факторы увеличивают стоимость энергетической продукции, поэтому в расчетах необходимо учитывать как энергетические, так и экономические показатели процессов переработки растительных отходов и ориентироваться на оптимальный вариант использования биомассы, а в ряде случаев — только на сезонную ее переработку.

Общими показателями растительных отходов при применении их в качестве энергетического сырья независимо от способа переработки являются:

• размер частичек — от нескольких миллиметров до 1,5…2 метров;
• плотность — 0,2… 1,2 г/см3;
• содержание влаги зависит от вида культуры, нормированный показатель — 14 % (в отходах овощных культур может достигать 80 %);
• содержание золы — 4…20 %;
• содержание азота — 0,4…4,5 %;
• содержание серы должно быть не больше 0,25 %;
• общее содержание минеральных веществ при производстве топлива практически не учитывается;
• энергосодержание дано в кДж/кг, кВт ■ ч/кг, т у. т./т;
• содержание клетчатки при нормированной влажности — 5…40 %.

Содержание клетчатки является одним из самых важных показателей при определении энергосодержания отходов, так как именно клетчатка — это основной энергетический компонент и, благодаря наличию углерода, основная составляющая органического топлива, определяющая теплоту сгорания биомассы. Каждая из сельскохозяйственных культур имеет достаточно однородный состав, поэтому теплота их сгорания различается незначительно и находится в пределах 15 800…16 000 кДж/кг (4,39—4,44 кВт • ч/кг.

Из сельскохозяйственных отходов можно получать разные виды топлива — горючие газы (СО, Н2, СН4 и другие), жидкие топлива (спирты, жидкие углеводы) и углистые вещества. Соотношение и выход компонентов при переработке биомассы на энергоносители зависит от ряда факторов, в основном — от состава биомассы и технологии переработки.

Животноводческие сельскохозяйственные отходы. Это отходы органического происхождения, в основной массе — навоз и навозные стоки большого рогатого скота, свиней, куриный помет. Сопутствующими им могут быть материалы, которые используются для подстилки — солома, трава, торф. Все эти отходы применяются в сельском хозяйстве в качестве удобрений, поэтому необходимость внедрения современных методов их переработки не всегда принимается с пониманием

Дата публикации: 29.03.2013

Похожие записи:

• Биоэнергетика: продукты леса
• Биоэнергетика
• Фотоэнергетика в мире
• Состояние и направления развития солнечной энергетики Украины
• Системы комбинированного солнечного теплоснабжения
• Системы пассивного солнечного теплоснабжения