Выбор технологии для использования биомассы в энергетике определяется, в первую очередь, такими факторами, как мощность установки, вид биомассы, способ ее подготовки. Все применяемые в настоящее время технологии энергетического использования биомассы делятся в основном на две группы:
– прямое сжигание;
– термическая газификация.
Кроме этого, на различных этапах исследования находятся такие технологии переработки биомассы, как быстрый пиролиз (флеш-пиролиз); каталитические технологии, позволяющие получить жидкое топливо; ферментативные процессы получения метанола и этанола, технология на топливных ячейках.
Методы прямого сжигания предполагают использование для получения электрической энергии традиционных паросиловых циклов.
Основные направления возможного использования биомасс
Основными направлениями использования биомассы для выработки энергии являются:
1) совместное сжигание биомассы с энергетическим углем на энергетической установке;
2) сжигание биомассы в специальных установках;
3) комбинированный способ употребления биомассы в топливоиспользующих установках с ее предварительной газификацией;
4) создание на базе газогенераторов биомассы автономных газогенераторных электростанций (мини-ТЭЦ).
Совместное сжигание угля и биомассы. Общие положения
Совместное сжигание угля и биомассы для выработки тепловой и электрической энергии имеет ряд преимуществ, которые включают в себя следующее:
- уменьшаются капитальные затраты на внедрение;
- снимается проблема использования энергии, выработанной на базе биомассы;
- достигается более высокая эффективность использования располагаемого тепла топлива: у современных ТЭС она составляет 35…38 %, у мелких установок утилизации биомасс – примерно 16…20 %;
- решается проблема сезонности поставки;
- уменьшается загрязнение атмосферы выбросами оксидов серы, азота, аэрозолей;
- снижается стоимость вырабатываемой энергии;
- сокращается выброс парникового углекислого газа.
Однако некоторые характеристики и состав биомасс, как показано ранее, настолько кардинально отличаются от используемого на ТЭС угля (значительные колебания энергетических характеристик даже в пределах одной биомассы; крайне нестабильная влажность; повышенные загрязняющие, шлакующие и даже для некоторых биомасс – коррозионные свойства; волокнистость структуры материала и др.), что затрудняет и требует ограничения доли их использования при совместном сжигании, а также разработки и внедрения отдельных видов нового оборудования.
В целом, топлива из биомассы по своим характеристикам в зависимости от способа получения и вида массы значительно отличаются не только по влажности, но в ряде случаев и по зольности, и по содержанию азота. Это указывает также на необходимость предварительного, тщательного перемешивания топлива из биомасс для уменьшения разброса и усреднения характеристики непосредственно используемого топлива при поступлении биомасс разных видов и групп на один объект.
Существует ряд промышленных угольных технологий, которые в потенциале наиболее приспособлены к совместному сжиганию угля с биомассой. Сюда относятся: слоевые топки; технология сжигания в стационарном (пузырьковом) кипящем слое (КС); система сжигания в циркулирующем кипящем слое (ЦКС); циклонные топки; установки с пылеугольным факельным сжиганием. Сюда же следует отнести технологии с системами предварительной газификации угля (с газификаторами различной модификации).
Все указанные технологии совместного сжигания в большей или меньшей степени имеют технические проблемы и ограничения, которые, однако, ни в коей мере не являются непреодолимыми.
