Производство на биогорива
В тази статия ще опишем технологиите за производство на следните видове биогорива: пелети, дървени въглища, дървесен чипс, дърва за огрев, биогаз, биоетанол, биодизел и второ поколение биогорива.
Технологията за производство на горивни пелети и брикети се основава на процеса на пресоване на натрошени отпадъци от слама, дървесина, люспи и др.
Суровините (слама, дървени стърготини) влизат в трошачката и се раздробяват в нея до състояние на брашно. Получената каша влиза в сушилнята и след това в пресата за пелети, където дървесното брашно се пресова в пелети. По време на пресоването на материала се получава компресия, което повишава неговата температура, лигнинът, който е част от дървото, омекотява и слепва частиците в плътни цилиндри.
Пелетите от дървесно гориво (DTG, пелети) са малки пресовани дървени продукти под формата на цилиндри с дължина 20-50 mm, диаметър 4-12 mm, преработени от сухи остатъци от дъскорезницата и дървообработващата промишленост: талаш, чипс, дървесно брашно, стърготини, дървесен прах и др. Пелетите се използват като биогорива за производство на електрическа и топлинна енергия чрез изгарянето им в котли. Предимства от използването на дървесни пелети:
- намаляване на вредните емисии в атмосферата: дървесното биогориво е CO2 неутрално, т.е. в процеса на изгаряне въглеродният диоксид се отделя в атмосферата, не повече от количеството емисии, които биха се образували при естественото разлагане на дървесината;
- ниски разходи в сравнение с отоплението на електричество или дизелово гориво;
- чистота на помещението, в което се намира котелът;
- възможност за автоматизация на котелни помещения.
Технология за производство на биогориво под формата на дървесни пелети
Процесът на гранулиране (пелетизиране) се извършва в специални пръстеновидни матрици(форми за преса) чрез въртящи се въртящи се ролки, които в многобройни отвори - филтри на формата пресоват натрошените дървесни суровини, активирани от пара, след което гранулите, изрязани със специален нож отвън, трябва да се охладят и да се отделят от малки частици.
Процесът на производство на това биогориво е разделен на следните етапи:
- Опаковане и опаковане.
Горивни брикети
Технологията за производство на това биогориво се основава на процеса на пресоване на селскостопански отпадъци (елда, слънчогледови люспи), натрошени дървесни отпадъци (стърготини) под високо налягане при нагряване от 250 до 350 градуса по Целзий с шнек. Горивните брикети не съдържат никакви свързващи вещества, с изключение на естествения лигнин, който присъства в клетките на растителните отпадъци. Температурата на пресоване води до разтопяване на повърхността на брикетите, която става по-издръжлива, което е важно за транспортирането на брикетите.
Стърготини от различни дървесни видове, люспи от елда, слънчоглед, слама и други растителни отпадъци също се използват като суровина за създаването на брикети.
Технологията на производство на това биогориво е подобна на технологията на гранулиране, но е по-проста. Брикетите могат да имат различни форми: цилиндър, тухла, шестоъгълник с отвор вътре. Няма стандарт за размера на този продукт.
Основният фактор, определящ водоустойчивостта, механичната якост и калоричното съдържание на брикета е неговата здравина. Колкото по-плътен е брикетът, толкова по-високи са неговите качествени показатели. Колкото по-ниска е плътността на брикетите, толкова по-ниско е тяхното калорично съдържание.
Въглен
Технология за производство на дървени въглища: брезовите трупи се зареждат в специална пещ и се запалват. След първоначално прегарянедървесина, подаването на кислород към пещта спира. Започва процесът на овъгляване (пиролиза). Когато брезовите въглища се охладят, те се изваждат, пресяват и пакетират.
Днес този вид биогориво се произвежда и от пресовани дървени стърготини (брикети). В този случай въглищата могат да бъдат не само от брезови стърготини, но и от всякакви други.
Чипс
Технологията за производство на чипове се основава на нарязване на дървесни стърготини с помощта на специално оборудване. Чиповете се делят на технологични и горивни. В завода за целулоза и хартия се използват технологични чипове. Получава се от обелени стъбла от широколистни и иглолистни видове, обелени летви, плочи, буци отпадъчна дървесина на дискови дробилки. Чипс за гориво може да се произвежда от неокорени стволове, нискокачествена тънка дървесина от сеч в процеса на поддържане на горите, клони и върхове от различни видове на барабанни и дискови дробилки. Има няколко десетки производители на оборудване за производство на дървесен чипс: Brucks, Morbark, Farmi, Peterson и др.
Дърва за огрев
Дървата за огрев са най-старото гориво. Днес за производството на този вид биогориво се отглеждат енергийни гори, които се състоят от бързорастящи растения. Поради голямото увеличение на цените на петрола през последните години много страни намалиха потреблението на горива, базирани на петрол, и разширяват използването на дърва за огрев. Това, разбира се, води до унищожаване на горите.
Технологията за производство на дърва за огрев е тясно свързана с дърводобива. Дървесината с ниско качество, която не е подходяща за използване като бизнес (целулоза, дървен материал, фанкряж), се превръща в дърва за огрев чрез разцепване и рязане.
Биогаз
Биогазът е продукт от ферментацията на органични отпадъци (биомаса), които представляват смес от въглероден диоксид и метан. Биомасата се разлага поддействие на бактерии от клас метаноген.
Биоетанол
Биоетанолът е конвенционален етанол, получен от преработката на растителни суровини за използване като биогориво. Производството му е подходящо за производство на хранителен алкохол.
Промишлената технология за производство на етилов алкохол от хранителни суровини се състои от следните стъпки:
- подготовка на нишестени суровини - зърно (ръж, пшеница) и смилането му.
- ферментация. В много световни алкохолни производства разграждането на нишестето до алкохол по ензимен метод с помощта на дрожди е изоставено. За това се използват рекомбинантни алфа-амилазни препарати, които се получават чрез биоинженерство - амилосубтилин, глюкамилаза.
- брагоректификация. Извършва се на ускоряващи колони ("Комсомолец", например). Отпадъци от ферментационно производство - дистилация и фузелово масло. Bard се използва за производството на фураж.
Днес алтернатива на етанола е биобутанолът, който има по-висок енергиен потенциал, по-малко е летлив и може да се използва в автомобили, без да се променя конструкцията на двигателите им. Хибридното гориво BIO100 е смес от 65% биоетанол с добавка на терт-бутилов етер. Това моторно гориво намалява топлинното натоварване на двигателя с 1/3, като по този начин увеличава експлоатационния му живот.
Биодизел
Технологията за производство на биодизел се основава на реакцията на трансестерификация на всяка животинска мазнина или растително масло в присъствието на катализатор в биодизел (метилови естери на мастни киселини). Производството на този вид биогориво идва от рапица и някои други култури.
Биогориво от второ поколение (от течност към биогориво)
Различни видове гориво, получени в резултат на различни методи за пиролиза на биомаса. С помощта на бързпиролизата превръща биомасата в течност, която е по-евтина и по-лесна за транспортиране, използване и съхранение. Тази течност може да се използва за производство на гориво за електроцентрали или автомобили. От второто поколение биогорива на пазара са: BioOil (производител - Dynamotive, Канада) и SunDiesel (CHOREN Industries GmbH, Германия).