О к о н ч а н и е т а б л . П7.4
Котел № ОР-210М с КС
Наименование Dк = 100%Dном Dк = 100 %Dном
Обозна-
характеристик, ОР-210М Биомасса Биомасса
чения
размерность уголь (древесные (древесные
опилки) опилки)
5. КПД котла
?брка 92,1 91,8 90,6
брутто, %
6. Температура
уходящих газов, tух 133 147 158
о
С
7. Толика уходящих
газов, поступаю- rгг — 22 22
щих в слой, %
8.Температура
жаркого tгв 258 257 265
воздуха, оС
9. Температура
воздуха tсл — 880…900 880…900
в слое, оС
10. Коэффициент
излишка воздуха
?”т 1,2
на выходе
из топки
11. Присос
??т 0,02
в топку
340
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………………………………………… 5
Ч а с т ь I. Энергетика, как система топливно-энергетические ре-
сурсы. Экологическая безопасность ……………………….. 7
1. Структура энергетики и ТЭР ………………………………………………………….. 7
1.1. Структура энергетики как системы ………………………………………….. 7
1.2. Топливно-энергетические ресурсы ………………………………………….. 9
2. Главные тенденции в потреблении углеводородного сырья ………….. 9
3. Стратегия мирового развития энергетики и потребность в связи с
этим в топливно-энергетических ресурсах……………………………………… 12
4. Экологическая безопасность ………………………………………………………….. 16
4.1. Международные обязательства Рф по понижению вредных
выбросов ……………………………………………………………………………….. 16
4.2. Киотский протокол …………………………………………………………………. 18
4.3. Нормативы вредных выбросов ………………………………………………… 23
Ч а с т ь II. Нестандартная энергетика. Возобновляемые источ-
ники энергии (ВИЭ) ………………………………………………… 29
Введение…………………………………………………………………………………………… 29
1. Виды и систематизация ВИЭ ………………………………………………………….. 32
2. Возобновляемые энерго ресурсы в мире и перспективы их
использования ……………………………………………………………………………… 33
3. Возобновляемые энерго ресурсы Рф и перспективы их
использования ……………………………………………………………………………… 34
341
4. Сравнительные технико-экономические характеристики для энергетиче-
ских установок в классическом выполнении и с внедрением ВИЭ 38
5. Причины, стимулирующие внедрение ВИЭ …………………………….. 40
5.1. Стимулирующие предпосылки использования ВИЭ в развитых
странах …………………………………………………………………………………. 40
5.2. Предпосылки, стимулирующие внедрение ВИЭ в Рф ……….. 41
6. Состояние и перспективы использования ВИЭ в мире и Рф …….. 42
6.1. Общая перспектива использования ВИЭ …………………………………. 42
6.2. Принципы и технологические особенности энергетических ус-
тановок на НВИЭ ………………………………………………………………….. 45
6.2.1. Гелиоэнергетика ……………………………………………………………….. 45
6.2.2. Ветроэнергетические установки (ВЭУ) ……………………………… 46
6.2.3. Гидроэнергетика ………………………………………………………………. 47
6.2.4.Геотермальная энергетика …………………………………………………. 48
6.2.5.Биоэнергетика …………………………………………………………………… 51
6.2.6.Водородная энергетика ……………………………………………………… 51
6.2.7. Энергетика на топливных элементах (ТЭ) …………………………. 52
6.2.8. Термоядерная энергетика ………………………………………………….. 53
6.3. Состояние и перспективы использования ВИЭ по главным видам 54
6.3.1. Ветроэнергетика ………………………………………………………………. 54
6.3.2. Геотермальная энергетика ………………………………………………… 55
6.3.3 .Гидроэнергетика ……………………………………………………………… 55
6.3.4. Солнечная энергетика ………………………………………………………. 56
6.3.5. Топливные элементы ………………………………………………………… 57
6.3.6. Энергия биомассы …………………………………………………………….. 57
6.4. Состояние и перспективы развития нестандартной энергетики
в Рф ………………………………………………………………………………. 58
6.4.1. Общая оценка состояния и перспективы использования ВИЭ 58
6.4.2. Состояние и перспективы развития отдельных видов НВИЭ 62
6.4.2.1. Геотермальная энергетика ………………………………………… 62
6.4.2.2.Ветроэнергетика ………………………………………………………… 66
6.4.2.3. Малая гидроэнергетика …………………………………………….. 74
6.4.2.4. Приливные электростанции ………………………………………. 76
342
6.4.2.5. Солнечная энергетика (гелиоэнергетика) …………………… 78
6.4.2.6. Термические насосы ……………………………………………………… 79
6.4.2.7. Внедрение температурного перепада ………………….. 85
6.4.2.8. Автономные микроТЭС с термическим движком внеш-
него сгорания …………………………………………………………… 88
6.4.2.9. Внедрение биомассы …………………………………………. 90
7. Муниципальная научно-техническая программка Рф «Экологи-
чески незапятнанная энергетика» ……………………………………………………………… 95
7.1. Атомные станции последнего поколения ………………………………………. 96
7.2. Экологически незапятнанная термическая энергетика ………………………………. 97
7.3. Нестандартная энергетика …………………………………………………… 99
7.4. Горючее грядущего …………………………………………………………………. 101
7.5. Экологически неопасная локализация радиоактивных отходов 102
7.6. Водородная энергетика и разработка ……………………………………… 102
7.7. Энергетика и разработка угольных суспензий ………………………… 103
Библиографический перечень к частям I и II …………………………………………. 105
Ч а с т ь III. Энергетическое внедрение биомассы ………………….. 109
Введение…………………………………………………………………………………………… 109
1. Главные источники биоэнергетического горючего …………………………. 115
2. Ресурсы биомассы в Рф, как энергетического горючего ……………… 119
3. Свойства биомассы как энергетического горючего ………………… 123
3.1.Общие энерго свойства биомассы …………………….. 123
3.2. Энерго свойства и состав биомассы древесных
отходов…………………………………………………………………………………. 128
3.3. Энерго свойства и состав биомассы сельскохо-
зяйственных отходов …………………………………………………………….. 133
4. Технические нюансы использования биомассы, как энергетического
горючего…………………………………………………………………………………………. 135
4.1. Главные направления вероятного использования биомасс ……. 135
4.2. Совместное сжигание угля и биомассы. …………………………………… 136
4.2.1. Общие положения …………………………………………………………….. 136
343
4.2.2.Технологии слоевого сжигания, сжигания в стационарном и
циркулирующем кипящем слое, также в циклонных пред-
топках …………………………………………………………………………….. 137
4.2.3. Совместное сжигание биомассы в пылеугольных энергети-
ческих котлах ………………………………………………………………….. 143
4.2.4. Совместное сжигание биомассы с подготовительной ее гази-
фикацией в выносной топке …………………………………………….. 151
5. Прямое сжигание биомассы в особых промышленных котель-
ных установках …………………………………………………………………………….. 155
5.1. Общие положения. Главные энергомашиностроительные
предприятия и научно-исследовательские разработки……………… 155
5.2. Котельные агрегаты Белгородского котельного завода для сжи-
гания биомассы ……………………………………………………………………… 162
5.2.1. Многотопливные котлы БелКЗ ………………………………………….. 162
5.2.2. Котлы для сжигания органического твердого горючего в «за-
жатом слое». Топка высокоскоростного горения ЦКТИ-ЛПИ (топ-
ка Померанцева) ……………………………………………………………… 166
5.3. Котлы с высокотемпературным кипящим слоем ООО «Петроко-
тел» ……………………………………………………………………………………….. 170
5.4. Котлы Бийского котельного завода и НИИ ПО «Бийскэнерго-
маш» ……………………………………………………………………………………… 176
Разработка сжигания низкосортных топлив в топках с низко-
температурным слоем с вертикальным вихрем (НКТС) ………… 181
5.5. Сжигание биомассы по схеме НТВ- способа ……………………………… 186
5.6. Примеры неких конструкций котлов и технологий ТЭС за-
рубежных изготовителей………………………………………………………… 188
5.6.1. Энергоустановка Алхомене с многотопливным котлом
(Д = 700 т/ч)…………………………………………………………………….. 188
5.6.2. Котлы с циркулирующим кипящим слоем компании «Такума»
для сжигания отходов картонного производства ……………….. 192
5.6.3. Перспективы использования биомассы в продвинутых странах
мира ……………………………………………………………………………….. 196
5.6.4. Пример биомассовой мини-ТЭЦ, пущенной в эксплуатацию
в Германии ……………………………………………………………………… 200
344
6. Энергетическое внедрение биомассы на базе термохимиче-
ской газификации …………………………………………………………………………. 202
6.1. Общие положения. Тепловая газификация – другой
метод прямому сжиганию …………………………………………………….. 202
6.2. Газификация горючего, как процесс ………………………………………….. 203
6.2.1. Особенности газогенерации для больших энергетических
установок ………………………………………………………………………… 207
6.2.2. Газогенераторные установки малой мощности для газифи-
кации жестких топлив ……………………………………………………… 213
6.2.2.1. Прямой процесс газификации ……………………………………. 213
6.2.2.2. Обращенный процесс газификации ……………………………. 217
6.2.2.3. Двузонные газогенераторы………………………………………. 218
6.2.2.4. Газогенераторы горизонтального процесса ………………… 219
6.2.3. Воздействие физико-химических параметров горючего на процесс
его газификации ………………………………………………………………. 221
6.3. Особенности энергетического использования биомассы с ее га-
зификацией в особых разного типа реакторах. Про-
цесс газификации …………………………………………………………………… 229
6.3.1. Общие положения …………………………………………………………….. 229
6.3.2. Реакторы, внедряемые за рубежом …………………………………….. 231
6.3.3. Технологии, применяемые в промышленной энергетике
Рф и СНГ ………………………………………………………………….. 234
7. Автономные газогенераторные электростанции (мини-ТЭС), рабо-
тающие на биомассе ……………………………………………………………………… 243
7.1. Термические схемы мини-ТЭС …………………………………………………….. 243
7.2. Развитие автономных газогенераторных (мини-ТЭС) электро-
станций на биомассе. Финансовая эффективность различ-
ных циклов ……………………………………………………………………………. 245
7.3. Газогенераторные ТЭС на биомассе с движком внутреннего
сгорания (ДВС) ……………………………………………………………………… 257
Заключение ………………………………………………………………………………………. 263
Библиографический перечень к части III ………………………………………………. 268
345
Приложения ……………………………………………………………………………………. 275
П р и л о ж е н и е 1. Пример расчета газификатора и газификации
древесных отходов для обеспечения переработки биомассы с
энергетическим потенциалом 15 % термический мощности котла
паропроизводительностью 220 т/ч. ………………………………………….. 275
П р и л о ж е н и е 2. Результаты исследования размола и сжигания
на огневом щите УралВТИ отходов мукомольного производ-
ства ……………………………………………………………………………………….. 281
П р и л о ж е н и е 3. Пути энергетического использования водянистых
биомассных отходов целлюлозно-бумажного производства (ще-
локов) на базе энергохимической технологии …………………………. 288
П р и л о ж е н и е 4. Перспективы использования биомассы (отхо-
дов сельскохозяйственного производства, биомассы пищевой
индустрии, осадков сточных вод, бытовых отходов и др.)
с получением биогаза и других товаров ……………………………….. 295
4.1. Технологии получения биогаза и перспективы его исполь-
зования ……………………………………………………………………………. 295
4.2. Эффективность внедренных технологий получения биогаза
из осадков сточных вод …………………………………………………… 300
П р и л о ж е н и е 5. Сжигание биомассы в кипящем слое на котле-
100-3,9-440 МДФ ОАО «Сибэнергомаш» (Барнаульский котель-
ный завод) ………………………………………………………………………………. 305
П р и л о ж е н и е 6. Короткие результаты эксплуатации Верхне-
Мутновской геотермальной электростанции ……………………………. 315
П р и л о ж е н и е 7. Варианты предложений профессионалов ЗАО
«СибКОТЭС» по сжиганию древесной биомассы применитель-
но к котлам ОР-210 …………………………………………………………………. 325
346
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Лев Ицкович Пугач
Феликс Анатольевич Серант
Дмитрий Феликсович Серант
Нестандартная ЭНЕРГЕТИКА – ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ,
Внедрение БИОМАССЫ, ТЕРМОХИМИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА,
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Учебное пособие
Редактор Л.Н. Ветчакова
Технический редактор Г.Е. Телятникова
Обложка и суперобложка А.В. Волошина
Компьютерная верстка В.Ф. Ноздрева
Подписано в печать 28.12.05
Формат 60?84 1/16. Бумага офсетная
Гарнитура «Таймс»
Уч.-изд. л. 20,22. Печ. л. 21,75
Тираж 300 экз. Заказ № 102
Лицензия ИД № 04303 от 20.03.01
Издательство Новосибирского муниципального
технического института
630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20.
Тел. (383) 246-31-87
Е-mail: office@publish.nstu.ru
Отпечатано в типографии
Новосибирского муниципального технического института
630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
347