Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.04, кандидат технических наук Алешина, Алена Сергеевна

• Алешина, Алена Сергеевна
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Алешина, Алена Сергеевна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Предпосылки энергетического использования растительной биомассы

1.1. Ресурсы растительной биомассы

1.2. Особенности растительной биомассы как топлива

1.3. Технологии энергетического использования растительной биомассы

1.4. Технологические схемы и установки газификации растительной биомассы

2. Анализ технологии и аппаратов газификации растительной биомассы в кипящем слое

2.1. Виды газогенераторов кипящего слоя

2.2. Технические характеристики растительной биомассы

2.3. Технологические схемы использования газогенераторов кипящего слоя

2.3.1. Технология совместного сжигания угля и генераторного газа, получаемого в газогенераторе циркулирующего кипящего слоя "РугоАош"

2.3.2. Электростанция с газогенераторами кипящего слоя под давлением и парогазовым циклом

2.3.3. Газогенераторная ПГУ-ТЭС на растительной биомассе

« Уагпашо»

2.3.4. Электростанция с двухступенчатым газогенератором на растительной биомассе «ОиБзії^»

2.3.5. УаБкіІиосІоп Уоіта, г. Вааса - крепнейшая в мире газогенераторная электростанция на древесине

3. Разработка моделей процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя

3.1. Кинетическая модель

3.2. Модель термодинамического равновесия

3.3. Модель, основанная на соотношении СО/СОг в генераторном газе

3.4. Технические характеристики газогенераторов кипящего слоя

3.5. Конструктивные характеристики газогенераторов кипящего слоя

3.6. Оценка термической эффективности газогенератора

4. Экспериментальные и расчетные исследования процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя

4.1. Экспериментальный стенд с газогенератором кипящего слоя

4.2. Расчет процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя

4.2.1. Воздушная газификация растительной биомассы

4.2.2. Паровая газификация растительной биомассы

5. Современные технологии энергетического использования генераторного газа

5.1. Парогазовая установка с газогенераторами кипящего слоя

5.2. Производство синтетического природного газа путем газификации растительной биомассы в газогенераторе кипящего слоя

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя»

ВВЕДЕНИЕ

Мировое потребление энергии постоянно увеличивается по ряду причин, основные из которых - рост численности населения, улучшение качества жизни, индустриализация и быстрый экономический рост развивающихся стран. Ограниченность традиционных топливных ресурсов и прогнозы об их скором исчерпании заставляют задуматься о поиске альтернативных источников энергии. Роль энергетики на основе возобновляемых ресурсов (энергия солнца, энергия ветра, энергия биомассы и т. д.) неуклонно растет.

Среди топливно-сырьевых источников потенциально мощнейшим на планете является биомасса. Ежегодный прирост только растительной биомассы (в

1Я

топливном эквиваленте) составляет 3,0-10 кДж, в то время как годовое потребление нефти, газа и угля в мире находится на уровне около 5,11017кДж [1].

Впервые определение биомассы как «любого органического вещества, доступного на возобновляемой основе, включая сельскохозяйственные культуры и отходы, древесину и древесные остатки, отходы животноводства и бытовые отходы» было сформулировано в 1980 г. В настоящее время в странах Европейского Союза биомасса определяется как «биоразлагаемая часть продукции, отходов и остатков сельского хозяйства (растительного и животного происхождения), лесного хозяйства и смежных отраслей, а также органическая часть промышленных и бытовых отходов» [2].

В России в соответствии с ГОСТ «биомассой называют все виды веществ растительного и животного происхождения, продукты жизнедеятельности организмов и органические отходы, образующиеся в процессах производства, потребления продукции и на этапах технологического цикла отходов» [3].

Таким образом, исходя из рассмотренных определений, можно выделить группы ресурсов, относящихся к биомассе:

- растительная биомасса, образующаяся на основе фотосинтеза и включающая различные виды растений;

- биомасса животного происхождения, представляющая отходы жизнедеятельности и переработки животных;

- органические отходы, образующиеся в процессе производства продукции, ее конечного потребления и на этапах технологического цикла отходов.

Согласно международной классификации к растительной биомассе можно относить также и торф, но только в странах, обладающих его значительными запасами. К таким странам, прежде всего, относятся Россия и Канада.

Методы энергетического использования биомассы весьма разнообразны. Биомасса животного происхождения перерабатывается биохимическими методами (анаэробное сбраживание, ферментация), позволяющими получить биогаз, состоящий в основном из метана и диоксида углерода. Органическая часть промышленных и бытовых отходов, как правило, утилизируется на свалках с использованием технологии анаэробного разложения с получением свалочного газа.

Растительная биомасса, как правило, перерабатывается путем прямого сжигания для выработки тепловой энергии или путем термохимической газификации, позволяющей получить генераторный газ, основными горючими компонентами которого являются водород и оксид углерода и который может быть использован для выработки широкого спектра энергетической продукции. Биохимическая переработка растительной биомассы позволяет получить топливный спирт и горючий газ. В последние десятилетия широко исследуются различные методы химической и термохимической переработки растительной биомассы с получением жидких топлив - аналогов нефти и др. [4].

На протяжении многих веков, по крайней мере, на территории России, растительная биомасса являлась основным источником энергии. Еще в конце XIX века более 60 % в топливном балансе мировой энергетики составляли дрова. Однако в последующие годы ситуация существенно изменилась. Уголь, а позднее нефть и газ, добыча которых значительно лучше поддается индустриализации, постепенно вытеснили древесину из топливного баланса [5].

Изменению взгядов на растительное сырье способствовал, прежде всего, энергетический кризис, разразившийся в 1972-1973 гг. Увеличение цены на нефть почти в три раза заставило правительства развитых стран задуматься о последствиях, которые могут возникнуть при ориентации экономики исключительно на нефтяное сырье. Дело в том, что ценные вещества и материалы в тот период получались из добываемой нефти на основе нефть-органического синтеза. Но было доказано, что те же самые продукты могут быть получены с использованием уже имеющихся технологий и из растительного сырья [6]. Необходимо только было превратить это сырье методами термохимической газификации в так называемый синтез-газ [4]. Это способствовало тому, что интерес к процессам газификации как к источнику синтез-газа возродился с еще большей силой.

В настоящее время с каждым годом отмечается рост значимости растительной биомассы не только как источника энергии, но и как сырья для производства широкого спектра энергетической продукции. Подтверждением этого является внедрение технологии так называемого двухстадийного сжигания, которое заключается в том, что твердое топливо предварительно газифицируется (первая стадия процесса), а затем полученный генераторный газ сжигается в котлах или в различных типах тепловых двигателей (вторая стадия). Это направление приобретает все большее развитие, так как позволяет использовать при выработке электроэнергии высокоэффективные парогазовые энергетические установки [4].

За рубежом разрабатывается новый технологический процесс, позволяющий получить синтетический газ - аналог природного газа и сочетающий в себе термохимическую газификацию растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя с последующей обработкой полученного горючего газа при помощи химических методов.

Растительная биомасса как источник энергии обладает рядом достоинств. Кроме возобновляемости данного вида топлива, можно выделить такие качества, как экологическая чистота в сравнении с ископаемыми топливами, а также отсутствие воздействия на баланс свободного углерода в атмосфере. Последнее связа-

но с тем, что при сгорании растительной биомассы выделяется и выбрасывается в атмосферу меньше или, по крайней мере, столько же углекислого газа, что и поглощается растениями из атмосферы в процессе фотосинтеза. Таким образом, количество свободного углерода в атмосфере при сжигании биомассы не увеличивается. При сжигании растительной биомассы по сравнению с углем образуется в 20-30 раз меньше окислов серы и в 3-5 раз меньше золы [4]. В целом растительная биомасса рассматривается во многих странах как перспективный источник энергии на ближайшее будущее. Свидетельством этого является утвержденная в Европе Стратегия развития энергетики на основе биомассы1, в которой предусматривается использование древесного сырья для производства топлив для автотранспорта, а также генерация на ее основе тепловой и электрической энергии. К примеру, в Швеции доля энергии, получаемой из биомассы, в 2011 г. составила в конечном потреблении 31,6 %, превысив долю нефти (30,0 %) [7]. В Финляндии и Дании биомасса дает около 20 % всей энергии, неуклонно растет доля биомассы в энергетике Германии и других стран.

В настоящее время интерес к энергетике на основе биомассы возрождается и в России. Об этом свидетельствует утвержеднная в 2012 году Программа «БИО-2020»2, в которой прогнозируется, что наша страна может стать одним из лидеров мирового рынка биоэнергетики за счет использования своих ресурсов. «В России образуется более 100 млн. тонн доступных для получения энергии отходов биомассы в год, энергетическая ценность которых составляет более 300 млн. МВт ч, или более 40 млн. т. у. т. При этом утилизируется не более 10 % из них... Поэтому перед энергетической отраслью стоит задача поэтапного создания новых правовых и технологических подходов в биоэнергетике, которые будут поддерживаться и стимулироваться государством».

Развитие газогенераторных технологий идет по трем направлениям: слоевая газификация, газификация в кипящем слое и газификация в потоке. Для газификации растительной биомассы применяются в основном слоевые газогенераторы

1 European Biomass Action Plan (СОМ(2(Ю5) 628 final), 7.12.2005

2 Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года. Утверждена Председателем Правительства РФ 24.04.2012 г. № 1853п-П8

и газогенераторы с кипящим слоем. Наша страна обладает определенными традициями и имеет значительный накопленный опыт в области слоевой газификации растительной биомассы. В работах Б. В. Канторовича, Д. Б. Гинзбурга, В. В. Померанцева, Л. В. Зысина, В. В. Сергеева и др. изложены методологические основы промышленной слоевой газификации растительного сырья.

В период с 1989 по 2002 гг. в России действовала программа по использованию растительной биомассы, в реализации которой принимали активное участие сотрудники кафедры «Промышленная теплоэнергетика» СПбГПУ. Были предприняты конкретные шаги к внедрению газогенераторных технологий в энергетику. При этом использовался как прошлый опыт, так и новейшие достижения в области теории горения, топочных процессов, автоматики, материаловедения и др. Совместно с НТЦ «Энерготехнология» было разработано несколько конструкций слоевых газогенераторов мощностью от 500 кВт до 3 МВт, некоторые из них нашли свое применение в промышленности. Однако, в большой энергетике полученные результаты остались пока невостребованными.

Для внедрения газогенераторных технологий в большую энергетику необходимо увеличение единичной мощности аппаратов, оптимизация технологического процесса и поиск оптимального решения как с технической, так и с экономической точки зрения. Этим условиям отвечает технология газификации растительной биомассы в кипящем слое, которая от слоевой газификации, в первую очередь, отличается значительно большей интенсивностью процессов тепло- и массообмена между твердыми частицами топлива и горячей парогазовой средой. Ускорение процессов термохимического разложения твердого топлива способствует выравниванию полей концентрации и температуры по высоте и в поперечном сечении шахты газогенератора, что, в свою очередь, приводит к увеличению выхода газа с единицы площади поперечного сечения шахты газогенератора, к уменьшению количества нежелательных примесей в газе и к выравниванию состава газа на выходе из шахты газогенератора.

Практическая реализация метода газификации в кипящем слое несколько сложнее, чем метода слоевой газификации. Это связано с необходимостью огра-

ничения скорости дутья газифицирующего агента и более комплексной предварительной подготовкой топлива (сушка, размол). При введении в процесс газификации в кипящем слое инертного твердого теплоносителя необходимо осуществлять улавливание и возврат уносимого из верхней части шахты газогенератора твердого теплоносителя, оставшегося топлива и летучей золы обратно в шахту газогенератора.

При создании аппаратов кипящего слоя мы сталкиваемся с необходимостью разработки модели процесса газификации в кипящем слое, позволяющей рассчитать состав генераторного газа в зависимости от исходного топлива, вида газифицирующего агента и режимных параметров.

В соответствии с этим сформулирована цель диссертации:

- разработать модели процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- проведено исследование технологии и аппаратов газификации растительной биомассы в кипящем слое;

- выбраны основные реакции процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя;

- проведены экспериментальные исследования с целью подтверждения адекватности разработанных моделей;

- определена область внедрения технологии газификации растительной биомассы в кипящем слое в промышленную теплоэнергетику;

- разработана технологическая схема получения синтетического природного газа на основе процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработаны модели процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя;

- получены экспериментальные данные по составу генераторного газа при воздушной газификации растительной биомассы в аппаратах кипящего слоя;

- разработана технологическая схема получения синтетического природного газа на основе процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Методология исследования. Проведенные исследования базировались на сочетании расчетных методов, основанных на фундаментальных термодинамических, физико-химических и технических представлениях о тепловых процессах в промышленных энергетических установках, работающих на растительной биомассе, с получением экспериментальных данных по газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Практическая значимость работы. Разработанные модели процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя позволяют рассчитать состав генераторного газа, получаемый при воздушной и паровой газификации растительной биомассы в аппаратах кипящего слоя. Результаты работы могут быть использованы при проектировании газогенераторов кипящего слоя, работающих на растительной биомассе.

Реализация работы. Результаты исследования были использованы при оценке возможности перевода котельной предприятия ОАО «Лесплитинвест» (г. Приозерск) с технологии прямого сжигания на технологию газификации древесного сырья в кипящем слое, а также при выполнении научно-исследовательской работы "Production of bio-SNG with using biomass gasification" на базе Лаппеенрантского технологического университета (Финляндия).

Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается согласованностью расчетных и экспериментальных данных автора и других исследователей.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, федеральных и региональных научно-технических кон-

ференциях: Международной научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 2009, 2010 гг.); Международной молодежной научной конференции (Йошкар-Ола, 2010 г.), а также в рамках конкурса научно-исследовательских работ аспирантов и молодых ученых в области энергосбережения в промышленности "Эврика-2010" (г. Новочеркасск, 2010 г.); Всероссийского конкурса инновационных проектов и идей научной молодежи (г. Москва, 2011 г.); Молодежной программы «Инвестируя в будущее» в рамках выставки и конференции Russia Power (г. Москва, 2012, 2013 гг.); на семинарах кафедры «Атомная и тепловая энергетика» ФГБОУ ВПО «СПбГПУ» и ОАО «НПО ЦКТИ им. И. И. Ползунова».

Положения, выносимые на защиту:

- Модели процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

- Результаты расчетных и экспериментальных исследований по составу генераторного газа при воздушной и паровой газификации.

- Технологическая схема получения синтетического природного газа на основе процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя.

Отдельные разделы настоящей работы выполнялись в рамках гранта в виде стипендии Президента Российской Федерации для аспирантов для обучения за рубежом в 2011/2012 учебном году (приказ Минобрнауки России №2057 от 23.06.2011 г.) на базе Лаппеенрантского технологического университета (Финляндия), а также при поддержке Правительства Санкт-Петербурга в виде грантов для студентов и аспирантов (дипломы: серия ПСП № 09006, серия ПСП № 101112).

1. ПРЕДПОСЫЛКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ

1.1. Ресурсы растительной биомассы

К ресурсам растительной биомассы относятся: древесина, отходы лесозаготовки, деревопереработки и сельского хозяйства, а также травянистые и морские растения.

По существующим оценкам в процессе фотосинтеза образуется в мировом масштабе около 200 млрд. тонн древесной биомассы в год, что намного превышает суммарную мировую добычу нефти, угля и природного газа, равную 1112 млрд. тонн условного топлива. В России сосредоточено почти 21 % мировых запасов древесины [8], около 40 % которых приходится на Сибирь [9]. Средняя площадь лесов и лесных земель на одного жителя в Скандинавских странах -3,4 га, в странах Европейского Союза - 0,7 га, в Азии - 0,2 га. Для Российской Федерации этот показатель составляет 5,8 га.

Интерес к растительной биомассе как к топливу в последние годы неуклонно растет. Это связано, в первую очередь, с тем, что из биомассы может быть получен синтез-газ, состоящий в основном из водорода (Н2 = 20-40 %), оксида углерода (СО = 35-40 %) и диоксида углерода (СОг = 25-35 %), являющийся сырьем для производства различных синтетических материалов, получаемых в настоящее время из нефти. Перспективным направлением является технология выработки из биомассы синтетического природного газа, не уступающего по своим энергетическим характеристикам ископаемому природному газу.

Развитие энергетических технологий на растительной биомассе происходит в развитых странах в обстановке законодательной, экономической и организационной поддержки государством. Например, департаменты энергетики и сельского хозяйства США осуществляют совместную программу по демонстрации энергетических установок на биомассе. Для этого заключаются контракты с различными частными фирмами на разработку бизнес-планов по созданию интегрированных

систем производства топливной биомассы и систем ее переработки в энергетическое топливо, в том числе: газогенераторов, газовых турбин, систем прямого сжигания, пиролиза, производства этанола в процессе брожения и ферментации, топливных ячеек [4].

Россия может выйти на лидирующие позиции мирового рынка биоэнергетики за счет использования своих ресурсов. Биоэнергетика входит в число приоритетных разделов государственной координационной программы развития биотехнологий в России до 2020 г. (программа «БИО-2020»). Кроме этого, развитие энергетики на основе возобновляемых ресурсов предусмотрено двумя базовыми документами - Энергетической стратегией России на период до 2030 г. и Государственной программой России «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года».

Согласно Энергетической стратегии России на период до 2030 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715-р, стратегическими целями использования возобновляемых источников энергии и местных видов топ лив являются:

- рациональное использование и снижение темпов роста потребления нево-зобновляемых топливно-энергетических ресурсов;

- снижение экологической нагрузки от деятельности топливно-энергетического комплекса;

- вовлечение в топливно-энергетический баланс страны дополнительных топливно-энергетических ресурсов;

- повышение уровня энергетической безопасности и надежности энергоснабжения за счет увеличения уровня его децентрализации [10].

Общий энергетический потенциал биомассы в России при устойчивом ее использовании составляет около 10 • 1015 кДж/год, из которого доля древесной био-

15

массы - 5,4 • 10 кДж/год. В таблице 1.1 представлены данные по энергетическому потенциалу древесной биомассы и ее фактическому использованию в регионах мира [11].

Таблица 1.1- Энергетический потенциал древесной биомассы и ее фактическое использование в регионах мира, х 1015 кДж/год [11]

Потенциал биомассы Северная Америка Латинская Америка Азия Африка Европа Средний Восток Россия Всего

Древесная биомасса 12,8 5,9 7,7 5,4 4,0 0,4 5,4 41,6

Энергетич. плантации 4Д 12,1 1,1 13,9 2,6 0,0 3,6 37,4

Солома 2,2 1,7 9,9 0,9 1,6 0,2 0,7 17,2

Др. виды биотоплива 0,8 1,8 2,9 1,2 0,7 од 0,3 7,6

Потенциал 19,9 21,5 21,4 21,4 8,9 0,7 10,0 103,8

Фактическое использование зд 2,6 23,2 8,3 2,0 0,0 0,5 39,7

Фактическое использование /потенциал, % 16 12 108 39 22 7 5 38

Основу ресурсной базы растительной биомассы для ее энергетического использования в России составляют лесоизбыточные регионы. Общий запас древесины в лесах, расположенных на землях лесного фонда, по данным учета 2010 г. составил 80 млрд. м . С 2008 г. на землях лесного фонда наблюдается прирост древесины и увеличение ее валового запаса (таблица 1.2) [12]. В 2011 г. объем заготовки древесины составил 197 млн. м3, что равняется использованию расчетной лесосеки только на 29,5 %.

По территории страны леса распространены неравномерно, в зависимости от климатических условий и антропогенных факторов (рисунок 1.1). В лесном фонде Европейско-Уральской части России сосредоточено 28 % общих запасов древесины и 49,4 % расчетной лесосеки. В Азиатской части России - 72 % и 50,6 % соответственно. Наибольшие значения лесистости (более 80 %) отмечены в Пермской области, Республике Коми и Центральной Сибири.

Таблица 1.2- Прирост древесины и изменение ее запаса на землях лесного фонда России, млн. м3

Показатель По данным на 01.01.2008 По данным на 01.01.2010 Изменение по сравнению с 2008 г.

Запас древесины общий в том числе спелых и перестойных лесов 76 404,08 42 633,32 79 977,20 44 017,41 + 3 573,12 + 1 384,09

Из общего запаса древостой с преобладанием:

Хвойных пород из них спелых и перестойных 57 704,43 32 855,68 58 999,76 33 242.15 + 1 295,33 + 368,47

Твердолиственных пород 1 986,59 2 034,11 + 47,52

Мягколиственных пород 15 157,91 17 376,32 + 2 218,41

Общий средний прирост 947,29 1 016,08 + 68,79

Рисунок 1.1 - Лесистость территории России, %:

• 70,1-95; • 50,1-70,1; » 30,1-50,1; • 10,1-30,1; 5,1-10,1;

0,1-5,1; 0-0,1

Леса России преимущественно бореальные (86 %). Основными лесообра-зующими породами являются лиственница, сосна, ель, кедр, дуб, бук, береза и осина (таблица 1.3) [8].

Таблица 1.3- Динамика площадей основных лесообразующих пород, тыс. га

Основные лесо-образующие породы Год учета

1988 1998 2003 2005 2008 2010

Хвойные

Сосна 114 326,0 116 740,0 117 743,0 117 295,0 116 614,5 120 227,1

Ель 75 866,3 77 658,0 77 198,4 76 417,7 74 363,9 77 660,7

Лиственница 263 348,0 265 719,0 264 287,0 264 269,9 265 074,1 275 785,9

Кедр сибирский 39 797,6 41 033,2 40 852,0 41 171,6 41 047,3 38 867,3

Твердолиственные

Дуб высокоствольный низкоствольный 3 808,0 2 971,3 3 719,0 3 110,3 3 633,7 3 200,0 3 611,9 3 161,0 3 623,5 2 947,2 3 670,8 3 206,1

Бук 701,3 786,0 789,6 793,1 789,8 685,2

Мягколиственные

Береза 87 732,5 94 170,5 97 950,0 99 683,7 101 010,4 115 723,5

Осина 18 907,9 20 035,0 20 573,4 20 802,0 21 379,2 23 739,5

"2

В 2010 году в России было заготовлено 173 633,77 тыс. м древесины, в том числе хвойных пород - 115 067,76 тыс. м3, твердолиственных - 2 194,28 тыс. м3, мягколиственных - 56 371,17 тыс. м [8]. Наибольшие объемы лесозаготовки были зафиксированы в Хабаровском и Приморском крае, а также в Ленинградской области. В общем, по сравнению с 2009 годом объем лесозаготовки увеличился на 8 % [13].

В ходе исследований, проводимых в 2010 г. при совместном сотрудничестве финских и российских ученых, было выявлено, что в Северо-Западном регионе России ежегодный потенциал энергетической древесины составляет 30,7 млн. м . Почти 100 % от этого количества - 30,5 млн. м древесины и ее отходов - может

быть транспортировано для дальнейшей переработки из места образования. Исключение составляет биомасса в той местности, где нет дорожной инфраструктуры (Республика Коми и Архангельская область) [15].

В целом, менее 66 % объема древесной биомассы удаляется из леса для дальнейшей переработки. Оставшееся количество либо оставляют на лесосеке, либо сжигают, либо используют в качестве древесного топлива (дрова, древесная щепа). В результате лесозаготовки порядка 70 % энергетической древесины представляет собой неликвидный круглый лес, неиспользованные ветви и вершины, поврежденные в процессе рубки стволы деревьев, пни. Оставшиеся 30 % энергетической древесины - это отходы лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятий: щепа, опилки, кора и т. д.

В традиционном производственно-технологическом цикле только 28 % срубленного дерева становится пиломатериалами или другой продукцией («деловая древесина»), остальное составляют отходы, которые можно классифицировать следующим образом:

- лесосечные отходы, образующиеся от лесозаготовок;

- промышленные отходы, образующиеся при деревообработке, производстве фанеры, древесно-стружечных плит, целлюлозы и т. д.;

- древесина, прошедшая цикл использования.

Низкосортная древесина лиственных пород и некондиционная древесина, к которой относится переспелая, а также пораженная фитовредителями и пожарами древесина, приравнивается к отходам и удаляется из производственно-технологического цикла.

В настоящее время лесоперерабатывающие производства в основном сосредоточены в Европейской части России, на долю которой в 2007 году приходилось 60,4 % производства пиломатериалов, 90,5 % производства фанеры, 84,0 % производства древесных плит, 92,9 % производства бумаги и картона. При этом на долю Северо-Западного федерального округа, лесистость которого составляет 52 %, приходилось 30,4 % листовых древесных материалов, 26,5 % пиломатериалов, 62,6 % целлюлозы, 57,2 % бумаги и картона. В то же время в Дальневосточном

федеральном округе, на территории которого запас лесных ресурсов превышает 20 млрд. м , а лесистость более 80 %, практически отсутствуют производства по выпуску бумаги, картона, фанеры и древесных плит [14].

Характеристика лесных ресурсов и потенциал их энергетического использования в Северо-Западном регионе России приведены в таблице 1.4 [15].

Таблица 1.4- Характеристика лесных ресурсов и потенциал их энергетического использования в Северо-Западном регионе России

Субъект Российской Федерации Площадь, покрытая лесом, млн. га і Общий запас древесины, млн. м3 Лесистость региона, % Годовой объем лесозаготовки, млн. м3 Ежегодный потенциал энергетической древесины

млн. м3 х 109 кВт • ч

Республика Карелия 14,9 946 53 6,5 2,3 4,7

Республика Коми 38,9 2 966 72 6,7 2,7 5,5

Архангельская область 29,5 2 522 54 12,0 5,4 10,9

Вологодская область 11,7 1 602 70 10,6 4,6 " 9,1

Ленинградская область 5,9 825 56 8,3 3,8 7,7

Мурманская область 10,0 231 34 0,149 0,041 0,12

Новгородская область 4Д 614 64 3,9 2,0 3,9

Псковская область 2,5 342 38 1,9 0,8 1,7

Всего 117,5 10 048 52 50,049 21,641 43,62

В целом, согласно данным [15], в Северо-Западном регионе России древесное топливо составляет в топливно-энергетическом балансе всего 2 %, в то время как природный газ - 44 %, нефть - 36 %, гидро- и атомная энергетика - 18 %. Если, к примеру, в Ленинградской области использовать весь потенциальный ресурс дре-

о

весной биомассы, которые равен 3,8 млн. м в год (таблица 1.4), то таким образом можно ежегодно экономить 1 млн. тонн угля или 697 млн. тонн мазута [4].

Следующим по значению ресурсом растительной биомассы являются отходы сельского хозяйства. В настоящее время агропромышленный комплекс производит около 773 млн. т в год, из которых, по подсчетам Российского энергетического агентства, можно получить 66 млрд. м биогаза, или около 110 млрд. кВт • ч электроэнергии [16].

Кроме этих наиболее крупнотоннажных групп отходов, существенную долю составляют твердые городские отходы и гидролизный лигнин [4].

Твердые бытовые отходы (ТБО) - это богатый источник вторичных ресурсов (в том числе черных, цветных, редких и рассеянных металлов), а также «бесплатный» энергоноситель, так как бытовой мусор - возобновляемое углеродсодержа-щее энергетическое сырье для топливной энергетики. В зависимости от морфологического состава смеси и климатических условий низшая теплота сгорания ТБО колеблется в пределах 5000-8000 кДж/кг [17].

В городах России, где проживает более 108 млн. человек, ежегодно образует-

-2

ся около 130 млн. м ТБО. В среднем в стране каждый человек ежегодно выбрасывает 200-250 кг отходов, что эквивалентно 50-60 кг угля средней теплотворной способности. В настоящее время в России утилизируется только 1,5 % ТБО, в то время как в Европе - от 60 % в Германии и до 80 % в Швейцарии и Дании, 85 % в Японии [17].

Необходимо отметить, что в России накоплен многолетний опыт в области гидролизной промышленности. Однако, главной проблемой, сдерживающей дальнейшее развитие отрасли, является крупнотоннажный отход - технический гидролизный лигнин, выход которого может достигать 40 % исходного сырья. Гидролизный лигнин представляет собой смесь веществ гидролитического распада древесных остатков. Ежегодно образуется более 1 млн. т. лигнина, миллионы тонн лигнина уже находятся в отвалах и оказывают отрицательное воздействие на экологию прилегающих районов [4, 18, 19]. Из этого количества используется (в основном сжигается) только 350 тыс. т. Остальное количество лигнина является потенциальным энергетическим топливом [4].

В России для энергетического целей может использоваться торф, запасы которого по разным данным составляют от 160 до 200 млрд. т - до 40 % всех мировых запасов. Однако в настоящее время в промышленной эксплуатации находится около 5 % этих запасов. В таблице 1.5 приведены данные Госкомстата на 2004 год о распределении торфяных ресурсов по территории России, а в таблице 1.6 - эксплуатационные запасы по регионам России [20]. Максимальная доля торфа в топливном балансе электростанций СССР была достигнута в 1928 г. (41,4 %) [21].

Таблица 1.5- Распределение торфяных ресурсов по территории России

Экономический район Общая площадь торфяных месторождений в границах промышленной залежи, млн. га Запасы торфа 40%-ной влажности, млрд. т

Северо-Западный 8,9 19,8

Центральный 1,4 5,2

Центрально-черноземный 0,04 од

Волго-Вятский 0,5 2,0

Поволжский од 0,3

Уральский 2,7 9Д

Западно-Сибирский 34,1 103,9

Восточно-Сибирский зд 4,0

Дальневосточный 5,7 5,2

Калининградская область од 0,3

Всего 56,64 149,9

Ситуация в регионах, богатых торфом, постепенно меняется с увеличением цен на привозное топливо (уголь, нефть и природный газ). В 20-ти субъектах России сегодня разрабатываются программы по энергетическому использованию торфа. К примеру, в республике Карелия, энергоснабжение которой в последние годы практически на 100 % зависит от привозного топлива, разработана программа по использованию местных «переизбыточных» ресурсов торфа и лесозаготовительных отходов.

Мировые запасы торфа при 40%-ной влажности, позволяющей использовать торф в энергетических целях, составляют примерно 500 млрд. т. Известно, что 3,9 т торфа по теплоте сгорания примерно эквивалентны 1 т нефти, или 0,350,4 т. у. т. Таким образом, в пересчете на нефть мировые запасы эквивалентны 150 млрд. т при том, что объем мировой добычи нефти равен около 4 млрд. тонн в год. Объем российского торфа эквивалентен 50...70 млрд. т нефти, в то время как годовое извлечение нефти оценивается в 500 млн. т.

Таблица 1.6- Эксплуатационные запасы по регионам России

Субъект федерации Потенциальные разведанные запасы торфа Потенциальные подготовленные к эксплуатации запасы торфа Добыча торфа Возможные сроки эксплуатации подготовленных к добыче запасов

тыс. т лет

1 2 3 4 5

Республика Карелия 11 743 359 5 72

Республика Коми 23 911 731 17 43

Архангельская обл. 51 845 1585 3 528

Вологодская обл. 179 055 5 474 59 93

Ленинградская обл. 134 504 4 112 386 11

Новгородская обл. 58 911 1 801 84 21

Псковская обл. 62 640 1 915 54 35

Брянская обл. 152 167 4 652 30 155

Владимирская обл. 30 911 945 264 4

Ивановская обл. 28 229 863 35 25

Костромская обл. 37 420 1 144 185 6

Окончание таблицы 1.6

1 2 3 4 5

Московская обл. 66 925 2 046 604 3

Рязанская обл. 21 785 666 142 5

Смоленская обл. 58 584 1 791 129 14

Тверская обл. 178 270 5 450 534 10

Ярославская обл. 60 383 1 846 444 4

Республика Марий Эл 92 602 2 831 81 35

Республика Мордовия 17 794 544 7 78

Чувашская Республика 26 920 823 60 14

Кировская обл. 140 784 4 304 975 4

Нижегородская обл. 71 439 2 184 46 47

Курская обл. 9 715 297 18 17

Удмуртская обл. 92 962 2 842 198 14

Республика Башкортостан 23 780 727 586 1

Удмуртская обл. 92 962 2 842 198 14

Пермская обл. 88 415 2 703 35 77

Свердловская обл. 135 518 4 143 130 32

Кемеровская обл. 47 986 1 467 1 016 1

Тюменская обл. 73 205 2 238 6 373

Всего 1 978 403 60 483 6 133 -

Вовлечение в топливный баланс страны растительной биомассы позволит обеспечить гарантированное энергоснабжение удаленных территорий при одновременном снижении потребления привозного топлива.

Доступность, а, следовательно, и экономическая целесообразность использования отдельных видов растительной биомассы по регионам России существенно отличается. Соответственно меняется и степень ее использования.

Несмотря на то, что по топливным характеристикам биомасса превосходит уголь, а по экологическим все виды ископаемых топлив, добыча и транспортировка биомассы в значительной меньшей мере поддается «индустриализации», чем добыча ископаемых топлив, поэтому ископаемые топлива дешевле. Было установлено, что транспортировка растительного топлива на расстояние более 140 км уже становится не рентабельной [22, 23].

В Финляндии, Швеции, Дании, Австрии и ряда других стран Европейского Союза, где в законодательном порядке существенно повышены экологические требования к процессам добычи, транспортировки и переработки (сжигания) ископаемых топлив, а также введена высокая плата за выбросы, доля растительной биомассы в топливном балансе ежегодно увеличивается.

В настоящее время в масштабах России крупнотоннажное использование растительной биомассы как топлива реально:

- в лесоизбыточных регионах на территориях, лишенных централизованного энергоснабжения и доступных ресурсов местного ископаемого топлива;

- на предприятиях деревообработки и переработки сельскохозяйственной продукции, где образуются крупнотоннажные отходы растительного сырья;

- на тепловых электростанциях для замещения части ископаемого топлива.

1.2. Особенности растительной биомассы как топлива

По топливным характеристикам растительная биомасса значительно превосходит основные виды ископаемых топлив. Сжигание растительной биомассы организовать значительно проще, по сравнению с углем, благодаря большему выходу летучих [6], который может достигать 80 %. Однако состав растительной биомассы, а соответственно, ее физико-технические свойства зависят от происхождения. Существенное влияние на процесс газификации оказывает влага. Необходимо отметить, что состав сырья может меняться в широком диапазоне в зависимо-

сти от влажности топлива. Так, в древесине и тростнике содержание влаги может достигать 50 %; сельскохозяйственные отходы, такие, как солома, содержат около 10-12 % воды [4]. При увеличении влажности исходного топлива теплота его сгорания уменьшается. К примеру, для древесной щепы влажностью

Ж =25% низшая теплота сгорания равна Qri =13,5 МДж/кг;

IV = 50 % дГ = 8,1 МДж/кг;

IV = 65 % -»- е; = 4,9 МДж/кг.

Влага снижает эффективность и экономичность при использовании растительной биомассы в качестве топлива, также увеличиваются затраты на транспортировку [4].

В таблице 1.7 приведены данные по физико-техническим характеристикам различных видов растительной биомассы [24]. Безусловно, эти данные являются лишь примером элементарного состава различных видов растительной биомассы.

В таблице 1.8 сведены обобщенные данные по элементарному составу и высшей теплоте сгорания различных видов растительной биомассы [4, 25].

Таблица 1.8- Элементарный состав (на сухую массу) и высшая теплота сгорания различных видов растительной биомассы

Свойства/Биомасса Целлюлоза Лигнин Древесина Солома Зерновые

Элементарный состав: С* масс. % Н^, масс. % (У, масс. % масс. % масс. %

44,4 54,0-59,5 47-51 42-47 43-60

6,2 4,3-5,5 5,7-6,3 5,1-6,0 6,4-7,2

49,4 34,0-40,1 39-44 39-44 24-46

0 0,7-1,3 0,13-0,54 0,4-1,1 1,7-3,9

0 0,29-0,31 0,01-0,05 0,1-0,18 0,1-0,2

Зола (А% масс. % 0 3,35-19,0 0,5-4,0 3,8-12,0 2,0-4,6

^, МДж/кг 17,4 21,0-24,0 18,4-19,2 16,0-18,0 17,0-26,5

По экологическим характеристикам процесс сжигания биомассы превосходит сжигание всех видов ископаемых органических топлив.

Таблица 1.7- Физико-технические характеристики и состав различных видов растительной биомассы

Вид биомассы Технический анализ, % (на сухую массу) Элементарный состав, % (на сухую массу) Теплота сгорания, МДж/кг Г

Ґ С* А" С* н" Б* А* высшая, # низшая, <Х %

Древесная щепа 80,00 19,40 0,60 51,80 6,10 0,30 41,19 0,01 0,60 20,89 19,56 3,87

Отходы лесозаготовки 79,30 19,37 1,33 51,3 6,10 0,40 40,85 0,02 1,33 20,67 19,34 6,30

Опилки (сосна) 83,10 16,82 0,08 51,0 5,99 0,08 42,85 0,00 0,08 — 19,03 15,30

Кора (сосна) 73,00 25,28 1,72 52,5 5,70 0,40 39,65 0,03 1,72 20,95 19,70 4,74

Солома пшеницы 77,30 17,89 4,81 47,3 5,87 0,58 41,47 0,07 4,71 18,94 17,65 10,25

Рапс 79,20 17,94 2,86 48,1 5,90 0,81 42,15 0,21 2,83 19,33 18,04 8,35

Тростник 77,90 18,40 3,70 47,7 6,00 0,50 41,94 0,16 3,70 18,06 16,75 5,77

Диоксид углерода (СО2), образующийся при сжигании растительной биомассы, принято считать не влияющим на атмосферный баланс углерода, так как растения в процессе фотосинтеза поглощают из атмосферы столько же углерода, сколько содержится в топочных газах. Таким образом, в соответствии с принятыми Межправительственной группой экспертов по изменению климата положениями «биомасса не включается в суммарные национальные выбросы С02».

Еще одно преимущество растительной биомассы как топлива связано с тем, что твердые отходы (иначе, зола), образующиеся при ее сжигании или газификации, могут быть использованы в сельском хозяйстве, т. к. они содержат основную часть минеральных веществ, которые растение забирает из почвы в процессе роста, а поэтому являются ценным минеральным удобрением [4, 6].

1.3. Технологии энергетического использования растительной биомассы

Существует достаточно большое количество способов переработки растительной биомассы для получения газообразного, жидкого и твердого топлива. На рисунке 1.2 выделены основные группы реализующихся на сегодняшний день технологий.

Продуктом механической переработки растительной биомассы, главным образом, отходов деревообрабатывающей промышленности, сельского хозяйства и торфа, являются топливные гранулы - пеллеты, которые используются для генерации электрической и тепловой энергии, когенерации на крупных электростанциях, в районных котельных, а также в пеллетных котлах и каминах в частном секторе.

При изготовлении топливных гранул исходное сырье сначала измельчается на крупных дробилках, затем подсушивается, т. к. сырье перед прессованием топливо должно иметь влажность 8-12 %, и еще раз измельчается на мелкой дробилке. Далее топливная масса направляется на участок грануляции, главным элементом которого является пресс-гранулятор. Размер пеллет определяется диаметром отверстий в матрице пресс-гранулятора, через которую про-

давливается топливная масса. Гранулы на выходе из гранулятора имеют достаточно высокую температуру. Правильно организованный процесс охлаждения позволяет сохранить поверхностную прочность гранул перед упаковкой и транспортировкой.

Растительная биомасса

Механическая переработка

Термохимическая переработка

Биохимическая переработка

Пеллеты

I Прямое сжигание

Ожижение

Тепловая ■энергия

. Гидролиз

Газификация

Заключение диссертации по теме «Промышленная теплоэнергетика», Алешина, Алена Сергеевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенная оценка ресурсной базы растительной биомассы в России позволяет сделать вывод о значительных невостребованных ресурсах растительной биомассы и целесообразности, в связи с этим, разработки и внедрения установок средней и большой мощности, которые реализуют технологию газификации в кипящем слое и способны заместить значительную долю энергетических мощностей в регионах децентрализованного энерго- и газоснабжения.

2. Разработаны модели воздушной и паровой газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя: стехиометрическая модель, основанная на расчете констант равновесия химических реакций, пригодная для расчета состава газа при воздушной газификации; нестехиометрическая модель, в основе которой лежит метод минимизации энергии Гиббса, и модель, основанная на соотношении СО/СОг в генераторном газе, которые дают наиболее достоверные данные по составу газа при паровой газификации.

3. Получены экспериментальные данные по зависимости состава генераторного газа от коэффициента избытка воздуха при воздушной газификации растительной биомассы в газогенераторе кипящего слоя. Максимальное расхождение данных эксперимента с результатами расчета воздушной газификации по стехиометрической модели составляет при а = 0,25-0,4: 11 % для СН4, 8 % для С02 и 7 % для Н2.

4. В результате расчета состава генераторного газа при паровой газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя по разработанным нестехиометрической модели и модели, основанной на соотношении С0/С02 в газе, получено, что объемные концентрации газовых компонент соответствуют диапазонам их значений, которые были получены зарубежными учеными, в частности, австрийскими.

5. Рассмотрены основные пути внедрения газогенераторных технологий в промышленную энергетику: использование генераторного газа в камере сгорания ГТУ парогазовой установки (с максимальным КПД цикла 42,1 %) и производство высококалорийного синтетического газа, который потенциально может заменить природный газ в парогазовом цикле.

6. Разработана технологическая схема получения синтетического природного газа на основе процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя. Производимый синтетический газ имеет теплоту сгорания 37,25 МДж/м . Экономическая оценка предложенной технологии показывает ее конкурентоспособность при увеличении единичной мощности газогенератора до 100 МВт и более.

7. Перспективы дальнейшей разработки темы связаны с созданием опытно-промышленных образцов газогенераторов кипящего слоя на основе разработанных моделей процесса газификации с целью внедрения их в промышленную теплоэнергетику.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Алешина, Алена Сергеевна, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Graziani M. Renewable resources and renewable energy: A global challenge / M. Graziani, P. Fornasiero. - 2nd édition. - CRC Press Book, 2011. - 504 p.

2. Directive 2003/30/EC of the European Parliament and of the Council, 2003.

3. ГОСТ P 52808-2007 Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Термины и определения. - М. : Стандартинформ, 2008. - 15 с.

4. Сергеев, В.В. Теплоэнергетические основы промышленной слоевой газификации растительной биомассы: дис. ... докт. техн. наук: 05.14.04 / Сергеев Виталий Владимирович. - СПб. : 2009. - 284 с.

5. Зысин Л. В. Газогенераторные установки : учеб. пособие / Л.В. Зысин, В.В. Сергеев. - СПб. : Изд-во Политехи, ун-та, 2011. - 188 с.

6. Swedish Bioenergy Assocition (Svebio) [Электронный ресурс]: // http://www.svebio.se/english/bioenergy-facts

7. Леса, лесные ресурсы и лесоуправление в Российской Федерации : Справочный документ по ключевым характеристикам лесного сектора РФ и особенностям лесоуправления. - М., 2012. - 47 с.

8. Кузнецов Б.Н. Получение жидких топ лив и их компонентов из древесной биомассы / Б.Н. Кузнецов // Рос. хим. ж.. - 2003. - № 6. - С. 83-91.

9. Березюк В.В. Получение жидких топлив из продуктов газификации растительной биомассы / В.В. Березюк, А.И. Яковлев // Авиационно-космическая техника и технология. - 2011. - № 2 (79). - С. 79-82.

10. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года: [распоряжение Правительства РФ от 13 ноября 2009 г.]. - М. : ИАЦ Энергия, 2010. - 180 с.

11. Парика М. Древесное топливо - энергетический ресурс для завтрашней Европы [Электронный ресурс] // Pellets.ru: сервер с информацией о топливных гранулах, 2007. URL: http://www.pellets.ru/op-module_show/id-386/article.html (дата обращения: 18.10.2012).

12. Стратегический план исследований. Технологическая платформа «Биоэнергетика». - М., 2012. - 45 с.

13. Обзор лесной отрасли и рынка лесоматериалов в России в 2005-2010 гг. и прогноз развития на 2012-2015 гг. - М. : АМИКО, 2012. - 163 с.

14. Стратегия развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020 года: [приказ Минпромторга России и Минсельхоза России от 30 октября 2008 г.]. - М., 2008. - 103 с.

15. Gerasimov, Y., Karjalainen, Т. Estimation of supply and delivery cost of energy wood from Northwest Russia [Электронный ресурс] // Metla.fi: The Finnish Forest Research Institute (Metla), 2009. URL: http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2009/mwpl23.pdf

16. Биоэнергетика России в XXI веке. - М. : ФГБУ «Российское энергетическое агентство», 2012. - 37 с.

17. Алешина А.С. Предпосылки использования твердых бытовых отходов в качестве топлива / А.С. Алешина, В.В. Сергеев // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2010 - № 4. - с. 91-96.

18. Алибекова М.И. Экологические проблемы «отвальных» технических гидролизных лигнинов // 5-я междунар. научно-практич. нтернет-конф. «Леса России в XXI веке». - СПб. : СПбГЛТА.

19. Репникова Е.А. Исследование структуры лигнинов / Е.А. Репникова, Л.А. Алешина, С.В. Глазкова, А.Д. Фофанов // Химия растительного сырья. -2004.-№ 1.-С. 5-9.

20. Запасы торфа в России и в мире [Электронный ресурс] // Ruspeatland.ru: Группа компаний «Русская торфяная земля», 2011. URL: http://www.ruspeatland.ru/articles_more/12/5?highlight=l (дата обращения: 20.10.2012).

21. Карельский торф: потенциал и перспективы использования / Гос. комитет РК по реформированию и по ЖКХ // Промышленный вестник Карелии. - 2007. - № 78.-С. 16-17.

22. The commercial responsibilities of biomass gasification // Biomass. -1989. -№ 1-2.

23. Jersild H. Denmark leads the way in using biogas and biomass in district heating / H.Jersild // Danish Board of District Heating. - 1997. - № 2. - pp. 1-2.

24. Wilen С. Biomass feedstock analyses / C. Wilen, A. Moilanen, E. Kurkela. -Espoo.: VTT, 1996. - 39 p.

25. Кабо Г.Я. Использование растительной биомассы для производства различных видов топлива в республике Беларусь // Химические проблемы создания новых материалов и технологий. - Минск, 2008. - С. 165-179.

26. Teir, S. Steam Boiler Technology / S. Teir. - Espoo. : Helsinki University of Technology, 2003. - 218 p.

27. Железная T.A. Обзор современных технологий газификации биомассы / Т.А. Железная, Г.Г. Гелетуха // Промышленная теплоэнергетика. - 2006 - № 2 -С. 61-74.

28. Алешина A.C. Выбор тепловой схемы и оборудования газогенераторного энергетического модуля / В.В. Сергеев, A.C. Алешина // Труды Академэнерго. - 2010 - № 2. - С. 48-56.

29. Zyssin L. Biomass gasification plants: experience of industrial introduction in Russia / L. Zyssin, A. Leontiev, V. Morshin et al. // 7-th European Conference on Biomass for Energy, Environ-mental, Agriculture and Industry. Abstracts. -Florence, 1992. - P.14-39

30. ИнтерСоларЦентр. Обзор современных технологий использования биомассы. - М., 2002. - 61 с.

31. Schräge С. Production of synthetic gaseous fuels in natural gas quality out of biomass and waste / C. Schräge, О. Prokes, D. Tenkrat // Energie z biomasy IV -odbomy seminar. - Brno, 2005. - pp. 85-89.

32. Basu P. Combustion and gasification in fluidized beds. - CRC Press, 2006. -496 p.

33. Кузьмин C.H. Биоэнергетика : Учеб. пособие / C.H. Кузьмин, В.И. Ляшков, Ю.С. Кузьмина. - Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2011. - 80 с.

34. Померанцев В.В. Основы практической теории горения / В.В. Померанцев, K.M. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др.; Под ред. В.В. Померанцева. 2-е изд., перераб. и доп. - Л. : Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. - 312 с.

35. Большая Советская Энциклопедия (3-е изд.). - М.: Изд-во «Большая Советская энциклопедия», 1969-1978.

36. Aleshina, A., Vakkilainen, Е. Production of bio-SNG with using biomass gasification : Research report. Lappeenranta : Lappeenranta university of technology, 2012.-116 p.

37. Stahl K. Biomass IGCC at Varnamo, Sweden - Past and Future / K. Stahl, L. Waldheim, M. Morris et al. - GCEP Energy Workshop. - Standford University, CA, 2004.

38. Hofbauer H. Biomass CHP Plant Gtissing - A Success Story. In Expert Meeting on Pyrolysis and Gasification of Biomass and Waste / H. Hofbauer, R. Rauch, K. Bosch et al. - Strasbourg, 2002.

39. Souza-Santos M.L. Solid fuels combustion and gasification: Modeling, simulation, and equipment operations. 2nd edition. - CRC Press, 2007. - 400 p.

40. ГОСТ 2093-82 Топливо твердое. Ситовый метод определения гранулометрического состава. - М. : Гос. комитет СССР по стандартам, 1983. -23 с.

41. Алешина А. С. Газификация твердого топлива: учеб. пособие / А.С. Алешина, В.В. Сергеев. - СПб. : Изд-во Политехи, ун-та, 2010. - 202 с.

42. Crowe С.Т. Multiphase flow handbook. - CRC Press, 2006. - 1128 p.

43. Yang W.-C. Handbook of fluidization and fluid-particle systems. - Marcel Dekker, Inc., 2003. - 850 p.

44. Grace J.R. Handbook of Multiphase Systems / J.R. Grace, G. Hetsroni. -Washington : Hemisphere, 1982.

45. Higman C. Gasification / C. Higman, M. van der Burgt. 2nd edition. -Elsevier, 2008. - 465 p.

46. Basu P. Biomass gasification and pyrolysis: Practical design and theory. -Elsevier, 2010. - 364 p.

47. Gungor A. Modeling the effects of the operational parameters on H2 composition in a biomass fluidized bed gasifier / A. Gungor // International Journal of Hydrogen Energy. - 2011. - № 36. - pp. 6592-6600.

48. Loha С. Performance of fluidized bed steam gasification of biomass -Modeling and experiment / C. Loha, P.K. Chatterjee, H. Chattopadhyay // Energy Conversion and Management. - 2011. - № 52. - pp. 1583-1588.

49. Alvarez Cuenca A. Pressurized Fluidized Bed Combustion / A. Alvarez Cuenca, E.J. Anthony. - Chapman & Hall, 1995. - 603 p.

50. Yang W.-C. Handbook of Fluidization and Fluid-Particle Systems / W.-C. Yang. - New York : Marcel Dekker, Inc., 2003. - 850 p.

51. Spellman F.R. Forest-based biomass energy. Concepts and applications. -CRC Press, 2012. - 468 p.

52. Дешалит Г.И. Расчеты процессов газификации топлива / Г. И. Дешалит.

- Харьков : Изд-во Харьковского ун-та, 1959. - 168 с.

53. Алексеев А.И. Термодинамический анализ реакций в химической технологии : учеб. пособие / А.И. Алексеев, О.В. Кулинич, Л.П. Рамзаева и др.

- СПб : СЗТУ, 2003.- 135 с.

54. Atkins, P.; de Paula, J. Physical Chemistry. - New York : Oxford University Press, 2006. - 1085 p.

55. Киреев B.A Курс физической химии : Учеб. для вузов / В.А. Киреев. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Химия, 1975. - 775 с.

56. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика : Учеб. пособие для вузов / М.Х. Карапетьянц. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Химия, 1975. - 583 с.

57. Исаев С.И. Курс химической термодинамики: Учеб. пособие / С.И. Исаев. - М. : Машиностроение, 1975. - 256 с.

58. ГОСТ Р 52911-2008 Топливо твердое минеральное. Методы определения общей влаги. - М. : Стандартинформ, 2008. - 11 с.

59. Алешина А.С. Тепловые схемы газогенераторных электростанций на растительной биомассе / А.С. Алешина // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2011. - № 2. - С. 99-104.

60. Granatstein, D.L. Case study on Lahden Lampovoima Gasification Project Kymijarvi Power Station, Lahti, Finland / D.L. Granatstein // Task 36. - 2002. - 19 p.

61. Arnavat, M.P. Performance modeling and validation of biomass gasifiers for trigeneration plants: Doctoral Thesis / Maria Puig Arnavat. - Tarragona. : 2011. -227 p.

62. Li, X.T. Biomass gasification in a circulating fluidized bed / X.T. Li, J.R. Grace, C.J. Lim et al. // Biomass and Bioenergy. - 2004. - № 26. - P. 171-193.

63. Wolfesberger U. Tar content and composition in producer gas of fluidized bed gasification and low temperature pyrolysis of straw and wood - Influence of temperature / I. Aigner, U. Wolfesberger, H. Hofbauer // Environmental Progress & Sustainable Energy. - 2009. - pp. 372-379.

64. ГОСТ 31369-2008 Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава. -М.: Стандартинформ, 2009. - 89 с.

65. Larsson A. Assessment of the mass and energy flows in the Chalmers gasifier / A. Larsson, M. Seemann, H. Thunman // Swedish-Finnish Flame Days 2011. -Pitea, 2011.

66. Grobl T. Biomass steam gasification for production of SNG - Process design and sensitivity analysis / T. Grobl, H. Walter, M. Haider // Applied Energy. - 2012. -№97.-pp. 451-461.

67. Wen C.Y. A Generalized Method fro Predicting the Minimum Fluidization Velocity / C.Y. Wen, Y.H. Yu // AIChE Journal. - 1966. - № 12. - P. 176-186.

68. Канторович Б.В. Введение в теорию горения и газификация твердого топлива. - М.: Металлургиздат, 1961. - 355 с.

69. Цанев С.В. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций / С.В. Цанев, В.Д.Буров, А.Н. Ремезов. - М.: Изд-во МЭИ, 2002.584 с.

70. Зысин JI.B. Парогазовые и газотурбинные тепловые электростанции: учеб. пособие. - СПб. : Изд.-во Политехи, ун-та, 2010. - 368 с.

71. Hansen М.Т. Strategy for research, development and demonstration of thermal biomass gasification in Denmark. - Denmark : FORCE Technology, 2011. -170 p.

72. СТО ГАЗПРОМ 2-3.5-051-2006 Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов, 115с.

73. Biomass gasification with preheated air: energy and exergy analysis / R.M. Karamarkovic, V. M. Karamarkovic, A.M. Jovovic et. Al. / Thermal Science. - 2012. - № 2. - pp. 535-550.

74. Schuster G. Biomass steam gasification - An extensive parametric modeling study / G. Schuster, G. Loffler, K. Weigl et al. // Bioresource Technology. - 2001. -№ 77. - pp. 71-79.

75. Алешина A.C. Газогенераторная парогазовая установка с высоконапорным котлом-утилизатором / В.В. Сергеев, А.С. Алешина // Теплоэнергетика. - 2011 - № 3. - С. 68-70.

76. Алешина А.С. Разработка технических предложений по созданию газогенераторной паротурбинной электростанции / В.М. Боровков, В.В. Сергеев, А.С.Алешина // Промышленная энергетика. - 2010. - №4. - С. 50-53.

77. Synthesis gas combustion: fundamentals and applications / ed. by T.C. Lieuwen, V. Yang, R. Yetter. - Boca Raton: CRC Press, 2010. - 403 p.

78. Kopyscinski, J. Production of synthetic natural gas (SNG) from coal and dry biomass - A technology review from 1950 to 2009 / J. Kopyscinski, T.J. Schildhauer, S.M.A Biollaz //Fuel. - 2010. - № 89 (8). - P. 1763-1783.

79. Равдель А.А. Краткий справочник физико-химических величин / К.П. Мищенко, А.А. Равдель. - 7-е изд. - JI. : Химия, 1974. - 200 с.

80. Алешина А.С. Моделирование процесса газификации растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя / С.А. Иванов, А.С. Алешина // Вестник ЗабГУ. - 2013. - № 3. - С. 78-89.

81. Алешина А.С. Современные технологии энергетического использования генераторного газа / А.С. Алешина, В.В. Сергеев // Новое в российской электроэнергетике. - 2013. - № 5. - Режим доступа: http://www.energo-press.info/nre/body/arch/2013/ann2013/5/index.php.