Category Archives: Альтернативные источники энергии и энергосбережение

ИСПОЛЬЗУЕМ ЭНЕРГИЮ БИОМАССЫ

Что такое «биомасса»

Биомасса — это органические вещества, сохранившие в себе энер­гию Солнца, благодаря процессу фотосинтеза.

Источниками топлива из биомассы являются наземная и водная растительность, отходы сельскохозяйственного и лесозаготовитель­ного производства, муниципальные отходы и отходы животновод­ства. Она образуется в ходе работы пищевой цепочки. В первоначаль­ном виде существует в форме растений, затем передается травоядным животным, а если их съедят — то и плотоядным. Человек тоже ест растения и животных.

Биомасса характеризуется способностью к возобновлению, низ­кой ценой, небольшим объемом выбросов, исключением повышения содержания С02 в атмосфере, неэкономичностью транспортировки на большие расстояния и сильной тенденцией образования нагара и шлака при сжигании.

При сгорании биомассы (древесины, высушенной растительности) освобождается накопленная энергия и углекислый газ.

image427Примечание.

На сегодняшний день эта отрасль занимает второе место после гидроэнергии из списка альтернативных источников из-за своей дешевизны и доступности. Она составляет 15% от мировой поставки энергии и до 35%— в развивающихся странах (http:// energyforever. ru).

В принципе, биомасса — это любой материал органического проис­хождения, не только растения и животные, но и экскременты животных или остатки растений, такие как солома. Бумага и целлюлоза, отходы
бойни, органические отходы, растительное масло и этанол — все это биомасса и может быть использовано для производства энергии.

Используются разные методы для превращения этих материалов в жидкий, твердый или газообразный источник энергии. Часто суще­ствует несколько путей превращения биомассы в энергию. Она, напри­мер, может быть сожжена в энергетической установке для получения тепла, переброжена в анаэробном реакторе, чтобы потом получить газ и затем электричество и тепло или может быть преобразована в син­тетический газ или топлива путем термохимической газификации.

Одновременное получение холода, тепла и электроэнергии из биогаза

Достоинства и недостатки технологии

image468 image470Определение.

Когенерация — это высокоэффективное использование первичного источника энергии (биогаза, газа или дизельного топлива) для полу­чения двух форм полезной энергии — тепловой и электрической.

Определение.

Тригенерация — это выработка одновременно трех форм полезной энергии—электричества, тепла, горячей воды, холода и холодной воды.

Система когенерации (рис. 7.12) позволяет использовать то тепло, которое в других случаях просто теряется. При этом снижается потреб­ность в покупной энергии, что способствует уменьшению производ­ственных расходов. Главное преимущество состоит в том, что преоб­разование энергии здесь происходит с большей эффективностью.

Рассмотрим КПД. Любое производство электроэнергии, исполь­зующее технологию сжигания топлива, сопровождается выделением тепла. В газопоршневых агрегатах максимальный КПД по выработке электроэнергии составляет около 40%.

Тепловой КПД таких установок составляет 40—45%. То есть полезно используется только половина высвобождаемой энергии, а другая половина уходит с теплом в окружающую среду.

дизтопливо или газ 100%

БТЭС

Л =37% Л =63%

т

Подпись: дизтопливо или газ 100% БТЭС Л =37% Л =63% т

35,7%} электроэнергия 53,8%^ г

Подпись: 35,7%} электроэнергия 53,8%^ г

9,2%j^ 1,3% Потери 10,5%

► полезное тепло

Подпись: ► полезное тепло
Подпись: 9,2%j^ 1,3% Потери 10,5%

Ситуация меняется, если использовать технологию когенерации и. тригенерации. Когенерационная установка, одновременно с производ­ством электроэнергии полезно утилизирует теплоту двигателя, произ­водя горячую воду или пар. Это резко повышает общий КПД установки. В некоторых случаях он достигает 90%. Отношение электрической

Рис 7.72. Распределение потоков энергии при работе когенерационной установки

мощности к тепловой составляет 1:1,2. Тригенерация. Использование технологии тригенерации позволяет сохранить высокий КПД кругло­годично. Например, летом отопление не требуется, но необходимо кон­диционирование жилых помещений, офисов, больниц. В промышлен­ности широко используется холодная вода и холод.

Недостатком когенераторов является только ограниченная мощ­ность до 3 МВт для одной машины. Средний промышленный потре­битель в России имеет установленную мощность в 1—2 МВт. При необходимости могут быть установлены несколько параллельно рабо­тающих когенераторов.

Прямое преобразование тепловой энергии

Схема ОТЭС на термоэлектрических преобразователях показана на рис. 5.13.

В основе ее действия — явление Зеебека, заключающееся в возник­новении разности потенциалов в электрической цепи, составленной из материалов с различной концентрацией носителей заряда, места соединений которых нагреты до разных температур.

Действие такой системы полностью описывается законами термодина­мики, справедливыми для обычных ОТЭС. КПД такого преобразователя, выполненного на полупроводниковых элементах, достигает 10 %. Это зна­чительно больше, чем у систем, работающих по циклу Ренкина и Клода.

Соединительные Изолятор Поверхностное Полупроводниковые шины изолирующее элементы с п — и р —

покрытие проводимостью

6 в

Рис. 5.13. Схема ОТЭС с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую: а — устройство отдельного блока; б, в — варианты устройства термоэлектрического преобразователя

Подпись: Соединительные Изолятор Поверхностное Полупроводниковые шины изолирующее элементы с п - и р - покрытие проводимостью 6 в Рис. 5.13. Схема ОТЭС с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую: а — устройство отдельного блока; б, в — варианты устройства термоэлектрического преобразователя

Кроме того, в системах таких ОТЭС к минимуму могут быть све­дены потери на собственные нужды станции. Величина термо-ЭДС для полупроводниковых пар может достигать нескольких милливольт на

градус (для металлических термопар они примерно в 1000 раз ниже). Например, постоянная Зеебека для кристаллов теллурида висмута с п — и р-проводимостью равна 3,14×10"4 В/К.

Другое достоинство полупроводниковых систем — возможность обеспечения достаточно высокой теплоизоляции между нагревателем и холодильником, что сильно влияет на КПД систем.

К недостаткам таких систем относятся достаточно высокая стои­мость материалов, из которых изготовляются элементы, и необходи­мость изолировать спаи от непосредственного контакта с морской водой. Происходит шунтирование через воду соседних элементов, обладающих достаточно высоким собственным сопротивлением, и, следовательно, снижение мощности, выдаваемой в цепь нагрузки. В свою очередь, изолирование спаев приводит к удорожанию преоб­разователей и ухудшению их показателей. Работы, выполненные груп­пой исследователей из университета Осаки (Япония), показывают, что при отсутствии изолятора в несколько раз увеличивается съем полез­ной мощности. Однако необходимо иметь в виду, что в опытах япон­ских исследователей в качестве носителя энергии использовалась не сама морская вода, а фторуглеродистые соединения.

ОТЭС, созданные на описанном принципе, вероятно, можно при­менить для обеспечения электроэнергией комплексов подводной добычи полезных ископаемых на океанском дне.

Технология сухой перегонки

За исключением производства высокоценного древесного угля, используемого как в качестве топлива, так и для других целей, сухая перегонка биомассы в промышленном масштабе не используется в развитых странах. Древесный уголь обычно получают путем нагрева­ния древесины до 350 °С в пиролитическом реакторе. Выход состав­ляет около 35% топлива с энергоемкостью примерно 29 ГДж/т, то есть сохраняется около 50% энергии древесины.

Ниже даются комментарии по другим предложенным процессам. В одном из процессов используется пиролиз при 500—600 °С и давлении 20 бар с получением синтеза газа. Наконец, быстрый пиролиз сухой биомассы при 800 °С ведет к образованию олефинов, которые могут быть полимеризованы в автомобильный бензин (его заменитель).

В «западном» процессе (ранее процесс Гаррота) сырье должно быть высушено и тонко размолото. Теплота, необходимая для осуществле­ния пиролиза, получается в результате реакции. Газы удаляются из угля в циклонном сепараторе до очистки от жидкостей и остающихся твердых частиц, а затем уголь и газы возвращаются в пиролизатор. Схематическая диаграмма этого процесса показана на рис. 7.4.

В целях максимизации выхода жидкости время пиролиза сокраща­ется до нескольких секунд. Выход пиролитического масла составляет около 40% в расчете на сухое сырье. Пиролитическое масло не смешива­ется с топливной нефтью, имеет коррозионные свойства, аналогичные свойствам уксусной кислоты, и может храниться только в течение при­мерно двух недель вследствие продолжающихся химических реакций.

Для использования этого масла в качестве топлива необходимо специальное оборудование. Теплотворная способность пиролитиче­ского масла составляет около 53% теплотворной способности топлив­ной нефти (по массе). Выход угля составляет от 20 до 50%,содержание

Биомасса Биомасса

image439

газы

Рис. 7.4. Пиролиз биомассы

золы в угле до 50%. Газы имеют низкую теплотворную способность и содержат до 65% двуокиси углерода и до 8% сероводорода.

Свойства пиролитического масла Углерод — 57,5%. Водород — 7,6%. Кислород — 33,4%. Энергоемкость — 24 ГДж/т. Плотность — 1,3 г/см3.

В ходе процесса древесные стружки проходят через печь с продук­тами реакции. В качестве катализатора добавляется древесная зола. Газы, жидкости и уголь газифицируются с помощью пара, присутству­ющего в древесине. Этот процесс считается авто термическим вслед­ствие экзотермического характера разложения древесины и переноса тепла от горячих продуктов в систему.

Третий процесс включает быструю паровую газификацию биомассы с образованием смеси олефиновых углеводородов. Высушенную био­массу размалывают в муку, насыщают паром и остаточными газами полимеризационного реактора и нагревают до 800 °С.

Эндотермическая реакция поддерживается путем сжигания пиролитического угля (побочного продукта) и отходящих газов. Образовавшиеся газы содержат около 4% по массе этилена, полиме — ризующегося до высших углеводородов при давлении около 56 кг/см3 и температуре 500 °С. Однако побочные продукты не обеспечивают достаточного количества теплоты для протекания процесса, что вызывает необходимость сжигания дополнительного количества дре­весины. Выход автомобильного бензина и масла определяется терми­ческой эффективностью 11,9% в расчете на сухое древесное сырье.

Геотермальные тепловые насосы

Что такое низкопотенциальная энергия Земли

Низкопотенциальная энергия Земли (НГР) — это тепло грунта, грунтовых вод и поверхностных водоемов, аккумулированная в поверхностных слоях земной коры.

Эта энергия может с успехом использоваться для обеспечения тепло — и хладоснабжения (кондиционирования), горячего водоснаб­жения зданий и сооружений всех типов, а также энергоснабжения технологических процессов (www. cleandex. ru).

Технология их освоения заключается в использовании систем извлечения энергии, ее обработки и доставки теплоносителя к потре­бителю. Главным компонентом подобных систем являются геотер­мальные тепловые насосы. Пример использования теплового насоса в доме приведен на рис. 6.6.

image420

Рис. 6.6. Пример использования теплового насоса в доме

0

Определение.

Геотермальные тепловые насосы (ГТН) — это устройства, осу­ществляющие обратный термодинамический цикл, благодаря чему низкопотенциальная энергия переносится на более высокий уровень.

Идея теплового насоса высказана полтора века назад британским физиком Уильямом Томсоном (более известный как лорд Кельвин). Это придуманное им устройство он назвал «умножителем тепла».

Помимо геотермального тепла, источником энергии для тепловых насосов может служить тепло сточных и оборотных вод, что позво­ляет параллельно решать проблему эксплуатации вторичных энерго­носителей.

На сегодняшний день используются:

♦ парокомпрессионные геотермальные тепловые насосы (ПТН), работающие на хладонах;

♦ адбсорционные геотермальные тепловые насосы (АТН), в кото­рых рабочими веществами выступают вода и водный раствор бромистого лития.

Н

Примечание.

Однако, в связи с меньшей эффективностью и сложностью кон­струкции АТН не получили распространения.

Технология получения биодизельного топлива «ТЕКМАШ»

Особенности технологии

Уникальность технологии «ТЕКМАШ» основывается на гидроди­намической обработке компонентов реакции в виде растительного масла и метилового спирта, что приводит к интенсификации проте­кания реакции трансэтерификации — основной реакции получения биодизельного топлива (http://new. tekmash. ua).

Увеличение полноты протекания реакции происходит:

♦ во-первых, за счет гидромеханического воздействия на молеку­лярном уровне на компоненты реакции;

♦ во-вторых, за счет эффективного перемешивания среды, что обеспечивает транспортировку метилового спирта и гидрооки­си калия или натрия в требуемой пропорции в любую область прохождения реакции.

В

Примечание.

Это полностью исключает попадание в биодизельное топливо метилового спирта либо растительного масла, не вступивших в реакцию.

Интенсификация процесса протекания реакции происходит за счет кавитационного воздействия на компоненты реакции в специально спроектированных неразрушаемых насадках.

Известно, что при кавитационном воздействии на обрабатываемую среду, давление и температура в локальной зоне воздействия повы­шаются до тысяч градусов и атмосфер. При таких условиях реакция трансэтерификации происходит практически мгновенно и при мини­мальном энергопотреблении.

Для эффективного перемешивания компонентов реакции исполь­зуется специальная технология «ТЕКМАШ» и оборудование в виде струйно-вихревых гидродинамических нагревателей типа ТЕК-БД.

В выпускаемых компанией «ТЕКМАШ» замкнутых гидродинами­ческих аппаратах полностью отсутствуют застойные зоны, что обеспе­чивает 100%-ую полноту прохождения реакции трансэтерификации.

Соответствие стандарту

Использование подхода «ТЕКМАШ» позволило при получении биодизеля осуществить основную реакцию этерификации с макси­мальной полнотой. Это дало возможность вписаться в американский стандарт качества биодизельного топлива ASTM, получив при этом:

♦ минимальное количество отходов, требующих утилизации (не более 2 % от массы растительного масла);

♦ минимальное энергопотребление (не более 10—20 кВт-ч) на 1 тонну произведенного биодизельного топлива.

Для сравнения, при производстве биодизельного топлива по клас­сической технологии с применением нагрева с помощью электрокотла энергопотребление для получения 1 тонны биодизеля лежит в преде­лах 50—100 кВт-ч, т. е. практически в 3 раза больше, чем по технологии «ТЕКМАШ».

Сравнительная таблица (табл. 7.5) использования технологии «ТЕКМАШ» и классической технологии получения биодизельного топлива (из расчета производительности одна тонна в час).

Сравнительная таблица технологий Таблица 7.5

Параметры

Классическая

технология

Технология «ТЕКМАШ»

Удельные энергозатраты на 1 т масла, кВт-ч

50—60

10—15

Полнота прохождения реакции, %

92—96

97—99

Количество метилового спирта, % от масла

14—20

14—18

Необходимая площадь, не более, м2

150—200

25—40

Прямое сжигание биомассы

Сжигание на воздухе

Простейшим методом получения полезной энергии из сухой био­массы является ее сжигание на воздухе. Теплота реакции составляет от 16 до 24 ГДж/т абсолютно сухой биомассы, в зависимости от ее типа. Если количество кислорода недостаточно для полного окисления горючего материала, тогда происходит образование углерода, оксида углерода, углеводородов и других газов, а теплота реакции снижается. Азот и другие элементы, присутствующие в биомассе, превращаются в газообразные продукты и золу (http://www. bio-energetics. ru).

image429Примечание.

Присутствие воды в биомассе не снижает термодинамического выхода тепла, однако практическая эффективность реакции сни­жается вследствие необходимости нагрева воды и ее испарения при температуре сжигания. Содержание воды более 30% не дает возможности прямого сжигания биомассы, поэтому материал дол­жен быть высушен или же к нему следует добавить топливо.

Вода также снижает температуру пламени и скорость сжигания. Однако использование печей с псевдо сжиженным слоем материала позволяет проводить сжигание при содержании воды до 55%.

Были предложены регенеративные печи, повторно использующие тепло испарившейся воды и газообразных продуктов сгорания; в этих условиях теоретически возможно сжигание материалов, насыщен­
ных влагой. Сжигание в соответствующих камерах сгорания может явиться одним из наиболее эффективных методов использования энергетического потенциала биомассы.

В печах прямого нагрева и паровых котлах использование тепла составляет 85%, однако многие установки на практике являются зна­чительно менее эффективными.

Особенности установки и использования

Когенераторы легко перевозить и устанавливать. Они позволяют решить острый вопрос неравномерного суточного потребления элек­троэнергии, неразрешимый для крупных генерирующих установок. Действительно, для когенератора, линейная зависимость потребле­ния топлива имеет место, начиная с 15—20% номинальной мощности.. Секционируя (пакетируя) общую мощность на 4—8 блоков, работаю­щих параллельно, появляется возможность работы с 1,5—4% до 100% номинальной нагрузки при расчетном удельном потреблении топлива.

При отсутствии нагрузки невостребованные когенераторы оста­навливаются’, на этом в значительной степени экономится моторесурс первичных двигателей.

Использование энергии океанских течений

Механическая мощность, которую можно извлечь из океанского течения, определяется тем же соотношением, которое используется для оценки этой величины в ветроэнергетике. Коэффициент преобра­зования энергии, зависящий от типа турбины, для выполнения при­ближенных расчетов можно принять равным 0,6 для свободно вра­щающегося рабочего колеса и 0,75 для того же колеса в насадке.

Строительство крупных ветряных турбин (диаметром до 200 м) практически невозможно из-за ограничений, связанных с прочно­стью материалов и массовыми характеристиками подобных устройств (http://renewables. ru/).

Для турбин, работающих в морской среде, массовые ограничения менее существенны из-за действия на элементы конструкций силы

Архимеда. Повышенная плотность воды позволяет, кроме того, умень­шить столь существенное для воздушных турбин воздействие вибра­ций, вызывающих усталостное разрушение материалов.

Важное достоинство океанских течений в качестве источников энер­гии по сравнению с ветровыми потоками — отсутствие резких измене­ний скорости (сравните с изменениями скорости при порывах ветра, при ураганах и т. п.). При достаточном заглублении в толщу воды тур­бины ОГЭС надежно защищены от волн и штормов на поверхности.

Для эффективного использования течений в энергетике необхо­димо, чтобы они обладали определенными характеристиками. В част­ности, требуются:

♦ достаточно высокие скорости потоков;

♦ устойчивость по скорости и направлению;

♦ удобная для строительства и обслуживания география дна и по­бережья.

Удаленность от побережья влечет удорожание транспортировки энергии и обслуживания этих станций, как, впрочем, и любых других. Большие глубины требуют увеличения затрат на сооружение и обслу­живание якорных систем, малые — создают помехи судоходству.

Именно географические факторы не позволяют сейчас говорить о строительстве ОГЭС в открытом океане, где несут свои воды наиболее мощные течения. При средних и малых глубинах, особенно в местах образования приливных течений, важную роль играет топография дна.

В качестве недостатков преобразователей энергии океанских тече­ний следует отметить необходимость создавать и обслуживать гигант­ские конструкции в морской воде, подверженность этих конструкций обрастанию и коррозии, трудности передачи энергии.

По аналогии с ВЭУ, существующие преобразователи энергии тече­ний можно условно* разделить на две группы. К первой целесообразно отнести те из них, в основу которых положен принцип преобразова­ния скоростного напора во вращательное движение турбин. Ко вто­рой, менее многочисленной, группе относят преобразователи, осно­ванные на других физических принципах (объемные насосы, упругие преобразователи и др.).

Для характеристики схем установки преобразователей можно выде­лить две основные схемы — сооружений, закрепляемых на морском дне, и сооружений, плавающих в толще воды и заякоренных к дну.

Родоначальником устройств первой группы по праву считают водяное колесо (рис. 5.14, а). В совершенствовании водяного колеса

в

г

Рис. 5,14, Эволюция водяного колеса: а — колесо-прототип; б—ленточное колесо на плавучем основании; в —ленточное колесо в толще потока; г—ленточное колесо со складными лопастями

image388

наблюдаются две основные тенденции. Одна — собственно улучшение показателей колеса (за счет оптимизации конструкции ферм, лопа­стей, механизмов передачи энергии, расположения по отношению к потоку, применения современных материалов и т. п.), другая — прин­ципиальное изменение представлений о колесе.

Ленточное колесо (рис. 5.14, б) оказывается более компактным, тре­бует меньше материалов, менее подвержено воздействию атмосферы. Подобное устройство может быть установлено в потоке на понтонах с таким расчетом, чтобы нижние лопасти входили в воду, а верхние оставались «сухими».

Эффективность преобразования скоростного напора повышается за счет того, что сразу несколько лопастей оказываются под воздей­ствием потока. Однако простое увеличение числа лопастей ленточного колеса не приведет к существенному увеличению момента на валах.

На базе ленточного колеса созданы устройства, полностью погру­жаемые в толщу потоков (рис. 5.14, в, г). Для таких устройств пред­лагается несколько способов уменьшения сопротивления движению ленты во время холостого хода, например:

♦ сооружение воздушной камеры над колесом;

♦ применение различных вариантов механизмов складывания ло­пастей.

Наибольшие надежды гидроэнергетики, занимающиеся разработ­кой преобразователей энергетики океанских течений, связывают с
агрегатами, с помощью которых могут быть получены значительные единичные мощности.

В качестве вариантов таких устройств рассматриваются рабо­чее колесо в виде свободного пропеллера, пропеллера в насадке, водяной аналог турбины Дарье, системы с управляемым крылом (рис. 5.15, а—в). Во всех этих конструкциях, так же как и у перспек­тивных ветряных турбин, главный преобразующий элемент — кры­ловой профиль, обтекание которого потоком создает гидродинамиче­скую силу, заставляющую турбины вращаться.

Наилучшими показателями обладает турбина, выполненная в виде рабочего колеса с горизонтальной осью в насадке. Это объясняется тем, что такое рабочее колесо меньше возмущает поток, не так сильно, как свободное, вовлекая жидкость во вращательное движение.

Насадок как бы отделяет возмущенную часть потока от невозму­щенной и в то же время обеспечивает некоторую концентрацию энер­гии. Форму насадка выбирают из такого расчета, чтобы обеспечить плавное безотрывное течение потока на подходе к турбине, сделать всю систему устойчивой на потоке, максимально снизить завихрен­ность потока на выходе из нее.

Рис. 5.15. Варианты схем перспективных турбин для ОГЭС: а — свободный ротор; б—ротор в насадке; в—ротор, устанавливаемый поперек потока

image391

Увеличения мощности одного такого агрегата можно достигнуть за счет удлинения крыла. По сравнению с ветряными преобразовате­лями океанские турбины в этом плане имеют преимущество: крити­ческий размер крыла, при котором в нем достигается предел прочно­сти материалов для такой турбины выше.

Но есть ограничения и в воде: при слишком большой длине крыла на смену изгибающим моментам, создаваемым под воздействием силы тяжести, приходят моменты, создаваемые силой давления потока.

Другое ограничение диаметра рабочего колеса связано с техноло­гическими трудностями при постройке и установке столь громоздких сооружений в океане. Специалисты сходятся во мнении, что диаметр турбин в насадках вряд ли превысит 200 м (по габаритам подобное сооружение напоминает крытый стадион на 20 тысяч зрителей). Накопленный к настоящему времени опыт строительства эксплуата­ционных платформ для добычи нефти и газа водоизмещением в сотни тысяч тонн показывает, что такие объекты могут быть созданы.

Объемный насос. Рассмотрим преобразователи энергии потоков, относящиеся по нашей классификации ко второй группе, и, прежде всего, устройства типа объемного насоса. На рис. 5.16 изображена одна из схем такого устройства, в основе которого — неподвижно закрепленное в потоке сопло Вентури.

В пережатом сечении сопла из-за увеличения скорости жидкости происходит падение статического давления, которое может быть использовано, например, для засасывания воздуха с поверхности.

В выходном сечении уже сжатый воздух вытесняется из потока в напорную камеру, откуда поступает в воздуховод турбины, соединенной с электрогенератором. При умеренных степенях пережатия потока работа такого устройства может быть описана с помощью уравнения Бернулли.

Производительность такого насоса зависит от расхода жидкости через сечение насоса и может быть доведена примерно до 20 % объем­ного расхода. Эжекционные свойства сильно зависят от способа ввода в поток подсасываемого газа.

image393

Рис. 5.1 б. Схема объемного насоса

Перечень различных вариантов преобразователей можно про­должить, но важно отметить, что со временем могут быть открыты как более эффективные способы преобразования энергии потоков в океане, так и новые гидродинамические явления, которые потребуют принципиально новых разработок.

Уже сейчас можно обратить внимание:

♦ на энергию океанских противотечений, скрытых толщей поверх­ностных вод и часто лишь достаточно тонкими пограничными слоями отделенных от поверхностных;

♦ на энергию различных вихрей, возникающих в открытом океане под воздействием метеорологических возмущений и крупномас­штабной гидродинамической неустойчивости в океанах.

Известны даже постоянно действующие вихри. Один из них нахо­дится в 400 км от Огасавары (Япония) в Тихом океане. Он представ­ляет собой водоворот диаметром около 200 км, поднимающийся с глубины 3 км почти до самой поверхности. Примечательна одна из особенностей водоворота — примерно через каждые 100 дней он изменяет направление вращения на обратное. По оценкам японских ученых удельные энергетические характеристики этого водоворота значительно выше, чем у ряда океанских течений.

Окислительная газификация

Газификация биомассы кислородом дает газ средней энергоемко­сти, содержащий в основном оксид углерода и водород. Аналогичная реакция происходит на воздухе, но образующиеся газы разбавляются азотом, снижающим теплотворную способность. Химические процесс газификации представляет собой сочетание химического процесса сжигания с некоторыми “реакциями пиролиза, описанными в преды­дущем разделе. Уголь, полученный в результате пиролиза, реагирует с паром или диоксидом углерода с образованием синтез газа.

Пиролитеческие масла претерпевают аналогичные реакции. При температуре выше 1000 °С единственно стабильными молекулами топливного газа являются молекулы СО и Н2. При более низких тем­пературах стабильны молекулы этилена, метана и другие молекулы с небольшим весом.

image441

Рис. 7.5. Газификация способом нисходящего и восходящего токов

Газификаторы классифицируют следующим образом: газифика­торы восходящего тока, нисходящего тока, кипящего слоя и взвешен­ного потока. Схематические диаграммы газификаторов восходящего и нисходящего токов показаны на рис. 7.5.

Последний тип широко использовался в перцод второй мировой войны на транспортных средствах, трейлерах и небольших силовых установках. Недавно газификаторы, работающие на угле, использова­лись на Филиппинах для различных форм транспорта. Такие газифи­каторы нуждаются в постоянном уходе и внимательном отношении при запуске, регулировании и техническом обслуживании.

Воздушные газификаторы нуждаются в постоянном уходе и внима­тельном отношении при запуске, регулировании и техническом обслу­живании. Воздушные газификаторы представляются как первые био — топливные системы будущего для замены существующих бойлеров и для обеспечения процессов необходимой теплотой с использованием отходов отраслей промышленности, перерабатывающих биомассу, например продовольствие и бумагу. Состав типичных газов, получен­ных с использованием кислородного газификатора, дает возможность химического их превращения, например в метанол и аммиак.