Опилки (стружка) или щепа засыпаются в бункер, оборудован­ный «ворушителями», которые предотвращают «налипание» сырья, и далее поступают в шнековый транспортер. Он работает в автомати­ческом режиме «подача-пауза» в соответствии с заданной на контрол­лере программой (подробности см. на http://kes. ucoz. ua).

Шнек осуществляет дозированную подачу топлива в газогенера­тор, в котором происходит процесс газификации, т. е. процесс прак­тически полного превращения топлива в горючие газы (остаточная зольность менее 0,5%).

Дальнейшая реакция между углеродом и кислородом воздуха обе­спечивает температуру, достаточную для образования окиси угле­рода — главного горючего компонента вырабатываемого газа. Смолы и масла разлагаются на газы, которые содержат водород, реализуется принцип «чистой трубы».

Факел горящего газа направляется в камеру сгорания котла, в кото­ром происходит нагрев воды. Обрезки и кусковые отходы сжигаются непосредственно в топке котла. Контроллер — программатор обеспе­чивает поддержание и регулировку температуры теплоносителя с точ­ностью ± 1 град. Циркуляция воды в системе обеспечивается насосом.

В качестве преобразователей тепловой энергии геотермального теплоносителя в техническую работу в настоящее время могут исполь­зоваться паротурбинные и турбокомпрессорные энергоустановки. Каждая энергоустановка имеет как ряд преимуществ, так недостат­ков, которые будут рассмотрены ниже (отмечает Дорош И. А. на www. renewable. com. ua).

При прямой схеме геотермальный теплоноситель в виде пара из Скважины направляется по трубам непосредственно в турбину. После
турбины сконденсировавшаяся вода и не сконденсировавшийся пар идут для теплофикации.

При непрямой схеме производится предварительная очистка пара от агрессивных (сильно коррозирующих) газов.

При смешанной схеме неочищенный природный пар поступает в турбину, а затем из сконденсировавшейся воды удаляются не раство­рившиеся в ней газы.

При добыче геотермального теплоносителя в жидком виде (гидро­термы), паротурбинные установки выполняются:

♦ одноконтурными;

♦ двухконтурными.

В одноконтурных установках, выполняемых по закрытой и откры­той (с противодавлением) схемам, рабочим телом турбины служит пар. Он получается непосредственно из геотермального теплоноси­теля путем его расширения в специальных расширителях — сепара­торах. Они еще называются парогенераторами.

При заданных параметрах геотермального теплоносителя одно­контурные паротурбинные установки позволяют получать рабочее тело — пар более высоких параметров, чем в двухконтурных установ­ках. При этом уменьшаются капитальные затраты и увеличивается удельная мощность — турбины (мощность, отнесенная к единице рас­хода геотермального теплоносителя). Принципиальная схема уста­новки изображена на рис. 6.2.

При работе установки геотермальный теплоноситель, как правило, в виде недогретой воды при температур Т и давлении Р из эксплуа­тационной скважины направляется в грязеотделитель (на схеме не

отмечен), в котором отделяются и сбрасываются посторонние меха­нические примеси.

Пройдя далее через систему электромагнитной защиты от соле — отложения, геотермальный теплоноситель поступает в дегазатор, который состоит из двух ступеней. В первой ступени поддержива­ется такое давление, при котором из геотермальной воды выделяются только нерастворенные газы, в том числе и углекислый газ, удаляемые из дегазатор через сбросной клапан в атмосферу или для промыш­ленного использования. Так как нерастворенный углекислый газ не оказывает влияния на углекислотное равновесие, то в первой ступени дегазатора выделения солей не наблюдается.

После первой ступени дегазатора геотермальная вод направляется во вторую ступень, где за счет снижения давления из воды выделя­ются растворенный газ и соли кальция. Давление во второй ступени дегазатора поддерживается таким, чтобы из воды выделялась боль­шая часть солей кальция, в частности для Каясулинского месторожде­ния оно принято около 0,71 МПа. Выделяющиеся соли вместе с водой поступают в осветлитель, где за счет специально организованного движения потока они отделяются, оседают на дно и в дальнейшем уда­ляются из цикла системой шламоудаления. Осветленная вода пода­ется в парогенератор, где расширяется в изоэнтальпийном процессе до давления Рр и температуры Тр. В результате этого часть ее превра­щается в пар.

Здесь же, в парогенераторе, производится разделение теплоноси­теля на жидкую и парообразную фазы. Жидкость поступает к насосу и накачивается в нагнетательную скважину, а пар подается в турбину. При этом, чем выше степень сепарации в парогенераторе, тем ближе получаемый пар к сухому насыщенному пару.

В турбине пар расширяется в политропном процессе, преобра­зуя свою потенциальную энергию в техническую работу, которая с помощью электрогенератора преобразуется в. электроэнергию. Полученная после турбины пароводяная смесь поступает в конденса­тор, где конденсируется в изотермическом процессе за счет передачи теплоты охлаждающей воде, которая подается насосом из градирни. Образовавшаяся при этом вода удаляется из конденсатора насосом и подается либо в нагнетательную скважину, либо используется для других целей.

Несмотря на большой прогресс и положительные результаты в решении проблемы солеотложения на поверхностях теплообмен — ного оборудования и трубопроводах геотермального теплоносителя, пока еще нет четких отработанных технологий его использования в одноконтурных паротурбинных энергоустановках. В этой связи пред­почтительны двухконтурные паротурбинные установки, которые лишены этого недостатка. Правда, использование двухконтурных паротурбинных установок снижает параметры пара рабочего тела на входе в турбину, что ведет к снижению удельной мощности и КПД, существенно увеличивая капитальные затраты и расходы на эксплуа­тацию ГеоТЭС.

В анаэробных условиях моносахариды могут быть превращены в спирт с помощью различных микроорганизмов. Выход спирта при превращении гексоз с участием дрожжей рода Saccharomyces состав­ляет при благоприятных условиях до 90% от теоретической стехиоме­трии реакции: С6Н1206 = 2С2Н5ОН + 2С02.

Однако здесь может образовываться ряд других продуктов, осо­бенно при высоких значениях pH, как это показано в табл. 7.2.

Если реакция доходит до конца, превращение ферментируемых сахаров может быть 100%-ным. Если концентрация спирта достигает ингибиторного уровня (8—10%), превращение может быть неполным. Рост дрожжей становится ограниченным вследствие низкого обеспе­чения энергией в ходе реакции; таким образом, образовавшийся спирт препятствует увеличению калорийности субстрата.

Многие другие организмы, включая другие виды грибов, бактерий и зеленых растений, могут в анаэробных условиях превращать сахара в спирт, причем некоторые организмы осуществляют эти превраще­ния с высокой эффективностью.

Однако выход спирта часто бывает значительно меньше, чем при участии дрожжей. При этом происходит образование большого коли­чества других продуктов, таких как ацетаты, лактаты и глицерол.

Некоторые микроорганизмы, разлагающие целлюлозу, могут соче­тать оба процесса гидролиза и ферментации. Такие реакции проте­кают медленно, и выход спирта является низким.

Продуктивность спиртового брожения является высокой по срав­нению с продуктивностью многих биологических реакций, но низкой по сравнению с продуктивностью реакций, протекающих в среде син­тез газа, используемых для получения больших объемов химических.

Биологические катализаторы (дрожжи) также менее эффективны, чем химические, эти наблюдения важны при сравнении стоимости химических и биологических процессов.

В своей простейшей форме ферментация осуществляется парти­ями в сосудах вместимостью от 200 до 1000 м3. Микробная «закваска» готовится заранее в неполных аэробных условиях с использованием того же субстрата, что и для ферментации.

Реакция ферментации в разбавленном растворе сахара. За послед­ние годы был использован ряд новых типов ферментатаров, включая ферментаторы непрерывного действия и типа клеточной рециркуля­ции. Некоторые из этих ферментаторов используются в промышлен­ности, особенно для производства этилового спирта.

Периодическая ферментация предпочтительна при производстве спиртных напитков, а также в большинстве случаев производства этилового спирта, так как технология периодического производства относительно проста, не требует тщательного контроля, как при непрерывном типе производства.

При слишком большой разнице между температурой на улице и в доме, тепловой насос теряет эффективность (предел применимости в системах отопления домов за счет откачки тепла от наружного воз­духа — около -15…-20 °С). Для решения этой проблемы применя­ются системы откачки тепла из грунта либо грунтовых вод. Для этого в грунте ниже точки промерзания укладываются трубы, в которых циркулирует теплоноситель, либо (в случае обильных грунтовых вод) через тейлонасосное оборудование прокачиваются грунтовые воды.

Идет непрерывное накопление изношенных шин, в основном с металлокордом, а перерабатывается всего лишь около 20% от их числа. Изношенные шины представляют собой самую крупнотоннажную продукцию полимеросодержащих отходов, практически не подвер­женных природному разложению. Поэтому переработка и вторичное использование вышедших из эксплуатации шин имеют важное эконо­мическое и экологическое значение (www. mazut. net).

Шины и пластмассы представляют собой ценное полимерное сырье: в 1 т шин содержится около 700 кг резины, которая может быть повторно использована для производства топлива, резинотехнических изделий и материалов строительного назначения. В то же время, если сжечь 1 тонну изношенных шин, то в атмосферу выделяется 270 кг сажи и 450 кг токсичных газов.

Производство состоит из участков:

♦ склад сырья (изношенные автопокрышки и пластмасс);

♦ участок подготовки сырья (разделка шин на куски);

♦ участок переработки автопокрышек и пластмасс;

♦ склады готовой продукции: склад жидкого топлива, склад тех­нического углерода, участок складирования металлолома (ме — таллокорд).

Исходное сырье собирается и свозится автотранспортом на склад сырья. Далее авторезина осматривается на предмет наличия в ней металлических дисков, колец и направляется на разделку. После раз­делки измельченное сырье подается в приемный бункер реактора.

Сырье в реакторе подвергается разложению при температуре при­мерно 450 °С, в процессе которого получаются полупродукты: газ, жидкотопливная фракция, углеродсодержащий остаток и метал — локорд. Газ частично возвращается в топку реактора для поддержа­ния процесса. Оставшаяся часть газа выбрасывается через трубу (по

внешнему виду и количеству газа на выходе сравнима с выхлопами грузовика).

Углеродсодержащий остаток после гашения и охлаждения подвер­гается магнитной сепарации (или просеивается через сито) с целью отделения проволоки металлокорда.

Через загрузочный бункер (рис. 7.10) в основную колонну загру­жаются нарезанные автошины. Затем поджигаются в нижней части колонны. При этом загрузочный бункер и отсек выгрузки закрыты.

Вся резина прогревается, но не горит (за исключением нижней части, которая тлеет). С помощью дымососа углеводородные фрак­ции, выделяемые при нагреве резины, высасываются дымососом из основной колонны через циклон с сепаратором, колонну 1 и колонну 2. В колоннах 1 и 2 углеводородные фракции охлаждаются и конденсиру­ются, превращаясь в жидкое пиролизное топливо. Те фракции, кото­рые не конденсировались, в качестве газа направляются частично в основную колонну, а частично на выброс. Вода для охлаждения явля­ется оборотной и используется повторно.

Энергия морских волн в природе представлена в наиболее скон­центрированном виде. Среднегодовые показатели энергии на один метр волнового фронта Северного моря составляет 90 кВт, а Черного моря — 40 кВт.

Волновая станция (рис. 5.7) обладает следующими преимуществами:

♦ содержит гибкую энергопоглащающую систему, которая непре­рывно изменят свои параметры под воздействием набегающих морских волн широкого диапазона длин и амплитуд, что опреде­ляет КПД станции до 80%;

♦ имеетнизкийуровеньудель- ных капитальных затрат —

2500—3500$ на 1 кВт/час производительности, что ниже этого показателя для существующих волновых электростанций;

♦ имеет низкую себестои­мость производимой элек­троэнергии— 0,005$ за Рис. 5.7. Волновая электростанция

один кВт/час;

♦ представляет собой модульную конструкцию и может проекти­роваться требуемой производительности;

♦ производительность одного модуля, лежит в пределах от 0,1 МВт до 1 МВт, и зависит от энергетического потенциала акватории и размеров модуля;

♦ станция имеет высокую стойкость в штормующем море, что обе­спечивается проницаемостью конструкции для морских волн и ее способностью погружаться на необходимую глубину;

♦ станция мобильна и может быть отбуксирована в любой участок акватории.

Для постановки волновых станций такого типа на производство на сегодняшний день по заданию и при участии НПФ «Крок-1» про­ведены следующие работы (http://energetika. biz. ua/):

♦ изготовлен и испытан макет станции в масштабе 1:10;

♦ испытания проводились в волновом бассейне института гидро­механики НАН Украины и в натурных условиях Киевского во­дохранилища.

В настоящее время для теплоснабжения зданий и сооружений, получе­ния горячей воды для технологических нужд, получения пара и горячего воздуха для различных технологических процессов применяются водо­грейные котлы, паровые котлы и теплогенераторы, в основном использу­ющие дорогостоящие электроэнергию, каменный уголь, нефтепродукты и природный газ. В то же время имеются значительные запасы топливосо­держащих бросовых материалов и низкокачественного топлива (отходы лесозаготовительного, деревообрабатывающего, гидролизного, сельско­хозяйственного и других производств, торф, сланцы, бытовые отходы).

Газогенераторы позволяют утилизировать многие из указанных материалов, которые до сих пор используются в несущественных объемах. Их хозяйское, рациональное применение может приве­сти к весьма значительной экономии угля, электроэнергии, жидкого топлива, природного газа.

Широкое внедрение газогенераторов позволяет одновременно содействовать разрешению и не менее важной задачи экологического плана — очистке значительной территорий от указанных отходов.

Примечание.

Газогенераторы могут работать с различным отопительным обо­рудованием. При этом они должны соответствовать друг другу по мощности (±30%).

При выборе типоразмера газогенератора для системы отопления можно исходить из следующих норм:

♦ для отопления помещений с высотой потолков до 3 м на каждые Юм2 требуется 1 кВт тепловой мощности газогенератора;

♦ для отопления более высоких помещений на 100 м2 требуется 4—5 кВт тепловой мощности газогенератора.

Турбокомпрессорные геотермальные установки могут работать по закрытому и открытому циклам, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

В установках закрытого цикла газовая составляющая парогазового потока циркулирует по закрытому контуру. Поэтому при ее выборе руководствуются максимальной термодинамической эффективно­стью цикла.

В установках открытого цикла парогазовый поток непрерывно выбрасывается в атмосферу. Поэтому в качестве газовой составляю­щей здесь используется только воздух.

Цель начального этапа перегонки — отделение жидкости от твер­дых частиц в сбраживаемой массе. Фракционирование дистиллята дает раствор, содержащий 50—70% спирта, а при последующих (водных) перегонках концентрация спйрга может быть 90—94%.

Более высокие концентрации обычно невозможны вследствие образования азеотропной смеси спирт+вода при концентрации эта­нола около 95%. Таким образом, в последующих перегонках исполь­зуют азеотропообразователь (например, бензол, циклогексан) с полу­чением 99,9%-ного этанола.

Кроме спирта, процессы брожения и перегонки дает остатки и стоки, которые следует удалять. Остаток от перегонки имеет высокую способность к поглощению кислорода вследствие наличия несбро — женных сахаров и других компонентов биомассы. Объем этих остат­ков в 15 раз больше объема произведенного спирта. Остатки обычно сбрасывают в реки и моря, а также вносят в почву.

На рис. 7.7 схематически показан типичный процесс получения топливного спирта из древесины. В литературе описано множество других вариантов с использованием иных источников углеводов, начиная от соломы и отходов бумажной промышленности, кончая городским мусором.

Наиболее простой вариант — использование моноблочных моду­лей «воздух-вода». К примеру, отопление и горячее водоснабжение двухкомнатной квартиры площадью 60 м2 может вполне обеспе­чить модуль номинальной мощностью 4,5 кВт. Для южных регионов Украины такой модуль обеспечит среднесезонный отопительный коэффициент порядка 2,75.

Кроме того, потребитель дополнительно получает бесплатную систему кондиционирования, которая обеспечит его и бесплатной горячей водой в летнее время. Еще более эффективным станет при­менение системы индивидуального отопления с помощью ТН в случае введения тарифов централизованного теплоснабжения, дифферен­цированных по температуре теплоносителя. Использование ТН для догрева теплоносителей до нужной температуры позволит снизить стоимость единицы потребляемой тепловой энергии в 6…8 раз по сравнению с централизованными системами теплоснабжения.