ООО «Инжиниринговая компания ГРАНТЕК» ООО «Инжиниринговая компания ГРАНТЕК» МЯСОЕДОВА Вера Васильевна профессор, доктор химических наук академик СПб Инженерной академии академик СПб Инженерной академии Третий Ярославский Энергетический Форум, Ярославль, 4-6 декабря 2012 года Новые технологии переработки. Биотопливо из торфа, отходов древесины и сельского хозяйства. Экспорт в Германию, использование в России

Приоритетные направления инновационного развития биотехнологий в России на примере Ярославской области Приоритетные направления инновационного развития биотехнологий в России на примере Ярославской области Безопасность и противодействие терроризму Индустрия наносистем Информационно - телекоммуникационные системы Науки о жизни Перспективные виды вооружения и специальной техники Рациональное природопользование Транспортные и космические системы Э н е р г о э ф ф е к т и в н о с т ь, э н е р г о с б е р е ж е н и е В перечне критических технологий : Био-катализ, -синтез, -сенсор Биомедицина и ветеринария Геномные, постгеномные КлеточныеНано-,био-иформационныебиоинженерииТехнологии э н е р г о э ф ф е к т и в н ого п р о и з в о д с т в а и преобразования энергии на о р г а н и ч е с к ом топливе и Технологических Платформ: БиоТех2030Биоэнергетика Малая распределенная энергетика Интеллектуальная энергетика

Приоритетные продукты биоэнергетики, технологии, сферы их применения [ Дорожные карты ] Общий потенциал сырья биоэнергетических систем в России, и в том числе, в Ярославской области - для местного использования и для экспорта в Германию: Общий потенциал сырья биоэнергетических систем в России, и в том числе, в Ярославской области - для местного использования и для экспорта в Германию: - Рыночный потенциал - Рыночный потенциал - Потенциал внедрения новых технологий - Потенциал внедрения новых технологий

Прогноз по выпуску и потреблению пеллет в странах Европы, (млн. тонн в год) Источник : INFOBIO

Крупнейший потребитель пеллет (тыс. тонн) на рынке в Европе в н/вр. - Швеция

Биотопливо. Выбор приоритеных продуктов для России Биотопливо. Выбор приоритеных продуктов для России 1. Топливные гранулы и брикеты 1. Топливные гранулы и брикеты 2. Биогаз 2. Биогаз 3. Биоспирты (биоэтанол, биобутанол) 3. Биоспирты (биоэтанол, биобутанол) 4. Биодизель (1,2,3 поколения) 4. Биодизель (1,2,3 поколения)

Классификация отходов - сырья для производства пеллет EN (2010 г.).

Сырье для производства пеллет и брикетов: отходы лигноцеллюлозных материалов, пригодные для переработки

Брикеты и пеллеты из торфа

Участок подготовки сырья

Технологии и методы превращения биомассы и топливных изделий на основе ВИЭ : конверсия термохимическая, биохимическая и химическая [ Vera Myasoedova,16 EU Biomass Conference, Spain, 2008]

Классификация технологий термохимической конверсии биомассы Сжигание и горение Сжигание и горение Газификация, Газификация, в том числе, инновационные разработки в том числе, инновационные разработки Пиролиз Быстрый пиролиз Пиролиз Быстрый пиролиз Медленный пиролиз Медленный пиролиз

Особенности технологий пиролиза отходов древесного сырья, торфа, ТБО: - пиролиз с внешним нагревом, - с газовым теплоносителем, - пиролиз с твердым теплоносителем, - пиролиз в кипящем слое, - высокочастотный пиролиз, - плазмохимический пиролиз, - электротермический пиролиз, - термоокислительный пиролиз, - абляционный пиролиз, - пиролиз в формованном слое, - термокаталитический пиролиз Из анализа особенностей приведенных технологий пиролиза древесной биомассы и торфа наиболее перспективными являются технологии кипящего слоя, абляционного пиролиза и формованного слоя с внутренним нагревом газовым теплоносителем.

Первый прогноз рынка промышленной когенерации до 2050 г. [COGEN Европы ] Первый прогноз рынка промышленной когенерации до 2050 г. [COGEN Европы ] В прогнозе подчеркивается роль Фонда когенерации в энергетической политике Евросоюза: В прогнозе подчеркивается роль Фонда когенерации в энергетической политике Евросоюза: Использование любого вида топлива должно быть более эффективным. Возможность экономии энергии за счет когенерации тепло- и электроэнергии является весьма значительным фактором. Использование любого вида топлива должно быть более эффективным. Возможность экономии энергии за счет когенерации тепло- и электроэнергии является весьма значительным фактором. Безусловно, в настоящее время существует целый ряд препятствий для привлечения технологий, лежащих в основе развития когенерации, обеспечивающей повышение энергоэффективности как на рынке тепла, так и на рынке электроэнергии. Безусловно, в настоящее время существует целый ряд препятствий для привлечения технологий, лежащих в основе развития когенерации, обеспечивающей повышение энергоэффективности как на рынке тепла, так и на рынке электроэнергии.

Основные направления инжиниринга на примере твердотопливных изделий – –Производство твердого биотоплива Топливные гранулы Топливные брикеты Щепа Другие виды твердого биотоплива Любые виды биомассы – –Использование биотоплива Отопительные муниципальные котельные Котельные для производства технологического тепла Электростанции и ТЭЦ на биомассе и биотопливе

17 Взаимосвязь вида сырья, способов получения продуктового ряда топлив на основе ВИЭ с технологией выработки и потребления энергии Подготовка сырья Выработка энергии Потребление энергии Физико- химические свойства Логистика Цена сырья и топлива Оценка ОИС и инвестиционный проект Конструкция – надежность и долговечность оборудования Техническая концепция выработки тепло- и электроэнергии Стоимость оборудования Кто потребитель энергии, тарифы Техническая концепция подключения Стоимость подключения

Иллюстрация эволюции интереса к оценке стоимости объектов интеллектуальной собственности

Основные преимущества использования топливных брикетов: используются в котлах, печах, каминах, банях, при приготовлении шашлыков и гриля высокая продолжительность горения до используются в котлах, печах, каминах, банях, при приготовлении шашлыков и гриля высокая продолжительность горения до 1 часа и тление до 1.5 часов теплотворная способность МДж / кг (что в 2 раза выше сухих дров) горят с минимальным количеством дыма, экологически чистые. не искрят, малы отходы – 1 часа и тление до 1.5 часов теплотворная способность МДж / кг (что в 2 раза выше сухих дров) горят с минимальным количеством дыма, экологически чистые. не искрят, малы отходы – в связи с низким содержанием золы в связи с низким содержанием золы

FUEL BRIQUETTES BASED ON SECONDARY CARBON- CONTAINING FEED STOCK AND NEW BINDING AGENTS MODIFIED BY BINDER (< 2% mass.) EU Patent , Ge P , NO Patent nr by Vera Myasoedova et al.

The present invention relates to fields of fuel industry and utilization of waste from woodworking, paper and pulp, coal and peat mining industries. It represents composition for manufacture of fuel briquettes comprising crushed secondary carbon-containing feed stock: petroleum pitch, coal pitch, coal dust, crushed coal product, crushed peat, wood shavings or their mixes with new binder based on renewable raw materials. The present invention relates to fields of fuel industry and utilization of waste from woodworking, paper and pulp, coal and peat mining industries. It represents composition for manufacture of fuel briquettes comprising crushed secondary carbon-containing feed stock: petroleum pitch, coal pitch, coal dust, crushed coal product, crushed peat, wood shavings or their mixes with new binder based on renewable raw materials.

BASIC QUALITY VALUES OF BRIQUETTES MANUFACTURED FROM COMPOSITION ACCORDING EXAMPLES OF EUROPEAN PATENT Nr & NORWEGIAN PATENT Nr BASIC QUALITY VALUES OF BRIQUETTES MANUFACTURED FROM COMPOSITION ACCORDING EXAMPLES OF EUROPEAN PATENT Nr & NORWEGIAN PATENT Nr BRIQUETTES QUALITY VALUES BRIQUETTES QUALITY VALUES EXAMPLE Nr Heat Value, cal/g Ash content, % Density,g/cub.sm Density,g/cub.sm ,91 0,91 1,12 1, ,95 0,95 1,07 1, ,82 1,14

Гидрофобизация и торрефикация – многообещающие планы на будущее Гидрофобизация может быть осуществлена либо путем введения модификаторов, либо путем особой тепловой обработки. Гидрофобизация может быть осуществлена либо путем введения модификаторов, либо путем особой тепловой обработки. Подсушенные биомасса и торф обладают огромным потенциалом в области снижения затрат в цепочке производства энергии из сырья. Подсушенные биомасса и торф обладают огромным потенциалом в области снижения затрат в цепочке производства энергии из сырья. Для удаления влаги тепловое воздействие оказывается Для удаления влаги тепловое воздействие оказывается в отсутствие кислорода. в отсутствие кислорода. По состоянию на сегодняшний день эта технология имеет ограничение по производительности тонн в год По состоянию на сегодняшний день эта технология имеет ограничение по производительности тонн в год (Демонстрационная установка в Дании, Сондер Стендеруп) (Демонстрационная установка в Дании, Сондер Стендеруп) Техническое решение, предлагаемое компанией ANDRITZ, рассчитано на более, чем тонн в год в одной линии. Техническое решение, предлагаемое компанией ANDRITZ, рассчитано на более, чем тонн в год в одной линии.

Энергоэффективность Сжигание открытые источники огня - около 5%; Сжигание открытые источники огня - около 5%; Традиционные дровяные печи - до 36%; Традиционные дровяные печи - до 36%; Системы на древесном угле - 44 – 80%; Системы на древесном угле - 44 – 80%; Системы на древесных гранулах - 80% и более Системы на древесных гранулах - 80% и более FAO Forestry Paper 154, 2008 FAO Forestry Paper 154, 2008

Традиционная схема производства [ Экоэнергия ]

Основные преимущества использования топливных брикетов и пеллет используются в котлах, печах, каминах, банях, при приготовлении шашлыков и гриля высокая продолжительность горения до используются в котлах, печах, каминах, банях, при приготовлении шашлыков и гриля высокая продолжительность горения до 1 часа и тление до 1.5 часов теплотворная способность МДж./кг (что в 2 раза выше сухих дров) горят с минимальным количеством дыма, экологически чистые не искрят, малы отходы – 1 часа и тление до 1.5 часов теплотворная способность МДж./кг (что в 2 раза выше сухих дров) горят с минимальным количеством дыма, экологически чистые не искрят, малы отходы – в связи с низким содержанием золы в связи с низким содержанием золы Брикеты и пеллеты могут быть использованы для термохимической конверсии Брикеты и пеллеты могут быть использованы для термохимической конверсии

Исходные данные для выбора оборудования производства электрической энергии на основе биотоплива 1. Энергетический потенциал биотоплива (Гкал/год; тн пара / час). 1. Энергетический потенциал биотоплива (Гкал/год; тн пара / час). 2. Элементный химический состав топлива 2. Элементный химический состав топлива 3. Теплотворная способность топлива 3. Теплотворная способность топлива 4. Температура плавления золы 4. Температура плавления золы 5. Технология и оборудование для подготовки сырья (топлива) к сжиганию 5. Технология и оборудование для подготовки сырья (топлива) к сжиганию 6. Способ сжигания топлива 6. Способ сжигания топлива 7. Состав дымовых газов (по СО, NО, NO 2, NOх, SO 2 ) 7. Состав дымовых газов (по СО, NО, NO 2, NOх, SO 2 ) 8. Параметры пара, которые возможно получить при сжигании данного вида топлива 8. Параметры пара, которые возможно получить при сжигании данного вида топлива 9. Установленная электрическая и тепловая мощность электростанции при заявленном режиме потребления энергии 9. Установленная электрическая и тепловая мощность электростанции при заявленном режиме потребления энергии 11. Состав основного и вспомогательного оборудования электростанции 11. Состав основного и вспомогательного оборудования электростанции

29 Использование брикетов и пеллет на основе биомассы и торфа для выработки тепло- и электроэнергии Брикеты или пеллеты из биомассы или торфа Сжигание Газификация ORC Паровая турбина Стирлинг-мотор Газ-Отто мотор Топливные элементы Газовая турбина Синтез Фишера- Тропша тепло- и электроэнергия Тепло Пар, горячая вода Синтетическое топливо

Параметры электростанций, использующих первичное биотопливо для производства электрической и тепловой энергии

Тип преобразования энергии Типовая мощность Эффективность, нетто Инвестиции Анаэробическое усвоение < 10 МВт 10-15% (э/э) 60-70% (т) Н/д Газ от переработки мусора 200 кВт - 2 МВт 10-15% (э/э)Н/д Сжигание для производства тепла 5-50 кВт 1-5 МВт 10-20% (ос) 40-50% (п) 70-90% (тп) 23 долл./кВт (п) долл./кВт (тп) Сжигание для производства электроэнергии МВт (с) >100 МВт (н) 20-40% долл./кВт Сжигание на ТЭЦ 0,1-1 МВт 1-50 МВт 60-90% % долл./кВт долл./кВт Комбинированное сжигание с углем МВт (с) > 100 МВт (н) 30-40% долл./кВт + стоимость станции

Газификация кВт (т)80-90% долл./кВт (т) Газификация для ТЭЦ 5-1О кВт (д) МВт (б) 40-50% и более долл./кВт долл./кВт (6) Газификация для ТЭЦ с газовыми турбинами 0,1-1 МВт60-80% долл./кВт Пиролиз демонстрационные 60-70%864 долл./кВт (т)

Схема мини-завода для производства биотоплива из древесных отходов или торфа

Прогноз развития когенерации на основе биомассы до 2020 г. [ Немецкий научно-исследовательский центр биомассы Deutsches Biomasse Forschungs Zentrum (DBFZ) ]

Новые поколения топлива на основе возобновляемого сырья Непрерывно расширяющееся использование пеллет на основе возобновляемого сырья обусловлено их высоким энергосодержанием (в 3-5 раз выше, чем у древесной щепы). Непрерывно расширяющееся использование пеллет на основе возобновляемого сырья обусловлено их высоким энергосодержанием (в 3-5 раз выше, чем у древесной щепы). Для производства 1 ГВЧ энергии необходимо 385 кубометров пеллет или кубометров щепы. Для производства 1 ГВЧ энергии необходимо 385 кубометров пеллет или кубометров щепы. Производство и применение пеллет базируется на ряде научных принципов, обеспечивающих очень высокую эффективность (КПД до 95-97%) при совместном использовании генерации тепло- и электроэнергии. Производство и применение пеллет базируется на ряде научных принципов, обеспечивающих очень высокую эффективность (КПД до 95-97%) при совместном использовании генерации тепло- и электроэнергии.

Функциональная схема электростанции на биомассе с паровой турбиной

Пример размещения оборудования котельной мощностью 11,5 МВт

БЛАГОДАРЮ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ ! БЛАГОДАРЮ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ !