فهرست
فصل اول: انرژی بیوماس
۱_۱ مقدمه۶
۲_۱ منابع بیوماس ۸
۳_۱ محصولات انرژی زا۸
۱_۳_۱ ضایعات شهری وصنعتی ۸
۲_۳_۱ ضایعات جامد شهری ۹
۳_۳_۱ ضایعات مایع۱۰
۴_۳_۱ فضولات دامی ۱۰
۴_۱ تکنولوژیهای تبدیل انرژی بیوماس ۱۰
۵_۱ فرآیند های احتراق مستقیم ۱۱
۶_۱ سیستمهای احتراق زیست توده سوز با کوره های بستر ثابت۱۲
۷_۱ کوره های احتراق بستر سیال ( FBC ) ۱۴
۸_۱ فرآیند های ترمو شیمیایی ۱۵
۱_۸_۱ تولید سوختهای جامد ۱۷
۲_۸_۱ تولید سوختهای مایع۱۷
۳_۸_۱ انواع راکتورهای گازی کننده براساس نوع راکتور ۲۰
۱_۳_۸_۱ راکتور بستر ثابت ۲۰
۲_۳_۸_۱ راکتور بستر سیال۲۱
۹_ ۱ فرآیندهای بیوشیمیایی ۲۲
۱_۹_۱ تخمیر بی هوازی برای تولید بیوگاز۲۲
۲_۹_۱ تولید بیوگاز از فضولات دامی و پسمانهای کشاورزی ۲۷
۳_۹_۱ تولید بیوگاز از زباله های شهری ۳۰
۴_۹_۱ تخمیر اتانول ۳۲
۱۰_۱ مقایسه نقاط قوت و ضعف فن آوری تبدیل انرژی۳۵
۱۱_۱ مقایسه سازگاری فن آوریها با انواع مختلف منابع زیست توده۳۶
۱۲_۱ تبدیل بیوماس به الکتریسیته ۳۷
۱_۱۲_۱ نیروگاههای با موتورهای احتراقی ۳۸
۲_۱۲_۱ نیروگاههای بیوماس بخاری ۳۹
۳_۱۲_۱ نیروگاههای بیوماس توربین گازی ۴۱
۴_۱۲_۱ نیروگاههای بیوماس سیکل ترکیبی ۴۱
۱۳_۱ بررسی بیوماس از دیدگاه اقتصادی ۴۲
۱۴_۱ بررسی زیست محیطی منابع بیوماس ۴۳
فصل دوم: انرژی جزر ومد
۱_۲ انواع نیروگاههای جزرومدی ۴۴
۲_۲ نیروگاههای جزرومدی دارای مخزن ۴۵
۳_۲ انواع نیروگاههای جزر و مدی دارای مخزن ۴۶
۱_۳_۲ یک مخزن برای جزر : ۴۶
۲_۳_۲یک مخزن برای مد : ۴۸
۳_۳_۲ یک مخزن دو طرفه : ۴۸
۴_۳_۲ دو مخزن یکی برای جزر و دیگری برای مد : ۴۹
۵_۳_۲ دو مخزن یکی بلند و دیگری کوتاه با سیستم یک طرفه : ۴۹
۴_۲ مشخصات نیروگاه جزر و مدی دارای مخزن لارانس ۵۰
۵_۲ نیروگاههای جریان جزر و مدی ۵۲
۱_۵_۲ مشخصات طرح نیروگاه جریان جزر و مدی تنگه مسینا ۵۳
۶_۲ بررسی ایجاد نیروگاههای جزر ومدی در ایران ۵۳
۷_۲ بررسی اقتصادی نیروگاههای جزر و مدی ۵۵
۸_۲ بررسی زیست محیطی نیروگاههای جزر و مدی ۵۶
۹_۲ نیروگاههای جریان دریایی۵۷
۱_۹_۲ شرایط لازم برای ایجاد تأسیسات جریان دریایی ۶۰
۲_۹_۲ تکنولوژیهای تولید برق از انرژی جریانهای دریایی ۶۰
۱۰_۲ بررسی اقتصادی نیروگاههای جریان دریایی ۶۳
۱۱_۲ بررسی زیست محیطی نیروگاههای جریان دریایی ۶۳
فصل سوم : انرژی زمین گرمایی
۱_۳ مقدمه۶۵
۲_۳ منبع حرارتی و مناطق مهم زمین گرمایی جهان و ایران۶۶
۳_۳ انواع منابع زمین گرمایی ۷۰
۱_۳_۳ منابع هیدروترمال۷۱
۲_۳_۳ منابع لایه های تحت فشار ۷۲
۳_۳_۳ تخته سنگهای خشک و داغ ۷۴
۴_۳_۳ توده های مذاب ۷۸
۴-۳ موارد کاربرد انرژی زمین گرمایی ۷۸
۵_۳ کاربردهای مستقیم انرژی زمین گرمایی ۷۹
۶_۳ موارد کاربرد ۸۰
۱_۶_۳ استفاده های گرمایشی : ۸۰
۲_۶_۳ کاربردهای کشاورزی : ۸۲
۳_۶_۳ کاربردهای صنعتی : ۸۴
۷_۳ پمپ حرارتی زمین گرمایی : ۸۴
۸_۳ بررسی اقتصادی کاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی ۸۵
۹_۳ استفاده مستقیم از انرژی زمین گرمایی در ایران۸۷
۱۰_۳ استفاده از انرژی زمین گرمایی برای تولید نیروی برق ۸۹
۱۱_۳ انواع نیروگاههای زمین گرمایی ۹۰
۱_۱۱_۳ نیروگاههای بخار خشک۹۰
۲_۱۱_۳ نیروگاههای بخار انبساط آنی ۹۲
۳_۱۱_۳ نیروگاههای سیکل دو مداره : ۹۴
۴_۱۱_۳ نیروگاههای با توربین تفکیک دورانی : ۹۶
۵_۱۱_۳ نیروگاههای سیکل ترکیبی : ۹۷
۱۲_۳ بررسی اقتصادی انرژی زمین گرمایی برای تولید برق ۹۸
۱_۱۲_۳ هزینه سرمایه گذاری : ۹۸
۱۳_۳ بررسی نیروگاه ۱۰۰ مگاواتی زمین گرمایی مشکین شهر ۹۹
۲_۱۲_۳ هزینه تعمیرات و نگهداری و بهره برداری : ۹۹
۱_۱۳_۳ بررسی اقتصادی نیروگاه زمین گرمایی مشکین شهر۱۰۰
۱۴_۳ بررسی اثرات زیست محیطی استفاده از انرژی زمین گرمایی۱۰۲
منابع ۱۰۶
فصل اول: انرژی بیوماس
۱_۱ مقدمه
یکی از مناسبترین منابع انرژی تجدید شونده انرژی بیوماس است.این انرژی علاوه بر خاصیت تجدیدپذیر بودن سازگار با محیط زیست است.منابع انرژهای بیوماس می توانند به انرژی الکتریسیته یا به صورت حاملهای از انرژی مانند سوختهای گازی یا مایع با توجه به نیاز بخشهای مختلف جامعه تبدیل شوند.
منابع انرژی بیوماس به طور کلی به موادی از گیاهان و موجودات زنده بدست می آید اطلاق می شود. منابع انرژی بیوماس برخلاف سوختهای فسیلی رایج که به صورت لایه های متمرکز در جهان یافت می شود بیشتر به صورت پراکنده هستند.
و در نتیجه جمع آوری منابع انرژی بیوماس در حجمهای بالا قابل ملاحظه است . ازاینرو انرژی بیوماس به عنوان چهارمین منبع اصلی انرژی بشر و به عنوان بزرگترین انرژی تجدیدپذیر در جهان در تامین برق نزدیک به ۱۴ در صد از برق و ۱۸ در صد از کل انرژی اولیه جهان در سال ۱۹۹۸ مشارکت داشته است. این انرژی برای کشورهای در حال توسعه دارای اهمیت می باشد به خصوص اینکه انرژی بیوماس در این کشور ها قابل دسترس و هم قابل تهیه می باشد.
ایران نیز که یک کشور درحال توسعه است فعالیتهایی در این زمینه انجام داده است. قدیمی ترین سابقه استفاده از انرژی بیوماس در ایران مربوط به تولید بیوگاز و تهیه سوخت متان جهت انرژی حرارتی مورد نیاز در حمام شیخ بهایی اصفهان می باشد.
از فعالیتهایی که ایران در این زمینه انجام داده است میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
_نصب یک واحد راکتور بیوگاز در جزیره کیش به ظرفیت۱۲/۲مترمکعب توسط سازمان انرژی اتمی و با همکارهای شرکت خدماتی کیش
_انجام مطالعات امکان سنجی جهت احداث نیروگاه بیوگاز ظرفیت ۲۰۰کیلووات در شهر ساوه توسط سازمان انرژی اتمی
_نصب یک واحد راکتور بیوگاز در شهر ساوه به ظرفیت ۲۴مترمکعب توسط سازمان انرژی اتمی
_نصب دستگاههای تولید بیوگاز در چند منطقه شمال کشور توسط وزارت جهاد کشاورزی
_بررسی امکان تولید برق با استفاده از زباله های شهر تهران توسط شهرداری و برق منطقه ای تهران
۲_۱ منابع بیوماس:
منابع بیوماسی که برای تولید انرژی مناسب هستند طیف وسیعی از مواد را شامل می شوند . این مواد چوبهای سوختی جمع آوری شده از مزارع و درخستانهای طبیعی تا محصولات کشاورزی وجنگلی به خصوص آنهایی که برای تولید انرژی رشد داده شده اند و همچنین ضایعات شهری و ضایعات کشاورزی و فاضلابها را شامل می شوند.
۳_۱ محصولات انرژی زا
در سالیان اخیر زراعت محصولات انرژی زا توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. یکی از نیروهای محرک اصلی پشتیبان این توجه بحرانی است که بسیاری از کشورهای صنعتی جهان به دلیل مازاد تولید خود در بخش کشاورزی با آن روبه رو شده اند. لغو حفاظت وحمایت از بخش کشاورزی موجب بلا استفاده گذراندن روز افزون مقدار متنابهی زمین در کشورهای صنعتی گردیده است. لذا اختصاص دادن بخشی از زمینهای کشاورزی به تولید انرژی لااقل برای تامین انرژی خود این بخش منطقی به نظر می رسد.
از محصولات انرژی زا می توان به درختستانهای انرژی با دوره گردش کوتاه مانند کاشت درخت اوکالیپتوس و محصولات گیاهی مانند نیشکر وگیاهان حاوی روغن نباتی مانند سویا و بادام زمینی و گیاهان هیدروکربن اشاره کرد. لذا کاشت این محصولات می تواند یکی از راهکارهای بشر برای تامین انرژی آینده خود محسوب گردد.
۱_۳_۱ ضایعات شهری وصنعتی
ضایعات شهری در برگیرنده انواع مختلفی از ضایعات نظیر مقوا وکاغذ و نخاله های ساختمانی زباله های منازل و فاضلابهای خانگی می گردند.یکی از مشکلات مشترک همه جوامع شهری صنعتی مساله دفن این مواد زاید از چرخه طبیعت می باشد.
در کشور ایران طبق آمار سال ۱۳۷۸روزانه حدود ۴۰هزار تن زباله با چگالی ۳۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب و سالانه حدود ۴/۶ ملیارد متر مکعب فاضلاب شهری صنعتی تولید می شود .بیش از ۱۵ در صد از زباله های شهر ایران در تهران تولید می شود با توجه به ترکیب زباله ها و فاضلابهای کشور ,طرح یک مدریت جامع برای استفاده اقتصادی از آنها از طریق استحصال انرژی و با تولید کود و غیره در کشور کاملا ضروری می باشد.
ارزش حرارتی زباله ها و فضولات خانگی به طور چشم گیری از منطقه ای به منطقه دیگر تفاوت می کند این مقدار در کشور آمریکا حدود ۷تا ۱۴ مگاژول بر کیلو گرم می باشد و در آلمان غربی ۴/۲تا ۱۰مگاژول بر کیلو گرم است میانگین ارزش حرارتی شهر تهران در حدود ۶/۵ مگاژول بر کیلوگرم است. رطوبت بالای زباله تهران که ناشی از وجود درصد بالای از مواد فساد پذیر در آن است که همین سبب پایین آمدن ارزش حرارتی زباله در شهر تهران گردیده است.
۲_۳_۱ ضایعات جامد شهری
ضایعات جامد شهری(MSW) عبارت از ضایعات جامدی است ,که از عملیات تجاری اداری خانگی و بعضی از صنایع به دست می آید. در حال حاضر حجم قابل توجهی از ضایعات عمدتا در زمین در دفن می شوند اما با مدیریت صحیح می توان بخش بسیاری از آن را به عنوان ماده اولیه در تولید سوخت و یا تولید کود مورد استفاده قرار داد و مقداری از آن را نیز بازیافت کرد و مورد مصرف مجدد قرار داد . گاز متان حاصل از محل دفن منابع MSW می تواند برای تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد .
۳_۳_۱ ضایعات مایع
فاضلاب ناشی از زیستگاه های انسانی دارای انرژی قابل ملاحظه ای می باشند و همانند فضولات حیوانی می توانند به طور غیر هوازی تخمیر یافته و گاز متان تولید کنند. در گذشته بخش بسیاری از گاز تولید شده ناشی از تخمیر غیر هوازی فاضلاب جهت استفاده در ماشینهای توان ده و یا تامین انرژی برای روشنایی خیابانها مورد استفاده قرار می گرفت. با پیشرفت تکنولوژی از این گاز جهت تولید انرژی الکتریکی نیز استفاده می گردد.
۴_۳_۱ فضولات دامی
یکی از منابعی که به عنوان منابع بیوماس محسوب می گردند فضولات دامی می باشند این منابع بخصوص در مناطق روستایی و نیز در مراکز دامپروری و دامداری یافت می شوند و می توانند نقش مهمی در تامین انرژی و تولید کود ایفا کند.
۴_۱ تکنولوژیهای تبدیل انرژی بیوماس
تکنولوژیهایی که برای تبدیل و آزاد سازی انرژی بیوماس بکار برده می شوند ، از بخاریهای باز ساده که در جهان در حال توسعه برای پخت و پز مورد استفاده قرار می گیرند ، تا واحد های پیرولیز پیشرفته تولید کننده سوختهای جامد ، مایع و گازی را شامل می شوند . تکنولوژیهای تبدیل بیوماس به سه دسته اساسی احتراق مستقیم ، بیوشیمیایی,ترمو شیمیایی تقسیم میشوند .
۵_۱ فرآیند های احتراق مستقیم
احتراق مستقیم ، قدیمی ترین روشی است که بشر برای تبدیل ا نرژی شیمیایی نهفته در سوختهای فسیلی به انرژی گرمایی به کار گرفته است . این فرآیند در حال حاضر از اساسی ترین فرآیند ها برای تبدیل بیوماس به انرژی حرارتی محسوب می گردد و برای انواع سوختهای جامد شامل چوب و ضایعات چوبی ، بقایای کشاورزی و باغی ( کاه ، سبوس ، برگ خشک ، ترکه ها ، پوست ساقه درختان ) و ضایعات جامد شهری ( زباله های شهری ) قابل استفاده می باشد . گرمای تولید شده در این فرآیند می تواند برای تولید برق و یا تامین حرارت مورد نیاز مصارفی نظیر فرآیندهای صنعتی ، گرمایش فضا ، پخت و پز و یا گرمایش نواحی مختلف شهری مورد استفاده قرار گیرد . وجود رطوبت نسبتا بالا در بسیاری از منابع بیوماس و نیز تنوع ترکیبات آنها ، باعث گران بودن تکنولوژیهای احتراق مستقیم گردیده است و استفاده از آنها را بدلیل اقتصادی با مشکلاتی مواجه ساخته است . با توجه به آنکه کوره ها و بویلرهای مصرف کننده سوخت جامد از سالها پیش برای بکار بردن زغال سنگ طراحی و ساخته شده اند و روند توسعه و بهبود را پیوسته طی نموده اند ، با کمی تغییر و یا حتی بدون تغییر می توان همین تاسیسات را برای تغذیه با زغال چوب ، هیزم و بقایای کشاورزی و جنگلی به کارگرفت . به موازات این تاسیسات ، در سالیان اخیر کوره هایی نیز برای سوزاندن زباله های شهری ساخته شده اند ، که قابلیت مصرف سوختهای مخلوط مانند زباله و لجن فاضلاب ، زباله و چوب یا زباله و زغال را دارا می باشند . سیستمهای احتراق مستقیم بطور کلی مجهز به کوره بستر ثابت و یا کوره های بستر سیال می باشند .
۶_۱ سیستمهای احتراق زیست توده سوز با کوره های بستر ثابت
در کوره های بستر ثابت ، مواد زیست توده بدون حرکت نسبت به بستر خود ، بر روی یک آتشخوان ساکن و یا متحرک ، سوزانده می شوند . آتشخوان از اساسی ترین اجزای کوره های احتراق محسوب می گردد و وظیفه انتقال زیست توده به داخل محفظه احتراق ، مخلوط کردن و تزریق هوای احتراق بر عهده آن می باشد . در این نوع کوره ها، بیوماس بدون پردازش و یا با حداقل پردازش وارد مخزن ذخیره می شوند و از آنجا با جرثقیل یا دستگاههای نقاله به کوره منتقل می گردند .
در برخی از سیستمهای احتراق مستقیم برای جلوگیری از آلودگی هوا مواد زیست توده را بصورت پردازش شده، مورد استفاده قرار می دهند . متداولترین سوخت مصرفی در این نوع کوره ها ، سوخت مشتق از زباله ( RDF ) می باشد . سوخت معمولاً بر روی یک آتشخوان متحرک که دارای سطح همواری است ، سوزانده می شود و هوا از زیر سطح آن، به محل احتراق وارد می شود و احتراق را یکنواخت و اختلاط هوا و سوخت را بهینه می کند . در قسمت بالایی بدنه محفظه احتراق نیز معمولا، دریچه هایی برای ورود هوای اضافی تعبیه می شوند . استفاده از سوختهای مشتق از زباله میتواند بصورت منفرد یا آمیخته با سایر سوختهای جامد ما نند چوب یا زغال سنگ در این کوره ها انجام پذیرد . استفاده از سوختهای مشتق از زباله دارای مزایایی به شرح زیر می باشد :
یکنواخت بودن خواص سوخت ، راهبری و تنظیم شرایط عملکرد کوره را راحتتر و برنامه ریزی برای استفاده از انرژیی احتراق را آسانتر می نماید .
در فرآیند تهیه سوخت مشتق از زباله RDF ، فلزات نامناسب وخطرناک از آن جدا میشوند و بدین ترتیب بخش بزرگی از انتشار آلاینده های زیانبار به هوا حذف می گردد .
برای تهیه سوخت مشتق از زباله ، هزینه نسبتا بالایی صرف می گردد ، که تا حدود بسیاری بر هزینه استفاده از این تکنولوژی می افزاید . سوختهای مشتق از زباله می توانند بصورت خرده شده و یا قطعات فشرده شده تولید شوند و به مصرف کوره های زباله سوز برسند .
۷_۱ کوره های احتراق بستر سیال ( FBC )
در کوره های احتراق بستر سیال ، با پر نمودن بخشی از کوره با مواد دانه ای شکل ، مانند سیلیس و یا ماسه های مقاوم ، بستر احتراق بوجود می آید . با دمیده شدن پیوسته جریان هوا یا اکسیژن با سرعت مناسب از زیر این بستر ، درمواد دانه ای شکل ( ذرات ) آشفتگی بوجود می آید و در نهایت بدون اینکه از محیط بگریزند ، در مسیر جریان هوا ( اکسیژن ) به حالت شناور در می آیند . به چنین وضعیتی حالت سیال گفته می شود . ذرات بستر سپس به کمک یک مشعل کمکی گرم می شوند ، پس از رسیدن ذرات بستر به دمای مناسب ، سوخت با جریان پیوسته به درون کوره ریخته می شود و با برخورد به سیال داغ ، می سوزد و گرما آزاد می کند . پس از این مرحله ، مشعل کمکی از مدار خارج میگردد ، زیرا اختلاط یکنواخت و پیوسته سوخت و ذرات بستر ، امکان احتراق کامل با دمای تنظیم شده و گرمای یکنواخت را از این مرحله به بعد ، فراهم می نماید . خاکستری که دراین شرایط تولید می شود ، درون بستر و در فضای بین ذرات باقی می ماند و دردوره های زمانی مشخص با خاموش کردن کوره ، خاکستر اضافه تخلیه می گردد ، تا حجم بستر از میزان مناسب تجاوز نکند . در این تکنولوژی ، معمولا با قراردادن لوله های آب در درون بستر ، گرمای ایجاد شده را به آن انتقال می دهند . فرآیند احتراق بستر سیال برای سوزاندن زغال سنگ کاربرد زیادی دارد ، اما می توان آنرا برای انواع سوختهای زیست توده مانند زغال چوب ، ضایعات کشاورزی ، خاک اره و زباله مورد استفاده قرار داد .
کوره های احتراق بستر سیال بطور کلی به دو نوع کوره های فشار عادی و کوره های تحت فشار تقسیم می گردند . کوره های فشار عادی در نیروگاههای برق بعنوان مولد بخار ( بویلر ) توسعه بسیاری یافته اند و هم اکنون نیروگاههایی با قدرت ۱۶۰ تا ۳۵۰ مگاوات با استفاده ازاین کوره ها درحال کار می با شند . امتیاز بزرگ این کوره ها ، سازگاری و انعطاف پذیری آنها نسبت به انواع سوختها و حتی سوختهای نامرغوب است . تا اوایل دهه ۱۹۹۰ میلادی اغلب این واحدها از زغال سنگ استفاده می نمودند . اما اکنون انواع زیست توده جامد بعنوان سوخت در این کوره ها مصرف می شوند . بازیافت انرژی در این فن آوری از راه تبدیل گرمای احتراق به بخار صورت می گیرد . تولید بخار به کمک لوله هایی که در محل بستر احتراق و گاهی در مسیر گازهای داغ خروجی از کوره قرار داده می شوند ، انجام می گیرد . بخار تولید شده می تواند وارد یک توربین بخار شده و برق تولید کند و یا برای اهداف صنعتی مورد استفاده قرار گیرد . کوره های بستر سیال تحت فشار قابلیت کاربرد درنیروگاههای برق با بازدهی نسبتا بالا را دارا می باشند . حجم و ابعاد این نوع کوره ها نسبت به نوع فشار عادی بسیار کمتر می باشد و ایجاد آلایندگی کمتری درمحیط زیست می نمایند . فشار درون محفظه احتراق این سیستم بین ۸/۵ تا ۵/۱۹ اتمسفرمی باشد .
۸_۱ فرآیندهای ترمو شیمیایی
در فرآیندهای ترمو شیمیایی ، بیوماس با دریافت گرما به محصولات بسیار با ارزشی ، که معمولا از نوع یک مخلوط گازی ، یک مایع نفت ما نند ، و یا چیزی شبیه زغال کربنی خالص می باشند ،تبدیل می گردد . توزیع این محصولات بستگی به میزان و حجم بیوماس ، دما و فشار واکنش ، مدت زمان حضور در محل احتراق و ارزش گرمایی بیوماس دارد . در فرآیندهای ترمو شیمیایی دما بالا ( بیشتراز ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد ) ، بیوماس به گاز تبدیل می گردد و در فرآیندهای دما پایین ( کمتر از ۴۰۰درجه سانتیگراد ) به عنوان مثال زغال چوب تولید می گردد . با استفاده از روشهایی، میتوان ازبیوماس تولید سوختهای مایع و یا مواد شیمیایی دیگر نیز نمود . فن آوری ترموشیمیایی در صورتیکه نوع فرآیند متناسب با نوع ماده خام و نوع محصول مورد نظر انتخاب شود وشرایط عملیاتی با دقت کافی تنظیم شوند ، دارای عملکرد خوبی می باشد . درکشورهای اروپایی تولید سوختهای مایع برای کاربرد درصنعت ترابری و موتورهای احتراق داخلی از اهمیت بالایی برخوردار می باشد ، درحالیکه در برخی از کشورها نظیر برزیل تولید زغال برای کاربرد درصنایع ذوب فلزات و سرامیک دارای اهمیت است . برخی ازکشورها ما نند کانادا بر روی بازیافت سوخت مایع و نیز تولید سوخت گازی تلاشهای فراوانی نموده اند . براساس تجربیات حاصله ، فن آوری تولید . زغال و تولید گاز مصنوعی با ارزش حرارتی پائین ، دارای کمترین پیچیدگی می باشند . تولید سوختهای مایع نیازمند تجهیزات و ملحقات بیشتری است و به دقت بیشتری نیاز دارد . چوب و زائدات جنگلی مناسب ترین مواد خام برای فن آوری ترموشیمیایی محسوب می گردند . پس از آنها زائدات کشاورزی لینگوسلولزی در رده بعدی ارزشی جای دارند . زباله های شهری بدلیل ناهمگونی در ترکیب خود ، عملکردی چندان خوبی در این فن آوری نشان نداده اند ، چنانکه درآمریکا تنها یک واحد آتشکافت زباله تا سال ۱۹۹۲ مشغول به کار بوده است .
۱_۸_۱ تولید سوختهای جامد
از قرنها پیش عمل کربنیزه کردن چوب ، جهت تولید زغال چوب صورت می گرفته است. با کربنیزه کردن چوب ، انرژی بیشتری در واحد جرم بدست می آید و حمل و نقل آن بسیار اقتصادی می شود زغال چوب محصول بدون دودی است که برای مصرف در محیطهای خانگی مناسب می باشد . در بخش صنعت ، زغال چوب در بخشهایی که مشخصات ویژه ای از سوخت ، نظیر کربن بالا و گوگرد کم لازم است ، مصرف می شود . در فرآیند داخل کوره های ساخت زغال چوب ، قسمتی از چوب سوزانده می شود تا درجه حرارت مورد نیاز برای عمل آتشکافت ( پیرولیز ) فراهم گردد . زمانیکه درجه حرارت به حدود ۲۸۰ درجه سانتیگراد میرسد ، فرآیند گرمازا شده و ارسال هوا و اکسیژن به کوره قطع می شود . ساده ترین کوره هایی که در بسیاری از مناطق جهان در حال توسعه بکار برده می شوند ، از تلی از چوب که با خاک در داخل گودالهایی پوشیده شده اند ، تشکیل یافته اند . دراین کوره ها فرآیند کربنیزه کردن بسیار کند صورت می پذیرد و کیفیت زغال چوب تولید شده نامرغوب می باشد .
۲_۸_۱ تولید سوختهای مایع
مایع سازی عبارت ازیک تبدیل ترمو شیمیایی است ، که در طی آن یک محصول مایع گونه ، از نقطه نظر فیزیکی و شیمیایی بسیار پایدار ، بدست می آید .
آتشکافت سریع چوب در راکتور بستر سیال : آتشکافت سریع که فرآیند دمای متوسط ( درحدود ۵۰۰ درجه سانتیگراد ) می با شد ، که در طی آن چوب بطور بیهوازی ، با سرعت بالا داغ می گردد . محصولات آتشکافت پس از سرد شدن بصورت روغن قابل استخراج می باشند . در این فرآیند چوبهای جنگلی پس از خشک شدن ، خرد ، آسیاب و غربال می شوند و با ابعادی بین ۲ تا ۵ میلیمتر وارد راکتور بسترسیال می گردند . بستر راکتور از ماسه پوشیده شده است و عامل سیال کننده آن ، گاز برگشتی از خود فرآیند می باشد ، که دمای آن بوسیله پیش گرمکن ها قبل از ورود به راکتور تا حد لازم افزایش یافته است . سرعت دمیدن گاز به داخل راکتور ، به نحوی تنظیم میگردد ، که ذرات زغال از راکتور به بیرون پرتاب می شوند ولی ذرات ماسه در آن باقی می مانند . دریک سیکلون ذرات زغال از جریان گاز خروجی جدا می شوند . جداسازی و بازیافت مایعات از گاز در دو چگالنده گرم و سرد انجام می گیرد . گاز خروجی در یک صافی ( الکتروفیلتر ) تمیز شده و بوسیله یک کمپرسور به مدار فرآیند باز میگردد . میزان جرم روغن تولیدی در این فرآیند درحدود ۷۵ درصد ، میزان جرم زغال تولیدی در حدود ۱۰ درصد و میزان جرم گاز تولیدی در حدود ۱۵ درصد جرم چوب خشک ورودی به پروسه می باشند . گاز و زغال تولیدی ، می توانند برای تامین انرژی حرارتی پروسه مورد استفاده قرار گیرند .
هیدرو پیرولیز ( آتشکافت با بخار آب داغ ) : دراین فرآیند با دمیدن بخار داغ به راکتور ، از چوب روغنهای سوختنی تولید می گردد . دمای این فرآیند بین ۳۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد و فشار درون راکتور درحدود ۲۵ مگاپاسکال می باشد . در این فرآیند ، تراشه های چوب خشک شده با رطوبت بین ۵ تا ۸ درصد و در اندازه های بین ۵/۰ تا ۵/۱ سا نتیمتر وارد راکتور می گردند . ارزش گرمایی روغن تولید شده در این فرآیند در حدود ۲۳ مگاژول بر کیلوگرم گزارش شده است و جرم آن نیز تا حدود ۵۰% وزن تراشه های چوب اندازه گیری شده است. گازی کردن فرآیند زیست توده یک فرآیند تجزیه به کمک گرما می باشد ، که در دمای بالا و در حضور سیالی در درون محیط فرآیند موسوم به عامل گازساز ، صورت می پذیرد . در خلال جنگ جهانی دوم، سیستمهای تولید گاز ازچوب و زغال چوب در سراسر جهان متداول شده و گاز تولیدی توسط آنها بعنوان سوخت در وسایل نقلیه گاز سوز مورد استفاده قرار گرفتند . بحران انرژی در دهه ۱۹۷۰ مجددا علاقه به سیستم های گازی بیوماسی را برانگیخت . تا سال ۱۹۸۰ بیش از ۱۵ کارخانه سازنده در جهان ، تاسیسات تولید گاز از چوب و زغال چوب را با ظرفیتهایی تا ۲۵۰ کیلو وات عرضه کردند . در سالهای بعد ، در فیلیپین برنامه هایی وسیع برای ساخت و فروش گازی کنندهای کوچک برای حرکت موتورها ، اجرا گردید . در برزیل ، پیش از ۳۰ سازنده ، تجهیزاتی با طرحهای مختلف و در اندازه های گوناگون عرضه کردند . وسایل تولید کننده گاز ازچوب با ظرفیتهایی تا ۳ مگاوات ( حرارتی ) درمناطق دور افتاده جهت تولید گاز برای پمپهای موتوری آبیاری بکار گرفته شدند . درحال حاضر انواع روشهای گازی سازی در جهان ابداع شده اند ، بعضی از این روشها که درگذشته مختص گازی سازی زغال سنگ بوده اند ، جهت گازی سازی بیوماس نیز سازگار شدند . در فن آوری های گازی کردن زیست توده ، با توجه به شرایط فرآیند ، امکان تولید انواع گاز مصنوعی با ترکیبات و ارزش گرمایی های مختلف امکانپذیر می باشد .
مقاله تولید برق بدون مصرف سوخت
