В настоящее время мы располагаем необходимыми данным для прове­дения детального анализа энергетического баланса системы Syngas. Од­нако приближенные оценки эффективности установок типа Syngas сви-. детельствуют о том, что потребляемая энергия в основном будет расходоваться на производство кислорода и водяного пара. Так, соглас­но оценке энергетического баланса газификатора с неподвижным слоем сырья, более 90% потребляемой электроэнергии приходится на эксплуа­тацию кислородной установки [7].

Газ, получаемый по технологии Syngas, имеет среднюю калорий­ность, и, поскольку он удовлетворяет требованиям стандартов по содер­жанию серы, установленных Управлением по охране окружающей среды, оборудование для очистки газа от серы не предусматривается. Поэтому установка типа Syngas будет потреблять водяной пар в основ­ном для газификации, причем генерация водяного пара должна осу-

Таблица 2. Производство среднекалорийного газа в процессе Syngas 11

Номер потока

1 2 3 4 5 б

Основные эле­менты

Углерод 21,985

Водород 32,196 (13,751) 10,869

(в виде Н2)

Кислород 15,563 (6,834) 3,409 5,064 (в виде 02) Газообразные компоненты

Ществляться в котельной самой установки, отапливаемой получаемым газом. При этом предполагается, что к. п. д. котельной установки равен

60%.

Источником кислорода для установки такого размера будет, по-ви­димому, передвижная кислородная установка. Для расчета количества производимого газа расход энергии при эксплуатации кислородной установки был принят равным 331 кВт-ч/т кислорода. При этом пред­полагалось, что в электрическую энергию превращается около 30% теп­ловой энергии газа (к. п. д. = 30%). При оценке общего теплового к. п. д. установки.

Обобщенные данные о материальном балансе, рассчитанном на 1 т органической части твердых отходов, содержащих 30% влаги, приве­дены в табл. 2. В связи с низкими выходами топливной жидкости (и предполагаемым ее низким качеством) она возвращалась в газификатор для полного превращения в газ. Сведения о выходах компонент могут быть отнесены к установкам разного размера, а также к твердым отхо­дам, содержащим различное количество органических компонент.

После охлаждения и очистки часть газа (поток 5) сжигается для по­лучения водяного пара, необходимого для газификации. Поток 6 пред­ставляет собой чистый газ, предназначенный для продажи. Общее рас­пределение производимой и расходуемой энергии в виде тепла показано на рис. 3. Как следует из рисунка, на долю производимого газа прихо­дится 85% теплоты. Это свидетельствует о том, что к. п. д. установки Syngas выше, чем к. п. д. установок по газификации угля (порядка 70%). Кроме того, в случае переработки твердых городских отходов по техно­логии Syngas не возникает необходимости в изменении соотношений моноксвда углерода и водорода для получения водяного газа, удалении кислых газов и метанизации получаемого газа. Поэтому, несмотря на то что при более детальном проектировании установки тепловой к. п. д. может отличаться от приведенного в данной работе, есть все основания полагать, что он будет выше теплового к. п. д. более сложной установки по производству синтетического газа из угля.

Основные принципы анаэробной ферментации с образованием метана

М. Мкинерни М. Брайант 2)

В процессе анаэробной ферментации сложные органические вещества разла­гаются до С02 и СН4, причем на метан приходится примерно 90% энергии, со­держащейся в субстрате [1, 2]. Микробиологические процессы анаэробного пре­вращения углеводородов (брожение) и белков (гниение) имеют важное значение в круговороте веществ в природе и давно используются для стабилизации сточных вод. Возможность получения высококалорийного топливного газа (СН4) путем биохимической переработки биомассы, в частности экскрементов крупного рогатого скота, была реализована сравнительно недавно.

В процессе анаэробной ферментации участвуют многие виды микроорганиз­мов, однако основными биологическими агентами, способствующими разруше­нию органических веществ (субстрата) до СН4, являются бактерии [3-6]. В ряде экосистем важную роль могут играть также ресничные инфузории, простейшие жгутиковые и некоторые грибы. Ферментация субстрата с образованием метана происходит в анаэробных системах, таких, как сточные воды, донные отложения, торфяные болота, гниющие органические отходы, т. е. отходы, в которых при разложении органического субстрата образуется акцептор электрона и С02. В среде, в которой легко образуются или имеются другие акцепторы электрона (кислород, сера, сульфаты или нитраты), ферментации не происходит. С точки зрения температурных условий протекания процесса ферментации можно выде­лить два основных вида микроорганизмов-термофилы, активные при темпера­туре 45-70°С, и мезофилы, активные при температуре 20 4СГС. Существуют микроорганизмы Methanosarcina, которые активны при температуре от 20 до 70°С [7]. Величина рН находится в пределах 5-8 ед., но при рН < 7 скорость ферментации быстро уменьшается.