734
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ
И ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИЕ ЦЕНТРЫ
Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 250400 – Технология лесозаготовительных
и деревоперерабатывающих производств
Воронеж 2013
2
УДК 674:65.011.54/.56+630*+620.9
Сафонов, А. О. Энергетическое использование древесной биомассы. Автоматические линии и деревообрабатывающие центры [Текст] : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 250400 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств / А. О. Сафонов ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 32 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 2 от 1 ноября 2013 г.)
Рецензент директор ООО «Лигнум» канд. техн. наук И.Н. Медведев
3
1. Общие организационно-методические указания
Одной из активных и эффективных форм подготовки квалифицирован-
ного специалиста и личности является самостоятельная работа студентов. В
связи с этим предлагается перенести на самостоятельное изучение студента-
ми ряда лекционных тем, указанных в настоящей программе.
С учетом специфики того или иного курса и количества часов для са-
мостоятельной работы студентов ведущим преподавателем курса конкрети-
зируются темы лекций и вид контроля за их выполнением.
Для качественного осмысления и творческого изучения материала каж-
дой лекционной темы следует строго соблюдать и выполнять комплекс орга-
низационно-методических мероприятий, как-то:
-тщательно изучить и уяснить тему и содержание лекций;
-изучить список рекомендуемой литературы и выбрать один – два ис-
точника;
- изучить в соответствии с содержанием лекции конкретные вопросы,
уяснив их сущность, практическую значимость и перспективность;
-составить тезисы (конспект) лекции в соответствии с ее содержанием;
-качество самостоятельной работы студента оценивается в беседе с преподавателем при сдаче коллоквиума или в ходе выполнения контрольной работы.
Эффективность самостоятельной работы во многом зависит от ее орга-
низации, т.е. согласованности по месту, времени и цели всех действий.
Для этого ведущим преподавателем совместно со студентами составля-
ется индивидуальный график самостоятельной работы, в котором указыва-
ются дата, тема лекции, место работы, информационное и консультативное обеспечение.
После проработки каждой темы преподаватель оценивает качество вы-
полненной самостоятельной работы, что позволяет активизировать деятель-
ность студентов, повысить их ответственность и осознанность изучения учебной дисциплины.
4
2. Темы лекций для самостоятельного изучения и их содержание по дисциплине «Энергетическое использование древесной биомассы»
Тема 1. Ресурсы древесной биомассы При изучении темы необходимо иметь представление о древесном топ-
ливе, как экологически безопасном и экономически эффективном.
Изучить данные об использовании древесной биомассы для производ-
ства энергии в России и мире.
Требуется определить средне- и долгосрочные планы вовлечения дре-
весного топлива в топливно-энергетических балансах России и развитых ле-
соиндустриальных странах.
Изучить стратегию развития производства энергии с использованием древесной биомассы.
Вопросы для самоконтроля:
1.Какой объем ресурсов древесной биомассы в России и мире?
2.Что необходимо знать при производстве древесного биотоплива?
3.Какой энергетический баланс при использовании древесного биото-
плива?
4.Какая стратегия развития производства энергии с использованием древесной биомассы?
5.Какие предприятия являются лидерами по производству биотоплива из сырья растительного происхождения?
Тема 2. Свойства древесной биомассы При изучении темы необходимо усвоить основные сведения о физиче-
ском и химическом строении древесины.
Требуется изучить основные теплотехнические характеристики дре-
весной биомассы в соответствии с нормативным методом теплового расчета котлоагрегатов.
5
Необходимо определить элементный состав, теплоту сгорания, выход летучих, плавкость золы, влажность абсолютная и относительная различных видов древесной биомассы: стволовой древесины, коры, ветвей и сучьев, ли-
ствы, хвои.
Вопросы для самоконтроля:
1.Какое физическое строение древесины?
2.Какое химическое строение древесины?
3.Какие основные теплотехнические характеристики древесной био-
массы?
4. В чем заключается с нормативный метод теплового расчета котлоаг-
регатов?
5. Какие элементный состав, теплота сгорания, выход летучих, плав-
кость золы, влажность абсолютная и относительная различных видов древес-
ной биомассы?
Тема 3. Технологии энергетического использования древесной биомассы
При изучении темы необходимо уяснить физико-химические процессы при прямом сжигании древесины или древесного топлива с улучшенными потребительскими свойствами для производства тепловой и/или электриче-
ской энергии.
Необходимо изучить физико-химические процессы при газогенерации,
типы газогенераторов.
Требуется изучить физико-химические процессы в производстве дре-
весного угля.
Сделать обзор существующих и прогноз перспективных технологий производства жидкого моторного топлива из древесной биомассы.
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие физико-химические процессы происходят при прямом сжига-
нии древесины или древесного топлива?
6
2.Какие физико-химические процессы происходят при газогенерации?
3.Какие типы газогенераторов используются для сжигания биотопли-
ва?
4.Какие физико-химические процессы происходят при производстве древесного угля?
5.Какие технологии производства жидкого моторного топлива из дре-
весной биомассы наиболее перспективны?
Тема 4. Источники и виды древесной биомассы При изучении темы необходимо изучить ресурсы дровяной древесины
в лесах Российской Федерации. Какие способы оценки запасов дровяной дре-
весины.
Необходимо понять принцип использования геоинформационных сис-
тем для оценки и прогнозирования изменений запасов дровяной древесины.
Требуется изучить объемы ресурсов древесного топлива, образующие-
ся при заготовке древесины и промежуточных рубках.
Необходимо изучить ресурсы древесного топлива, образующиеся в ле-
сопилении и деревообработке.
Необходимо изучить ресурсы фанерного и плитного производства.
Необходимо изучить ресурсы целлюлозно-бумажного производства.
Вопросы для самоконтроля:
1.Какие существуют способы оценки запасов дровяной древесины?
2.Какие объемы ресурсов древесного топлива, образующиеся при заго-
товке древесины и промежуточных рубках?
3.Какие ресурсы древесного топлива, образующиеся в лесопилении и деревообработке?
4.Сколько отходов ежегодно образуется в фанерном и плитном произ-
водствах?
5. Сколько отходов ежегодно образуется в лесопилении и деревообра-
ботке?
7
Тема 5. Производство, транспорт и хранение древесного топлива При изучении темы необходимо рассмотреть технологии и оборудова-
ние для производства топливной щепы.
Изучить принцип действия рубительных машин и дробилок.
Изучить технологии производства древесного топлива с улучшенными потребительскими свойствами – брикетов и пеллет.
Необходимо ознакомиться со стандартами качества пеллет и брикетов.
Изучить системы транспорта древесного топлива.
Необходимо рассмотреть различные типы складов древесного топлива.
Изучить требования к устройству складов древесного топлива.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что из себя представляют технологии и оборудование для производ-
ства топливной щепы?
2. В чем суть технологии производства древесного топлива с улучшен-
ными потребительскими свойствами?
3. Что регламентируют действующие стандарты качества пеллет и бри-
кетов?
4.Какие применяются системы транспорта древесного топлива?
5.Какие типы складов древесного топлива и требования к их устройст-
ву?
Тема 6. Физико-химические основы процесса горения древесного топлива
При изучении темы необходимо ознакомиться с процессами воспламе-
нения и горения древесины.
Изучить стадии горения древесины.
Научиться определять время горения древесной частицы.
Понять принцип поля концентрации газообразных компонентов про-
дуктов сгорания и температуры в слое горящей древесной биомассы.
8
Вопросы для самоконтроля:
1.Что представляет процесс горения древесины?
2.Какие условия для воспламенения древесины?
3.Сколько и какие стадии горения древесины?
4.Как определяется время горения древесной частицы?
5.Какой принцип полей концентрации газообразных компонентов про-
дуктов сгорания?
Тема 7. Процессы сжигания древесного топлива При изучении темы необходимо ознакомиться с типами топочных уст-
ройств для сжигания древесного топлива.
Научиться рассчитывать поля температуры, концентраций и коэффи-
циента избытка воздуха в различных типах топочных устройств.
Выяснить конструкции слоевых топок.
Изучить теплотехнические характеристики и определение размеров слоевых топок.
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие применяются типы топочных устройств для сжигания древес-
ного топлива?
2.Как определяются поля температуры, концентраций и коэффициента избытка воздуха в различных типах топочных устройств?
3.Какие применяются конструкции слоевых топок?
4.Какие параметры характеризуют теплотехнические характеристики слоевых топок?
5.Как определяются размеры слоевых топок?
Тема 8. Способы производства тепловой и электрической энергии При изучении темы необходимо рассмотреть закономерности термоди-
намического анализа затрат теплоты при производстве тепловой и электриче-
ской энергии и когенерации.
9
Требуется определить преимущества когенерации тепловой энергии.
Научиться определять оптимальное соотношение между тепловой и электрической мощностью.
Разобраться с закономерностями преобразования биомассы древесины в схеме тепловых электростанций на древесном топливе.
Научиться составлять баланс потребности деревообрабатывающего
(лесозаготовительного) предприятия и ресурса древесного топлива, обра-
зующегося на предприятии.
Вопросы для самоконтроля:
1.Какие закономерности термодинамического анализа затрат теплоты при производстве тепловой и электрической энергии и когенерации?
2.В чем преимущества когенерации тепловой энергии?
3.Как определяется оптимальное соотношение между тепловой и элек-
трической мощностью?
4. Какие существуют закономерности преобразования биомассы древе-
сины в схеме тепловых электростанций на древесном топливе?
5. Как составляется баланс потребности предприятия и ресурса древес-
ного топлива?
Тема 9. Состояние окружающей среды при использовании топлива из древесной биомассы
При изучении темы необходимо определить вредные выбросы при раз-
личных технологиях энергетического использования древесной биомассы.
Требуется изучить способы очистки дымовых газов от золы.
Необходимо рассмотреть свойства древесной золы.
Определить преимущества возвращения древесной золы в лесные поч-
вы.
Рассмотреть влияние энергетического использования древесной био-
массы в борьбе с глобальным потеплением.
10
Изучить механизмы Киотского протокола в развитии лесной биоэнер-
гетики в России.
Вопросы для самоконтроля:
1.Какие образуются вредные выбросы при различных технологиях энергетического использования древесной биомассы?
2.Какие существуют способы очистки дымовых газов от золы?
3.В чем преимущества возвращения древесной золы в лесные почвы?
4.Какое влияние энергетического использования древесной биомассы на борьбу с глобальным потеплением?
5.Какие цели преследует Киотский протокол?
Тема 10. Эффективность использования древесной биомассы При изучении темы необходимо провести оценку себестоимости теп-
ловой и электрической энергии, произведенной с использованием древесной биомассы.
Требуется сделать сравнение экономической эффективности различных технологий энергетического использования древесной биомассы для произ-
водства энергии в условиях России.
Вопросы для самоконтроля:
1. Как производится оценка себестоимости тепловой энергии, произве-
денной с использованием древесной биомассы?
2. Как производится оценка себестоимости электрической энергии,
произведенной с использованием древесной биомассы?
3. Как рассчитывается экономическая эффективность различных тех-
нологий энергетического использования древесной биомассы?
4. Какой объем энергии из биомассы вырабатывается в настоящее вре-
мя в России и мире?
5. Какие секторы экономики используют энергию биомассы?