734

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?