Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №25 (сентябрь) 2015
Разделы: Техника
Размещена 30.09.2015. Последняя правка: 12.10.2015.

ОЦЕНКА ЭМИССИИ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА И БИОГАЗА

Моисеев Евгений Николаевич

Запорожская государственная инженерная академия

студент (магистр)

Научный руководитель: Назаренко Ирина Анатольевна, доцент, кандидат технических наук, Запорожская государственная инженерная академия


Аннотация:
В работе показана экологическая и экономическая эффективность использования биогаза на пивоваренном предприятии. В статье использована стандартная методика определения эмиссии парниковых газов по уровням. Выполнены расчеты для природного газа и биогаза. Полученные результаты показали, что количество выбросов парниковых газов от сжигания природного газа и биогаза на котлах фирмы «LOOS» на ПАО «Карлсберг Украина» уменьшаются. Доказана эффективность совместного сжигания данных видов топлива. Показано, что совместное сжигание природного газа и биогаза позволит снизить выбросы эмиссионных газов на 10%.


Abstract:
This paper shows the environmental and economic efficiency of biogas in the brewery. The article used the standard method for determination of greenhouse gas emissions through the levels. Calculations for natural gas and biogas. The results of the calculations showed that the amount of greenhouse gas emissions from the combustion of natural gas and biogas in the boilers of the company «LOOS» JSC «Carlsberg Ukraine" reduced. The efficiency of co-combustion of these fuels. It is shown that co-combustion of natural gas and biogas will reduce the emission of emission gases by 10%.


Ключевые слова:
парниковые газы; эмиссия парниковых газов; биогаз.

Keywords:
greenhouse gases; greenhouse gas emissions; biogas


УДК 504.7

 Введение. Непрерывный рост потребностей современного общества в энергии приводит к увеличению потребления ископаемых топливно-энергетических ресурсов и, соответственно, к увеличению выброса в атмосферу продуктов сгорания, в том числе, парниковых газов, повышение концентрации которых в атмосфере является одной из вероятных причин безвозвратного изменения климата [1].

Одним из основных путей снижения объема выбросов парниковых газов и экономии традиционных видов топлива является замена ископаемого топлива на возобновляемые источники энергии. Одним из таких источников может быть биогаз [2].

Основными критериями при выборе технологии энергетического использования биогаза являются экономические показатели и величина снижения эмиссии парниковых газов при допустимой величине выбросов загрязняющих веществ. Если экономические критерии известны и достаточно эффективно используются на практике, то существующие экологические критерии не позволяют объективно сравнивать различные технологии и оборудование, использующие различные виды биотоплива, а также полностью учесть влияние вида и качества заменяемого топлива [3].

 Методика. В зависимости от полноты информации возможна оценка выбросов парниковых газов на трех уровнях. Чем больше информации о применяемой технологии сжигания топлива, тем выше может быть уровень оценки. Так, если известны только данные о количестве сожженного топлива в год, то расчеты возможны только на уровне 1 [4]. Если же есть национальные данные об удельных коэффициентах выбросов для этих источников выбросов и типа топлива и, кроме того, известен содержание углерода в используемых видах топлива, то расчеты можно выполнить на уровне 2.

В простейшем случае при расчетах на уровне 1 выбросы любого парникового газа MПГ в первую очередь СО2 определяются формулой (1)

                                                Мпг=∑m*k*kпг*Ф             (1)

где m - количество сожженного топлива этого типа, в тоннах;

k - коэффициент для пересчета топлива из тыс.т. в терраДжоули,

kпг - удельный коэффициент эмиссии углерода. для СО2   kпг =VCO2*44/15
Ф - фракция окисления. Принимается, что Ф = 1. Этот коэффициент необходим для лучшего согласования с теорией и понимания физической сути вычислений.

n - число видов топлива, которые были использованы.

Для каждого вида расчеты выполняются не зависимо, а суммы той или иной парниковых газов затем складываются [5].

Результаты. По вышеуказанной методике была проведена оценка выбросов парниковых газов на предприятии ПАО Карлсберг Украина (г. Запорожье). В 2009-2010 годах компанией Carlsberg Ukraine была проведена реконструкция парового котла с модернизацией горелок для работы как на природном газе, так и на смеси из биогаза. От очистных сооружений в котельную был проведен газопровод для транспортировки биогаза и последующего его сжигания в котельной. В котельной за год сжигается около 3606000 м3 природного газа и 470000 м3 биогаза. Рассмотрим выбросы парниковых газов СО2, СН4 и N2O. Поскольку никаких данных о режиме сжигания топлива нет кроме его количества, то расчеты придется выполнять для СО2 на уровне 2, а для СН4 и N2O на уровне 1. Оценим сначала выбросы СО2 от сжигания природного газа, на основе формулы 1. Предполагается что для технологических нужд сжигается только природный газ. Результаты расчетов, по выбросам СО2 размещены в таблице 1.

 
Таблица 1 - Результаты расчетов выбросов СО2 от сжигания природного газа

 

Топливо

Количество,

тыс.нм3/год

Коэффициент пересчета в ТДж

Количество ТДж

Удельный коэффициент выбросов т/ТДж

Выбросы СO2, т

 

Природный газ

4076000

34,08

138910,0

 

7726641,6

  Таким образом, выбросы СО2 от сжигания природного газа составили 7726641,68 тонн в год.

 Оценим выбросы СO2 в случае, когда часть природного газа замещается биогаза. Результаты показаны в таблице 2.

 

Таблица 2 - Результаты расчетов выбросов СО2 от сжигания биогаза

 

Топливо

Количество,

тыс.  нм3/год

Коэффициент пересчета в ТДж

Количество ТДж

Удельный коэффициент выбросов т/ТДж

Выбросы СO2, т

 

Природный газ

3606000

34,08

122892,48

 

6835689,4

Биогаз

470000

5,61

2636,7

 

90008,2

  Суммарные выбросы СО2 котельной при сжигании природного газа и биогаза составили 6925697,53 т в год.

 Выбросы СН4 и N2O рассчитываются от того же количества природного газа, и для СО2. Результаты расчетов выбросов СН4 и N2O показаны в таблице 3.

 

Таблица 3 - величина выбросов СН4 и N2О от сжигания природного газа

  

Топливо

Количество,

тыс.  нм3/год

Удельный коэффициент выбросов СН4 т/ТДж

Выбросы СН4, т

Удельный коэффициент выбросов N2O

т/ТДж

Выбросы N2O, т

 

Природный газ

138910,09

0,001

138,91

0,001

138,91

 

 Коэффициенты выбросов СН4, данные в таблице 3 в кг/ТДж, представленные нами для удобства в тонах/ТерраДжоуль. Для коэффициента N2O расчеты выполнены аналогично.

 Общие выбросы по котельной при сжигании природного газа составили:

 а) СО2 7726641,68 т;

 б) СН4- 138,91 т;

 в) N2O - 138,1 т.

 Для получения результата в СО2-эквиваленте умножаем выбросы метана потенциал глобального потепления метана - 21, а выбросы закиси азота на потенциал глобального потепления 310. Таким образом, получено суммарные выбросы в количестве 7772621 т СО2-эквивалента.

 При сжигании природного газа и биогаза величины выбросов СН4 и N2О показаны в таблице 4.

 

Таблиця 4 - Величина викидів СН4 і N2О від спалювання природного газу з біогазом

 

Топливо

Количество, тыс.  нм3/год

Удельный коэффициент выбросов СН4 т/ТДж

Выбросы СН4, т

Удельный коэффициент выбросов N2O

т/ТДж

Выбросы N2O, т

 

Природный газ

122892,48

0,001

122,9

0,001

122,9

Биогаз

2636,7

0,06

158,2

0,015

39,55

 

Общие выбросы по котельной одновременном сжигании природного газа и биогаза составили:

 а) СО2 6925697,53 т;

 б) СН4- 281,1 т;

 в) N2O - 162,45 т.

 Получены суммарные выбросы в количестве 6981960 т СО2- эквивалента.

 Уменьшение выбросов при одновременном сжигания природного газа и биогаза на котельной составляет 790661 т СО2- эквивалента в год.

Выводы. В статье показана эффективность использования биогаза на ПАО Карлсберг Украина. Это обеспечит очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности, сократит потерю площадей, занимаемых стоками предприятия. Расчеты показали, что сжигание совместно природного газа и биогаза позволит снизить выбросы эмиссионных газов на 790661 т СО2- эквивалента в год, что улучшит экологическую ситуацию в Запорожском регионе. Существенное снижение выбросов в атмосферу парниковых газов позволит привлечь дополнительные средства по Киотскому протоколу.

` `

Библиографический список:

1. Губинский М.В., Усенко А.Ю., Шевченко Г.Л., Шишко Ю.В. Оценка эмиссии парниковых газов при использовании топлив и биомассы. Щоквартальний науково-практичний журнал 2’ 2007. Інтегровані технології та енергозбереження. Видання засновано Харківським державним політехнічним університетом у 1998 році
2. Національна металургійна академія України. Усенко А. Ю. Удосконалення процесу окислювального піролізу біомаси з метою зниження емісії парникових газів. Автореферат. Дисертації на здобуттянауковогоступеня кандидата технічних наук Дніпропетровськ – 2006.
3. A Roadmap for moving to a competitive low carbon economy in 2050 (Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. Brussels, 8.3.2011 COM (2011) 112 final). // Official website of the European Union. [Electronic resource] / Mode of access: http://ec.europa.eu /clima/documentation /roadmap /docs/com_2011_112_en.pdf. - Date of access: 09.03.2011.
4. Белоусов В. Н., Смородин С. Н., Лакомкин В. Ю., Энергосбережение и выбросы парниковых газов (СО2). Учебное пособие. Санкт-Петербург 2014.
5. Методические указания. По расчету выбросов парниковых газов. Астана 2010.




Рецензии:

1.10.2015, 11:11 Галкин Александр Федорович
Рецензия: Статья написана на актуальную тему. Имеет элементы информативной новизны и практической значимости. Рекомендуется к публикации.

1.10.2015, 20:49 Лобанов Игорь Евгеньевич
Рецензия: Актуальность работы имеется. На мой взгляд, применяемая модель довольно примитивна. В работе нет достаточного обоснования применения именно данной модели. Очень много орфографических ошибок: статью неприятно читать в таком виде -- это неуважение к читателям статьи. Судя по приведённым в статье данным, снижение выбросов составит менее 9%, однако автор утверждает, что будет иметь место существенное улучшение экологической ситуации. После ответов на поставленные вопросы статья может быть рекомендована к печати.

13.10.2015 14:14 Ответ на рецензию автора Моисеев Евгений Николаевич:
С количеством орфографических ошибок согласен. Так как статья была написана и не прорецензирована. В секторе «Энергетика» в рамках процедур контроля качества специалистами Бюро комплексного анализа и прогнозов «BIAF» подготовлены методические рекомендации по инвентаризации выбросов парниковых газов при сжигании органического топлива в соответствии с требованиями Руководящих принципов национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК, 2006 г. В основу методики в основном положена методология Уровня 1, и лишь в некоторых случаях – Уровня 2. Наше предприятие находится в чистой экологической зоне города и в связи с этой точкой зрения снижение выбросов имеет существенные экологические показатели. Так как в Запорожье много промышленных предприятий которые загрязняют атмосферную среду.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх