«Проблемы подготовки кадров по приоритетным направлениям науки, техники и критическим технологиям: Лесная биоэнергетика»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЕСА»
ФАКУЛЬТЕТ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ
Повышение квалификации профессорско-преподавательского состава в 2008 г. государственных вузов, находящихся в ведении Федерального агентства по образованию, за счет дополнительных средств федерального бюджета
УТВЕРЖДАЮ Ректор ГОУ ВПО «Московский государственный университет леса» ______________________ «_____»________________2008 г. |
Краткосрочная программа
повышения квалификации преподавателей
«Проблемы подготовки кадров по приоритетным направлениям науки, техники и критическим технологиям:
Лесная биоэнергетика»
Авторы:
Декан ФПКП, профессор, кандидат технических наук
Профессор, доктор технических наук
Профессор, кандидат технических наук
Москва 2008
Краткосрочная программа
повышения квалификации преподавателей
«Проблемы подготовки кадров по приоритетным направлениям науки, техники и критическим технологиям:
Лесная биоэнергетика»
1. Общая характеристика программы
Основной целью курса является повышение квалификации профессорско-преподавательского состава высших учебных заведений в области технологий, оборудования, социального и экономического значения энергетического использования древесины.
Категория слушателей: профессорско-преподавательский состав государственных образовательных учреждений высшего профессионального образования, находящихся в ведении федерального агентства по образованию.
Продолжительность обучения: 80 ауд. часов.
Форма обучения: очная, с отрывом от основного места работы.
Основа обучения: бюджетная, за счёт дополнительных средств федерального бюджета в соответствии с приказом Федерального агентства по образованию от 01.01.2001 г. № 000.
Режим занятий: 10 дней, по 8 часов аудиторных занятий в день.
Документ об образовании: удостоверение государственного образца о краткосрочном повышении квалификации.
2. Перечень основных модулей программы и их разделы
1. Современные тенденции в развитии высшего профессионального образования.
1.1. Современные проблемы высшей школы.
1.2. Образовательные стандарты и качество обучения.
1.3. Модульно-рейтинговая система обучения.
2. Энергетическое использование древесины в мире и России.
2.1. Современное состояние мировой энергетики. Основные проблемы и перспективы увеличения доли использования возобновляемых источников энергии.
2.2. Современное состояние энергетики России. Основные проблемы и доля возобновляемых источников энергии в энергобалансе.
2.3. Виды и ресурсы древесной биомассы в мире, Европе, Северной Америке, России.
2.4. Свойства древесины как источника энергии.
2.5. Отечественные и зарубежные системы стандартов терминов и способов определения свойств древесины как топлива.
3. Производство древесного топлива.
3.1. Определение ресурсов древесного топлива в лесонасаждениях.
3.2. Плантации быстрорастущих пород. Энергетические леса.
3.3. Организация лесозаготовок и рубок ухода с максимальным использованием древесной биомассы.
3.4. Образование древесного топлива в технологических процессах деревообработки. Нормы образования отходов.
3.5. Технология окорки и подготовки коры к сжиганию на предприятиях ЦБП. Преимущества сухой окорки.
3.6. Технологии и оборудование производства топливной щепы.
3.7. Хранение и транспорт древесного топлива.
3.8. Производство древесного топлива с улучшенными потребительскими свойствами (пеллеты, брикеты).
4. Технологии энергетического использования древесины.
4.1. Существующие и перспективные технологии энергетического использования древесной биомассы
4.2. Сжигание древесины. Особенности горения древесного топлива. Расчеты объемов воздуха и продуктов сгорания. Коэффициент избытка воздуха.
4.3. Топочные устройства для сжигания древесного топлива. Основные типы топочных устройств, их теплотехнические характеристики.
4.4. Свойства древесной золы. Системы золоулавливания. Возврат золы в почвы.
5. Производственно-отопительные котельные на древесном топливе.
5.1. Технологическая схема котельной, оборудование котельной.
5.2.Тепловая схема котельной.
6. Паротурбинные тепловые электростанции на древесном топливе.
6.1. Раздельное и комбинированное производство тепловой и электрической энергии.
6.2. Технологическая схема тепловой электростанции на древесном топливе.
7.3. Зависимость себестоимости производства тепловой и электрической энергии от соотношения тепловой и электрической мощности.
7. Термохимические технологии энергетического использования древесины.
7.1. Производство и использование генераторного газа.
7.2. Производство и использование древесного угля.
8. Производство жидкого моторного топлива из древесины.
8.1. Обзор технологий производства жидкого моторного топлива из биомассы различного происхождения.
8.2. Производство и использование этилового спирта как моторного топлива.
8.3. Производство синтетического жидкого моторного топлива из биомассы.
9. Программы развития биоэнергетики в России и мире.
9.1 Обязательства стран, подписавших Киотский протокол. Механизмы использования Киотского протокола для развития биоэнергетики.
9.2. Состояние и перспективы развития лесной биоэнергетики в России.
3. Учебно-тематический план по приоритетному направлению «Проблемы подготовки кадров по приоритетным направлениям науки, техники и критическим технологиям: Лесная биоэнергетика»
№ п/п | Наименование разделов, модулей, дисциплин | Всего часов | Форма контроля | ||||
Трудоёмкость | в том числе | ||||||
Аудиторные занятия | Самостоятельная работа | ||||||
Всего | Лекции | Практические занятия | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
1. | Современные тенденции в развитии высшего профессионального образования | 4 | 4 | 4 | - | - | - |
1.1. | Современные проблемы высшей школы | 2 | 2 | 2 | - | - | - |
1.2. | Образовательные стандарты и качество обучения | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
1.3. | Модульно-рейтинговая система обучения | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
2. | Энергетическое использование древесины в мире и России | 9 | 5 | 5 | - | 4 | - |
2.1. | Современное состояние мировой энергетики. Основные проблемы и перспективы увеличения доли использования, возобновляемых источников энергии | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
2.2. | Современное состояние энергетики России. Основные проблемы и доля возобновляемых источников энергии в энергобалансе | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
2.3. | Виды и ресурсы древесной биомассы в мире, Европе, Северной Америке, России | 3 | 1 | 1 | - | 2 | - |
2.4. | Свойства древесины как источника энергии | 3 | 1 | 1 | - | 2 | - |
2.5. | Отечественные и зарубежные системы стандартов терминов и способов определения свойств древесины как топлива | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
3. | Производство древесного топлива | 18 | 16 | 12 | 4 | 2 | - |
3.1. | Определение ресурсов древесного топлива в лесонасаждениях | 6 | 6 | 2 | 4 | - | - |
3.2. | Плантации быстрорастущих пород. Энергетические леса | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
3.3. | Организация лесозаготовок и рубок ухода с максимальным использованием древесной биомассы | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
3.4. | Образование древесного топлива в технологических процессах деревообработки. Нормы образования отходов | 4 | 2 | 2 | - | 2 | - |
3.5. | Технологии окорки и подготовки коры к сжиганию на предприятиях ЦБП. Преимущества сухой окорки | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
3.6. | Технологии и оборудование производства топливной щепы | 2 | 2 | 2 | - | - | - |
3.7. | Хранение и транспорт древесного топлива | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
3.8. | Производство древесного топлива с улучшенными потребительскими свойствами (пеллеты, брикеты) | 2 | 2 | 2 | - | - | - |
4. | Технологии энергетического использования древесины | 12 | 8 | 8 | - | 4 | - |
4.1. | Существующие и перспективные технологии энергетического использования древесной биомассы | 6 | 2 | 2 | - | 4 | - |
4.2. | Сжигание древесины. Особенности горения древесного топлива. Расчеты объемов воздуха и продуктов сгорания. Коэффициент избытка воздуха | 2 | 2 | 2 | - | - | - |
4.3. | Топочные устройства для сжигания древесного топлива. Основные типы топочных устройств, их теплотехнические характеристики | 2 | 2 | 2 | - | - | - |
4.4. | Свойства древесной золы. Системы золоулавливания. Возврат золы в почвы | 2 | 2 | 2 | - | - | - |
5. | Производственно-отопительные котельные на древесном топливе | 10 | 10 | 2 | 8 | - | - |
5.1. | Технологическая схема котельной, оборудование котельной | 8 | 8 | - | 8 | - | - |
5.2. | Тепловая схема котельной | 2 | 2 | 2 | - | - | - |
6. | Паротурбинные тепловые электростанции на древесном топливе | 6 | 4 | 4 | - | 2 | - |
6.1. | Раздельное и комбинированное производство тепловой и электрической энергии | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
6.2. | Технологическая схема тепловой электростанции на древесном топливе | 2 | 2 | 2 | - | - | - |
6.3. | Зависимость себестоимости производства тепловой и электрической энергии от соотношения тепловой и электрической мощности | 3 | 1 | 1 | - | 2 | - |
7. | Термохимические технологии энергетического использования древесины | 6 | 4 | 4 | - | 2 | - |
7.1. | Производство и использование генераторного газа | 2 | 2 | 2 | - | - | - |
7.2. | Производство и использование древесного угля | 4 | 2 | 2 | - | 2 | - |
8. | Производство жидкого моторного топлива из древесины | 3 | 3 | 3 | - | - | - |
8.1. | Обзор технологий производства жидкого моторного топлива из биомассы различного происхождения | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
8.2. | Производство и использование этилового спирта как моторного топлива | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
8.3. | Производство синтетического жидкого моторного топлива из биомассы | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
9. | Программы развития биоэнергетики в России и мире | 4 | 2 | 2 | - | 2 | - |
9.1. | Обязательства стран, подписавших Киотский протокол. Механизмы использования положений Киотского протокола для развития биоэнергетики. | 1 | 1 | 1 | - | - | - |
9.2. | Состояние и перспективы развития лесной биоэнергетики в России | 3 | 1 | 1 | - | 2 | - |
Итоговая аттестация | Защита рефератов | 6 | - | - | - | - | реферат 6 |
Итого: | 78 | 56 | 44 | 12 | 16 | 6 |
4. Содержание занятий
Раздел 1. Современные тенденции в развитии высшего профессионального образования (4 часа).
Занятие 1.1. Современные проблемы высшей школы (2 часа - лекция).
Высшее образование как система, процесс, результат. Тенденции развития высшего образования в России. Приоритетный национальный проект «Образование» в контексте развития российского вуза. Стандарты третьего поколения в высшей школе.
Занятие 1.2. Образовательные стандарты и качество обучения (1 час - лекция).
Сущность стандартов и качества образования в России. Стандарты 3-го поколения в России. Международные стандарты и качество образования за рубежом. Основные положения стандартов качества. Отечественный и зарубежный опыт обеспечения качества образования в высшей школе.
Занятие 1.3. Модульно-рейтинговая система обучения (1 час - лекция).
Дидактическая характеристика модульного обучения. Различные подходы к формированию рейтинговой системы.
Раздел 2. Энергетическое использование древесины в мире и России (5 часов).
Занятие 2.1. Современное состояние мировой энергетики. Основные проблемы и перспективы увеличения доли использования возобновляемых источников энергии (1 час - лекция).
Производство и потребление энергии в мире. Виды энергоресурсов и их доли в мировом балансе производства и потребления энергии. Возобновляемые источники энергии и их доли в мировом производстве.
Занятие 2.2. Современное состояние энергетики России. Основные проблемы и доля возобновляемых источников энергии в энергобалансе (1 час – лекция).
Производство и потребление энергии в России. Энергоресурсы России. Тенденции изменения долей различных энергоресурсов в производстве энергии. Проблемы использования возобновляемых энергоресурсов.
Занятие 2.3. Виды и ресурсы древесной биомассы в мире, Европе, Северной Америке, России (1 час - лекция).
Ресурсы древесной биомассы в лесах, произрастающих на территории Европы, России и Северной Америки. Ресурсы энергетических лесов. Отходы лесозаготовок и деревообработки.
Занятие 2.4. Свойства древесины как источника энергии (1 час - лекция).
Влажность, плотность, теплоемкость, прочностные характеристики древесины различных пород. Химический состав древесины. Пирогенетические свойства древесины, температура воспламенения различных видов древесной биомассы.
Занятие 2.5. Отечественные и зарубежные системы стандартов терминов и способов определения свойств древесины как топлива (1 час - лекция).
Нормативный метод теплового расчета котлов – отечественный стандарт для определения свойств древесного топлива. Европейский стандарт «Твердое биотопливо – термины и определения», элементный состав, теплота сгорания, выход летучих и плавкость золы древесного топлива.
Раздел 3. Производство древесного топлива (16 часов).
Занятие 3.1. Определение ресурсов древесного топлива в лесонасаждениях ( 2 часа – лекция, 4 часа – практические занятия).
Определение ресурсов древесного топлива в лесонасаждениях натурными исследованиями, по материалам авиа и спутниковых наблюдений. Использование ГИС – технологий.
Занятие 3.2. Плантации быстрорастущих пород. Энергетические леса (1 час - лекция).
Древесные породы с коротким сроком спелости. Перспектива энергетических лесных плантаций в России.
Занятие 3.3. Организация лесозаготовок и рубок ухода с максимальным использованием древесной биомассы (1 час - лекция).
Организация лесозаготовок и рубок ухода с максимальным использованием древесной биомассы. Организация рубок главного пользования и рубок ухода. Способы выборки древесины. Сбор и транспортировка лесосечных отходов. Переработка и хранение отходов.
Занятие 3.4. Образование древесного топлива в технологических процессах деревообработки. Нормы образования отходов (2 часа - лекция).
Отходы лесопиления, производства клееного бруса, столярного и мебельного производства, стандартного деревянного домостроения. Норма образования отходов.
Образование отходов при лущении и строгании шпона, устранение дефектов шпона, обрезки фанеры. Отходы сортировки стружки при производстве ДСП и OSB. Отходы шлифования ДСП. Норма образования отходов. Использование отходов в основном производстве и для производства энергии.
Занятие 3.5. Технологии окорки и подготовки коры к сжиганию на предприятиях ЦБП. Преимущества сухой окорки (1 час - лекция ).
Технологии окорки, оборудования для окорки. Короотжимные прессы. Хранение и транспортировка. Преимущества сухой окорки.
Занятие 3.6. Технологии и оборудование производства топливной щепы (2 часа – лекция ).
Производство топливной щепы из сортиментов, хлыстов, деревьев. Производство топливной щепы из отходов лесозаготовок. Производство топливной щепы из отходов лесопиления и деревообработки. Типы и конструкции рубительных машин.
Занятие 3.7. Хранение и транспорт древесного топлива (1 час - лекция).
Открытое и закрытое хранение щепы. Механизированные склады щепы. Противопожарные нормы и требования для складов щепы.
Занятие 3.8. Производство древесного топлива с улучшенными потребительскими свойствами ( пеллеты, брикеты) (2 часа - лекция).
Недостатки природного древесного топлива. Технология производства хранения транспорта пеллет. Производство топливных брикетов из древесины. Себестоимость облагороженного древесного топлива.
Раздел 4. Технологии энергетического использования древесины (8 часов).
Занятие 4.1. Существующие и перспективные технологии энергетического использования древесной биомассы (2 часа - лекция).
Прямое сжигание древесного топлива для получения тепловой и/или электрической энергии. Производство древесного топлива с улучшенными потребительскими свойствами. Пиролиз, производство генераторного газа. Производство жидкого моторного топлива из древесины. Производство древесного угля.
Занятие 4.2. Сжигание древесины. Особенности горения древесного топлива. Расчеты объемов воздуха и продуктов сгорания. Коэффициент избытка воздуха (2 часа - лекция).
Особенности горения древесины. Расчеты объемов воздуха газов Энтальпия дымовых газов. Коэффициент избытка воздуха.
Занятие 4.3. Топочные устройства для сжигания древесного топлива. Основные типы топочных устройств, их теплотехнические характеристики (2 часа - лекция).
Слоевые, камерные, вихревые топки и топки с кипящим слоем для сжигания древесного топлива. Теплотехнические характеристики топок. Конструкции отечественных и зарубежных топок.
Занятие 4.4. Свойства древесной золы. Системы золоулавливания. Возврат золы в почвы (2 часа - лекция).
Химический состав и физические свойства древесной золы. Система золошлакоудаления. Системы очистки дымовых газов от золы. Необходимость и технологии возврата золы в лесные почвы.
Раздел 5. Производственно-отопительные котельные на древесном топливе (10 часов).
Занятие 5.1. Технологическая схема котельной, оборудование котельной (8 часов – выездное практическое занятие).
Назначение и состав котлоагрегата, система топливоподачи и топливоприготовления, тягодутьевой системы, система золошлакоудаления, система водоподготовки, КИП, автоматики приборов безопасности.
Посещение котлостроительного завода. Ознакомление с устройством котлов на древесном топливе, механизированных складов топлива, вентиляторов, дымососов.
Занятие 5.2. Тепловая схема котельной (2 часа - лекция).
Назначение и определение производительности редукционных клапанов, деаэраторов, расширителей непрерывной продувки, теплообменников, насосов.
Раздел 6. Паротурбинные тепловые электростанции на древесном топливе (4 часа).
Занятие 6.1. Раздельное и комбинированное производство тепловой и электрической энергии ( 1 час - лекция).
Термодинамические основы разделенной и комбинированной выработки тепловой и электрической энергии.
Занятие 6.2. Технологическая схема тепловой электростанции на древесном топливе (2 часа - лекция).
Основное и вспомогательное оборудование тепловой электрической станции на древесном топливе. Зависимость от вида и объема потребителей теплоты.
Занятие 6.3. Зависимость себестоимости производства тепловой и электрической энергии от соотношения тепловой и электрической мощности ( 1 час - лекция).
Расчет себестоимости производства теплоты и электроэнергии на ТЭЦ, работающих на древесном топливе.
Раздел 7. Термохимические технологии энергетического использования древесины (4 часа).
Занятие 7.1. Производство и использование генераторного газа (2 часа - лекция).
Прямой и обратный процессы газефикации древесины. Состав генераторного газа. Качество генераторного газа. Использование генераторного газа.
Занятие 7.2. Производство и использование древесного угля (2 часа - лекция).
Технология получение древесного угля. Характеристики и оборудование для получения древесного угля. Использование древесного угля в энергетике.
Раздел 8. Производство жидкого моторного топлива из древесины (3 часа).
Занятие 8.1. Обзор технологий производства жидкого моторного топлива из биомассы различного происхождения (1 час - лекция).
Технология производство этанола из биомассы: биотермические и термохимические. Производство биодизеля из масличных культур и другие технологии.
Занятие 8.2. Производство и использование этилового спирта как моторного топлива (1 час - лекция).
Технология производства топливного этанола брожением сахаросодержащих биомасс. Практическое использование топливного этанола.
Занятие 8.3. Производство синтетического жидкого моторного топлива из биомассы (1 час - лекция).
Технология получения синтетического газа (сингаза) из древесной массы. Получение синтетического моторного топлива из сингаза.
Раздел 9. Программы развития биоэнергетики в России и мире (2 часа).
Занятие 9.1. Обязательства стран, подписавших Киотский протокол. Механизмы использования положений Киотского протокола для развития биоэнергетики. (1 час - лекция).
Основные положения Киотского протокола. Квоты на эмиссию парниковых газов. Обязательства стран, подписавших протокол. Экономические механизмы содействия сокращения эмиссии парниковых газов. Состояние реализации положений Киотского протокола в России.
Занятие 9.2. Состояние и перспективы развития лесной биоэнергетики в России (1 час - лекция).
Характеристика лесной биоэнергетики России – исторический опыт, состояние в настоящее время. Задачи и проблемы развития биоэнергетики: технические, организационно- экологические, правовые.
5. Темы итоговых работ (рефератов):
1. Определение ресурсов древесного топлива на лесозаготовительных предприятиях.
2. Определение ресурсов древесного топлива на деревообрабатывающих предприятиях.
3. Определение ресурсов древесного топлива на фанерных предприятиях.
4. Определение ресурсов древесного топлива при лесохозяйственных мероприятиях.
5. Сравнение экономической эффективности различных методов энергетического использования (производство тепловой и/или электрической энергии, производство пеллет и др.) ресурса древесного топлива.
6. Методики определения основных теплотехнических характеристик древесного топлива по действующим российским стандартам.
7. Определение экономической эффективности замены ископаемого топлива древесным для конкретного предприятия.
8. Исследование изменения себестоимости единицы теплоты при замене ископаемого топлива древесным при различных соотношениях цен обоих видов топлива.
9. Основные технологии энергетического использования древесной биомассы.
10. Технология получения жидкого моторного топлива из древесины.
11. Технологии, требования и себестоимость получения улучшенного древесного топлива ( пеллеты, брикеты ) из различного сырья.
12. Топки для сжигания древесного топлива различного вида. Сравнительный анализ.
13. Использование механизмов Киотского протокола для повышения эффективности использования древесной массы как топлива.
6. Учебно-методические материалы
1. Лесная биоэнергетика. Под ред. : Учебное пособие для вузов. – М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. – 350 с.
2. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). – 3-е изд, прераб., и доп. – СПб.: Издательство НПО ЦКТИ, 1998. – 256 с.
3. Уголев с основами лесного товароведения: учебник для лесотехнических вузов. – 4-е изд. – М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2005. –340 с.
4. Теплотехнический справочник инженера лесного и деревообрабатывающего предприятия /под ред. / 2-е изд., исп.– М.: МГУЛ, 2002. – 333 с.
5. , Семенов справочник студента. Издание 2-е, переработанное и дополненное.– М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006,– 99 с.
