Альтернативная энергетика

Биомасса

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Методы газификации

В зависимости от характера контакта частиц биомассы с газовой фазой методы газификации могут быть классифицированы на систему с неподвижным слоем (одна или несколько ступеней), систему с псевдоожиженным слоем и прочие системы (например, система с проталкиванием сырья или с жидким теплоносителем).

Типы газификаторов, разработанные министерством энергии. Ряд новых газификаторов для переработки твердых отходов и остатков рассматривается в работе []. Удобное диаграммное представление различных видов материалов, пригодных для саморазвивающегося термического процесса, было предложено автором работы []. Согласно данным этой работы, при содержании золы 1-2% и влаги более 70%, например в древесине без предварительной обработки, термическая переработка древесины без введения дополнительного топлива практически неосуществима. Кроме того, не рекомендуется проводить термическую переработку водорослей с содержанием 82% воды или торфа с содержанием 90% воды без их предварительной подготовки. Снижение влажности до приемлемых пределов может быть достигнуто механическим обезвоживанием или сушкой в полевых условиях. Согласно экспериментальным данным, расход тепла при термической переработке обычного горючего сырья находится в пределах, близких к 21000 кДж/кг.

В системе газификации с неподвижным слоем при противоточном или прямоточном движении газа или твердых материалов в газификаторе образуются различные температурные зоны, способствующие превращению связанного углерода в газ. В противоточных системах газификации нисходящий слой проходит через зоны сушки/удаления летучих компонент при высокой (низкой) температуре; зону разложения паром и реакций, снижающих содержание углерода; зону высокотемпературно-я углерода

Возможны комбинированные системы с неподвижным слоем сырья с использованием поворотных печей для твердых материалов (Арканзасский университет) и с движущимся, периодически перемешиваемым слоем (фирма Garrett Energy Research and Engineering).

Выбор наиболее подходящего метода газификации часто определяется типом и условиями подвода сырья, требованиями к содержанию влаги и зольных элементов (например, высокое или низкое содержание кремния, высокое или низкое содержание щелочных металлов).

Зола и непревращенный углерод выводятся с образующимся потоком газов. В одноступенчатых газификаторах первого поколения потери углерода зависят от температуры в нижней части газификатора, которая ограничивается эксплуатационными требованиями и должна быть ниже температуры размягчения золы, чтобы свести к минимуму возможность образования клинкера. В многоступенчатых газификаторах потери углерода могут быть снижены в результате правильного ведения процесса в оптимальном температурном интервале с агломерацией золы.

В промышленности для газификации угля применяются системы проталкивающего типа (процесс Koppers-Totzek). Общим требованием для таких систем с малым временем контакта частиц биомассы с газовой фазой является увеличение скорости реакции измельченного угля. Однако в случае переработки биомассы измельчение может оказаться непрактичным или нежелательным, поскольку биомасса содержит много влаги, а многие виды ее обладают мягкой и волокнистой структурой