ანალიზი ბიომასის გაზიფიცირების პრინციპისა და აღჭურვილობის შესახებ

რეზიუმე: როგორც განახლებადი სუფთა ენერგია, ბიომასის გაზიფიკაციის ტექნოლოგია ენერგიულად განვითარდა.ეს ნაშრომი მოკლედ წარმოგიდგენთ ბიომასის გაზიფიკაციის ძირითად პრინციპებს და გაზიფიკაციის პროცესების ტიპებს და განმარტავს მუშაობის პრინციპებს და ძირითადი ტიპის გაზიფიკატორების უპირატესობებსა და ნაკლოვანებებს.გაზიფიკაციის ეფექტურობა მაღალია, მაგრამ სტრუქტურა რთულია;გაზიფიკატორის მახასიათებლების ანალიზს წამყვანი მნიშვნელობა აქვს ბიომასის გაზიფიკაციის პროექტის დიზაინისა და ექსპლუატაციისთვის.

შესავალი

მზარდი გლობალური ენერგეტიკული კრიზისით და ეკოლოგიური გარემოს განადგურებით, ბიომასა, როგორც განახლებადი სუფთა ენერგია, მეოთხე უდიდესი რესურსია ნავთობის, ქვანახშირისა და ბუნებრივი აირის შემდეგ და მიიპყრო დიდი ყურადღება.ბიომასის გაზიფიკაციის ტექნოლოგიას შეუძლია არა მხოლოდ გაზისა და ელექტროენერგიის მიწოდება, არამედ შეიძლება გამოყენებულ იქნას მეთანოლისა და ამიაკის სინთეზისთვის.მას აქვს საკმარისი ტექნიკური მოქნილობა, კარგი სისუფთავე, მაღალი ეკონომიურობა და მაღალი ეფექტურობა.მსოფლიოს ქვეყნები აქტიურად უწყობენ ხელს ბიომასის გაზიფიკაციის ტექნოლოგიის კვლევას.

1 ბიომასის გაზიფიკაციის პრინციპი

ბიომასის გაზიფიკაცია უფრო რთული რეაქციების ერთობლიობაა.მაკრო პერსპექტივიდან, ის შეიძლება დაიყოს რეაქციის ოთხ ეტაპად: გაშრობა, პიროლიზი, დაჟანგვა (წვა) და შემცირება.

გაშრობა მარტივი ფიზიკური პროცესია, რომელიც ძირითადად ხდება 100-დან 150 °C-მდე და მთელ პროცესს სჭირდება დიდი სითბოს შთანთქმა.როდესაც ტემპერატურა 15 °C-ზე მაღლა მიაღწევს, ბიომასა იწყებს პიროლიზის გავლას, აქროლადი ნალექები გროვდება და ნახშირი ტოვებს საწოლს შემდგომი რეაქციებისთვის.ბიომასის პიროლიზის აირისებრი პროდუქტები მოიცავს CO, CO2, CH4, H2 და ა.შ., რომელიც გაივლის ჟანგბადის რეაქციას (წვას) და გამოყოფს დიდ სითბოს, უზრუნველყოფს საკმარის სითბოს გაშრობის, პიროლიზის და შემცირების რეაქციებისთვის და შეინარჩუნებს გაზიფიცირების მთელი პროცესი.Მუდმივი.დაჟანგვის რეაქციის (წვის) შედეგად წარმოქმნილი წყლის ორთქლი და CO2 რეაგირებს ნახშირბადთან H2 და CO-ს წარმოქმნით, რითაც დაასრულებს მყარი საწვავის გარდაქმნას გაზად.ეს პროცესი არის შემცირების რეაქცია (ენდოთერმული რეაქცია).რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით უფრო ინტენსიურია რეაქცია.როდესაც ტემპერატურა 800°C-ზე დაბალია, რეაქცია ძირითადად სტაგნაციის მდგომარეობაშია.

2 ფიქსირებული საწოლიანი გაზიფიკატორი

ფიქსირებული საწოლის გაზიფიკატორში ბიომასის საწვავი გადის გაშრობას, პიროლიზს, დაჟანგვას (წვას) და რედუქციას და გარდაიქმნება წვად გაზად.გაზიფიკაციის აგენტის მიწოდების პოზიციისა და საწვავის ფენაში გადინების თანმიმდევრობის მიხედვით განასხვავებენ ზევით შეწოვის ტიპს, ქვემოწოვის ტიპს, ჯვარედინი შეწოვის ტიპს და ღია ტიპს და ძირითადად გამოიყენება პირველი ორი ტიპის გაზიფიკატორები.

2.1 Updraft გაზიფიკატორი

შეწოვის გაზიფიკატორის რეაქციის ფენა ზემოდან ქვემოდან არის საშრობი ფენა, პიროლიზის ფენა, შემცირების ფენა და ოქსიდის ფენა.ბიომასა ზემოდან იკვებება გაზიფიკატორში, ჯერ თბება და შრება გაზით, შემდეგ კი პიროლიზდება სიცხის შედეგად, ილექება დიდი რაოდენობით აქროლადი ნივთიერება, ხოლო მყარი ნახშირბადი შედის შემცირების ფენაში და თავის მხრივ ქვემოთ ოქსიდის ფენაში. .გაზიფიკაციის აგენტი მიეწოდება ქვედა ნაწილიდან და პირველ რიგში განიცდის ჟანგვის რეაქციას მყარ ნახშირბადთან, გამოყოფს სითბოს გაზის ნაკადისა და კალაპოტის ტემპერატურის სწრაფად გაზრდის მიზნით, ხოლო გაზის ნაკადი სავსეა წვის პროდუქტებით.შემცირების ფენაში შესვლის შემდეგ წვის პროდუქტი და ნახშირბადი განიცდიან შემცირების რეაქციას, ხოლო ენდოთერმული ამცირებს ტემპერატურას.როდესაც ტემპერატურა ეცემა 800 °C-ზე დაბლა, რეაქციის სიჩქარე ნელდება და ჩერდება კიდეც.ჰაერის ნაკადი გრძელდება ზემოთ, რაც უზრუნველყოფს სითბოს საწვავის პიროლიზისა და გაშრობისთვის.

2.2 Downdraft გაზიფიკატორი

დაღმავალი გაზიფიკატორის რეაქციის ფენა ზემოდან ქვემოდან არის საშრობი ფენა, პიროლიზის ფენა, ოქსიდის ფენა და შემცირების ფენა.გაზიფიკაციის აგენტის მიწოდების ადგილიდან გამომდინარე, არსებობს ორი სახის დაღმავალი გაზიფიკატორი: ერთი არის დაღმავალი გაზიფიკატორი შუა კისრის განყოფილებით და გაზიფიკაციის აგენტი მიეწოდება შუა კისრის განყოფილების ზედა ნაწილიდან.;მეორე არის დაღმავალი გაზიფიკატორი კისრის შუალედური განყოფილების გარეშე და გაზიფიკაციის აგენტი მიეწოდება ზედა ნაწილიდან.დაღმავალი გაზიფიკატორის მუშაობის პრინციპი ძირითადად იგივეა, რაც აღმავალი ტიპის, გარდა იმისა, რომ საწვავის გაშრობისა და პიროლიზისთვის საჭირო სითბო მოდის ქვედა ოქსიდის ფენიდან.

3 თხევადი საწოლიანი გაზიფიკატორი

გათხევადებული კალაპოტისა და ფიქსირებული კალაპოტის გაზიფიკაციის რეაქციის ძირითადი მექანიზმი ძირითადად ერთი და იგივეა, მაგრამ აშკარა ფიქსირებული საწოლი არ არსებობს.დღეისათვის არსებობს თხევადი კალაპოტის სამი ძირითადი ტიპი: ბუშტუკოვანი თხევადი კალაპოტი, ცირკულირებადი თხევადი საწოლი და ორმაგი გათხევადებული საწოლი.

3.1 ბუშტუკოვანი თხევადი საწოლის გაზიფიკატორი (BFB)

ბუშტუკების გათხევადებულ კალაპოტში, როდესაც გაზის სიჩქარე აღემატება კრიტიკულ გათხევადების გაზის სიჩქარეს, მყარი ნივთიერებები იწყებენ სითხეს, ბუშტები ჩნდება კალაპოტში და მკვრივი ფაზის ზონა, სადაც ნაწილაკები აგრეგირებულია და ჩნდება განზავებული ფაზის ზონა, სადაც დომინირებს ბუშტები.

ღუმელის კორპუსი შედარებით სქელი და მსუქანია, ქვედა ნაწილი კი მკვრივი ფაზის ფართობია აშკარა საწოლ ფენით.გაზიფიცირების რეაქცია ძირითადად ხდება მკვრივი ფაზის არეში.იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული წვრილი ნაწილაკების საწვავი ჰაერის ნაკადით მკვრივი ფაზის არედან, ღუმელის ზედა ნაწილი შექმნილია გაფართოების განყოფილებით გაზის სიჩქარის შესამცირებლად., რაც ასევე ახანგრძლივებს საწვავის რეაქციის დროს განზავებულ ფაზაში.

3.2 ცირკულირებადი თხევადი საწოლის გაზიფიკატორი (CFB)

CFB გაზიფიკატორის ღუმელის სხეული თხელი და თხელია, ხოლო ღუმელის ზედა გამოსასვლელში დამონტაჟებულია ციკლონის გამყოფი, რათა გამოეყოს და შეაგროვოს მაღალი ტემპერატურის მყარი ნაწილაკები და გაგზავნოს ისინი უკან ღუმელში.

CFB საწოლი ავსებს კონტეინერის მთელ სივრცეს და არ არის მკვრივი ფაზის ზონა და განზავებული ფაზის ზონა.საწოლში ნაწილაკების კონცენტრაციის შესანარჩუნებლად აუცილებელი პირობაა მყარი ნაწილაკების ცირკულირება.მას შემდეგ, რაც ცირკულაცია არ არის კარგი, საწოლში არსებული ყველა ნაწილაკი შეიძლება ამოიფრქვეს.ბიომასის საწვავის ცუდი თხევადი მახასიათებლების გამო, CFB გაზიფიკატორები ძირითადად იყენებენ ქვიშას, როგორც დამხმარე თხევადობის საშუალებას.

CFB გაზიფიკატორს აქვს ორი მახასიათებელი: გაზის ნაკადის სიჩქარე მაღალია, ზოგადად 4~7 მ/წმ-ს შორის, საწოლი მუშაობს სწრაფი ფლუილიზაციის ზონაში;ფიქსირებული ნაწილაკების მაღალი ცირკულაციის მაჩვენებელი 10-დან 20-მდეა.

3.3 ორმაგი თხევადი საწოლის გაზიფიკატორი (DFB)

ორმაგი გათხევადებული საწოლის გაზიფიკატორი იღებს ორ თხევადი საწოლის ღუმელს, ერთი არის გაზიფიკატორი და მეორე არის წვის ღუმელი.ბიომასის საწვავი ემატება გაზიფიკატორს ცხელი ქვიშით, როგორც საწოლ მასალა, და ქვიშის რაოდენობა შეიწოვება და ხდება პიროლიზის რეაქცია.გაზის პროდუქტი ატარებს ნარჩენ ნახშირბადს და ქვიშას და გამოყოფილია გამყოფში.გამოყოფილი ნახშირბადის ნარჩენები და ქვიშა იწვება წვის ღუმელში ჰაერთან ერთად ქვიშის გასათბობად, ხოლო ცხელ ქვიშას ატარებს გრიპის აირი და გამოყოფს გამყოფი, ხოლო ცხელი ქვიშა უბრუნდება გაზიფიკატორს.DFB გაზიფიკატორის გამორჩეული თვისება ის არის, რომ საწვავის ნაწილაკები ტრანსპორტირდება ორ თხევად საწოლში ღუმელში, თხევადი კალაპოტის ძლიერი სატრანსპორტო სიმძლავრის გამოყენებით.

4 სხვადასხვა ტიპის გაზიფიკატორების მახასიათებლები

ფიქსირებული საწოლის გაზიფიკატორს აქვს მარტივი სტრუქტურა, ნედლეულის ფართო ადაპტირება, ნაწილაკების ზომა 100 მმ-მდე, დაბალი მგრძნობელობა წიდის მიმართ და გაზის მფრინავი ფერფლის დაბალი შემცველობა, მაგრამ ის შესაფერისია მხოლოდ მცირე ზომის გაზიფიკაციის ოპერაციებისთვის და ძნელია მასშტაბირება. .

გათხევადებული საწოლის გაზიფიკატორს აქვს გაზიფიკაციის მაღალი ეფექტურობა და მაღალი კალორიულობა, მაგრამ მისი სტრუქტურა შედარებით რთულია.მას აქვს გარკვეული მოთხოვნები ნაწილაკების ზომაზე, ერთგვაროვნებაზე, წყლის შემცველობაზე და საწვავის ბუნებრივი დაგროვების კუთხით.ის მგრძნობიარეა წიდის მიმართ, ხოლო გაზის მფრინავი ნაცარი შემცველობა თუ ბევრია, უნდა იყოს აღჭურვილი მტვრის მოსაშორებელი და გამწმენდი სისტემით.დღეისათვის ბიომასის გაზიფიკაციის ფართომასშტაბიანი პროექტები ეტაპობრივად იღებენ წნევით თხევადი საწოლის გაზიფიკატორის ტექნოლოგიას.

5 დასკვნა

დღეისათვის ნახშირბადის გლობალური ემისიის მოთხოვნები სულ უფრო მკაცრი ხდება და ბიომასის მნიშვნელობა „ნულოვანი ნახშირბადის ემისიის“ მახასიათებლებით სულ უფრო და უფრო აშკარა ხდება.ეს ნაშრომი მოკლედ წარმოგიდგენთ ბიომასის გაზიფიკაციის პრინციპს და ადარებს და აანალიზებს სხვადასხვა ტიპის გაზიფიკატორებს.ჩანს, რომ ფიქსირებულ საწოლს და გათხევადებულ საწოლს აქვს საკუთარი უპირატესობები, მაგრამ გათხევადებული კალაპოტი უფრო შესაფერისია ფართომასშტაბიანი და არის მომავალი განვითარების მიმართულება. ბიომასის გაზიფიცირების პროექტები.