Kokkuvõte: Taastuv puhta energiana on biomassi gaasistamistehnoloogiat jõuliselt arendatud.Käesolevas artiklis tutvustatakse lühidalt biomassi gaasistamise põhiprintsiipe ja gaasistamisprotsesside tüüpe ning selgitatakse peamiste gaasistajate tüüpide tööpõhimõtteid ning eeliseid ja puudusi.Gaasistamise efektiivsus on kõrge, kuid struktuur on keeruline;gaasistaja omaduste analüüsil on suunav tähtsus biomassi gaasistamise projekti kavandamisel ja toimimisel.
sissejuhatus
Üha tõsisemaks muutuva globaalse energiakriisi ja ökoloogilise keskkonna hävimisega on biomass taastuva puhta energiana nafta, kivisöe ja maagaasi järel suuruselt neljas ressurss ning pälvinud suurt tähelepanu.Biomassi gaasistamistehnoloogia ei saa mitte ainult tarnida gaasi ja elektrit, vaid seda saab kasutada ka metanooli ja ammoniaagi sünteesimiseks.Sellel on piisav tehniline paindlikkus, hea puhtus, kõrge ökonoomsus ja kõrge efektiivsus.Riigid üle maailma edendavad aktiivselt biomassi gaasistamistehnoloogia alast uurimistööd.
1 Biomassi gaasistamise põhimõte
Biomassi gaasistamine on keerukamate reaktsioonide kogum.Makroperspektiivist võib selle jagada neljaks reaktsioonietapiks: kuivatamine, pürolüüs, oksüdatsioon (põlemine) ja redutseerimine.
Kuivatamine on lihtne füüsikaline protsess, mis toimub peamiselt vahemikus 100–150 °C ja kogu protsess peab neelama palju soojust.Kui temperatuur tõuseb üle 15 °C, hakkab biomass läbima pürolüüsi, lenduvad ained sadestuvad ja süsi jäetakse edasiste reaktsioonide kihiks.Biomassi pürolüüsi gaasiliste saaduste hulka kuuluvad CO, CO2, CH4, H2 jne, mis läbivad hapnikuga oksüdatsioonireaktsiooni (põlemise) ja eraldavad palju soojust, pakkudes piisavalt soojust kuivatamiseks, pürolüüsiks ja redutseerimisreaktsioonideks ning säilitades kogu gaasistamisprotsess.Püsiv.Oksüdatsioonireaktsiooni (põlemise) käigus tekkiv veeaur ja CO2 reageerivad süsinikuga, tekitades H2 ja CO, viies seega lõpule tahke kütuse muundamise gaaskütuseks.See protsess on redutseerimisreaktsioon (endotermiline reaktsioon).Mida kõrgem on temperatuur, seda intensiivsem on reaktsioon.Kui temperatuur on madalam kui 800 °C, on reaktsioon põhimõtteliselt seisvas olekus.
2 fikseeritud voodiga gaasistajat
Fikseeritud kihiga gaasistajas läbib biomassikütus kuivatamise, pürolüüsi, oksüdatsiooni (põlemise) ja redutseerimise ning muundatakse põlevaks gaasiks.Vastavalt gaasistamisagensi etteandeasendile ja läbi kütusekihi voolamise järjestusele eristatakse üles-, alla-, rist- ja avatud tüüpi gaasistajaid ning peamiselt kasutatakse kahte esimest tüüpi gaasistajaid.
2.1 Ülestõmbegaasiseade
Ülesimuga gaasisaatori reaktsioonikihiks on ülalt alla kuivatuskiht, pürolüüsikiht, redutseerimiskiht ja oksiidikiht.Biomass juhitakse ülevalt gaasistajasse, esmalt kuumutatakse ja kuivatatakse gaasiga ning seejärel pürolüüsitakse kuumuse toimel, sadestub suur hulk lenduvaid aineid ning tahke süsinik siseneb omakorda redutseerimiskihti ja all olevasse oksiidikihti. .Gaasistusaine tarnitakse alumisest osast ja see läbib esmalt oksüdatsioonireaktsiooni tahke süsinikuga, vabastades soojust, et kiiresti tõsta gaasivoo ja kihi temperatuuri ning gaasivoog on täis põlemisprodukte.Pärast redutseerivasse kihti sisenemist läbivad põlemisprodukt ja süsinik redutseerimisreaktsiooni ning endotermiline alandab temperatuuri.Kui temperatuur langeb alla 800 °C, muutub reaktsioonikiirus aeglaseks ja isegi peatub.Õhuvool jätkub ülespoole, pakkudes soojust kütuse pürolüüsiks ja kuivatamiseks.
2.2 Allavoolugaasiseade
Allavoolugaasisaatori reaktsioonikihiks on ülalt alla kuivatuskiht, pürolüüsikiht, oksiidikiht ja redutseerimiskiht.Sõltuvalt gaasistamisvahendi tarnimise kohast on kahte tüüpi allavoolugaasisteid: üks on keskmise kaelusosaga allavoolugaasistaja ja gaasistusaine tarnitakse keskmise kaelaosa ülemisest osast.;Teine on allavoolugaasisaator ilma vahepealse kaelaosata ja gaasistusaine tarnitakse ülemisest osast.Allavoolugaasisaatori tööpõhimõte on põhimõtteliselt sama, mis ülesvoolu tüübil, välja arvatud see, et kütuse kuivatamiseks ja pürolüüsiks vajalik soojus tuleb alumisest oksiidikihist.
3 Keevkihiga gaasistaja
Keevkihi ja fikseeritud kihi peamine gaasistamisreaktsiooni mehhanism on põhimõtteliselt sama, kuid ilmset püsikihti pole.Praegu on kolm peamist keevkihti: mullitav keevkiht, tsirkuleeriv keevkiht ja kahekordne keevkiht.
3.1 mullitav keevkihtgaasistaja (BFB)
Mullitavas keevkihis, kui gaasi kiirus ületab kriitilist keevgaasi kiirust, hakkavad tahked ained keevkihis muutuma, kihis tekivad mullid ja tekib tihe faasivöönd, kus osakesed agregeeruvad ja lahjendatud faasi tsoon, kus domineerivad mullid.
Ahju korpus on suhteliselt paks ja rasvane ning alumine osa on tiheda faasiala, millel on ilmselge voodikiht.Gaasistumisreaktsioon toimub peamiselt tiheda faasi piirkonnas.Vältimaks õhuvoolu poolt peenosakeste kütuse väljaviimist tihedast faasipiirkonnast, on ahju ülemine osa konstrueeritud gaasi liikumiskiiruse vähendamiseks paisumissektsiooniga., mis pikendab ka kütuse reaktsiooniaega lahjendatud faasi piirkonnas.
3.2 Tsirkuleeriva keevkihiga gaasistaja (CFB)
CFB gaasistaja ahju korpus on sihvakas ja sihvakas ning ahju ülemisse väljalaskeavasse on paigaldatud tsüklonseparaator, mis eraldab ja kogub kokku kõrgtemperatuursed tahked osakesed ning suunab need tagasi ahju.
CFB-kiht täidab kogu mahuti ruumi ning puudub tihe faasivöönd ja lahjendatud faasi tsoon.Osakeste kontsentratsiooni säilitamise vajalik tingimus kihtis on suur hulk tahkeid osakesi ringlemas.Kui tsirkulatsioon ei ole hea, võivad kõik voodis olevad osakesed välja puhuda.Biomasskütuste halbade keevkihiomaduste tõttu kasutavad CFB gaasistajad põhiliselt liiva abiainena.
CFB gaasisaatoril on kaks omadust: gaasi voolukiirus on kõrge, tavaliselt vahemikus 4–7 m/s, voodi töötab kiire keevkihi tsoonis;püsiosakeste kõrge ringluskiirus on vahemikus 10–20.
3.3 Kahekordne keevkihiga gaasistaja (DFB)
Kahekordne keevkihtgaasistaja kasutab kahte keevkihtahju, millest üks on gaasistaja ja teine põletusahi.Biomassi kütus lisatakse gaasistajasse, kihi materjaliks on kuum liiv ja liiva kogus neeldub ning viiakse läbi pürolüüsireaktsioon.Gaasitoode kannab süsinikku ja liiva ning eraldatakse separaatoris.Eraldatud süsinikujääk ja liiv põletatakse koos õhuga põletusahjus liiva soojendamiseks ning kuum liiv viiakse suitsugaaside abil ja eraldatakse separaatoriga ning kuum liiv suunatakse tagasi gaasisaatorisse.DFB gaasisaatori silmapaistev omadus on see, et kütuseosakesed transporditakse kahes keevkihtahjus, kasutades ära keevkihi tugevat transpordivõimet.
4 Erinevat tüüpi gaasistajate omadused
Fikseeritud kihiga gaasistajal on lihtne struktuur, toormaterjalide lai kohandatavus, osakeste suurus kuni 100 mm, madal tundlikkus räbu tekkele ja madal gaasi lendtuha sisaldus, kuid see sobib ainult väikesemahulisteks gaasistamistoiminguteks ja seda on raske skaleerida. .
Keevkihtgaasistil on kõrge gaasistamise efektiivsus ja kõrge kütteväärtus, kuid selle struktuur on suhteliselt keeruline.Sellel on teatud nõuded osakeste suuruse, ühtluse, veesisalduse ja kütuse loomuliku kogunemisnurga kohta.See on tundlik räbu ja gaasi lendtuhasisalduse suhtes Kui neid on palju, tuleb see varustada tolmueemaldus- ja puhastussüsteemiga.Praegu võetakse suuremahulistes biomassi gaasistamisprojektides järk-järgult kasutusele surve all oleva keevkihiga gaasistaja tehnoloogia.
5 Järeldus
Praegu muutuvad globaalsed süsinikuheite nõuded üha karmimaks ning süsihappegaasivaba biomassi tähtsus muutub üha ilmsemaks.Käesolevas artiklis tutvustatakse lühidalt biomassi gaasistamise põhimõtet ning võrreldakse ja analüüsitakse erinevaid gaasistajaid.On näha, et fikseeritud kihil ja keevkihil on oma eelised, kuid keevkiht sobib rohkem suuremahuliseks ja on tulevane arengusuund, et anda konstruktsiooni ja töötamise jaoks veidi suunavat tähtsust. biomassi gaasistamise projektid.
Postitusaeg: 29. märts 2022