ניתוח על העיקרון והציוד של גיזוז ביומסה

תקציר: כאנרגיה נקייה מתחדשת, טכנולוגיית גיזוז ביומסה פותחה במרץ.מאמר זה מציג בקצרה את העקרונות הבסיסיים של גיזוז ביומסה וסוגי תהליכי הגיזוז, ומפרט את עקרונות העבודה ואת היתרונות והחסרונות של הסוגים העיקריים של הגיזורים.יעילות הגיזוז גבוהה אך המבנה מורכב;לניתוח המאפיינים של הגיזוז יש משמעות מנחה לתכנון ותפעול פרויקט הגיזוז ביומסה.

מבוא

עם משבר האנרגיה העולמי החמור יותר ויותר והרס הסביבה האקולוגית, ביומסה, כאנרגיה נקייה מתחדשת, היא המשאב הרביעי בגודלו אחרי נפט, פחם וגז טבעי, ומשכה תשומת לב רבה.טכנולוגיית גיזוז ביומסה יכולה לא רק לספק גז וייצור חשמל, אלא גם יכולה לשמש לסינתזה של מתנול ואמוניה.יש לו גמישות טכנית מספקת, ניקיון טוב, חסכון גבוה ויעילות גבוהה.מדינות ברחבי העולם מקדמות באופן פעיל מחקר על טכנולוגיית גיזוז ביומסה.

1 העיקרון של גיזוז ביומסה

גיזוז ביומסה הוא אוסף של תגובות מורכבות יותר.מנקודת מבט מאקרו, ניתן לחלק אותו לארבעה שלבי תגובה: ייבוש, פירוליזה, חמצון (בעירה) והפחתה.

ייבוש הוא תהליך פיזיקלי פשוט, המתרחש בעיקר בין 100 ל-150 מעלות צלזיוס, וכל התהליך צריך לספוג חום רב.כאשר הטמפרטורה מגיעה מעל 15 מעלות צלזיוס, הביומסה מתחילה לעבור פירוליזה, חומרים נדיפים מושקעים, ופחם נשאר ליצירת מצע לתגובות נוספות.התוצרים הגזים של פירוליזה של ביומסה כוללים CO, CO2, CH4, H2 וכו', שיעברו תגובת חמצון (בעירה) עם חמצן, ויפלטו חום רב, מספקים מספיק חום לייבוש, פירוליזה והפחתה, ושמירה על תהליך הגיזוז כולו.מַתְמִיד.אדי המים וה-CO2 המופקים מתגובת החמצון (בעירה) יגיבו עם פחמן ליצירת H2 ו-CO, ובכך ישלימו את ההמרה של דלק מוצק לדלק גז.תהליך זה הוא תגובת הפחתה (תגובה אנדותרמית).ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך התגובה עזה יותר.כאשר הטמפרטורה נמוכה מ-800 מעלות צלזיוס, התגובה היא בעצם במצב סטגנציה.

2 מגזי מיטה קבועה

בגזיר מיטה קבועה, דלק ביומסה עובר ייבוש, פירוליזה, חמצון (בעירה) והפחתה והופך לגז בעירה.על פי עמדת האספקה ​​של חומר הגיזוז ורצף הזרימה בשכבת הדלק, ישנם סוג שאיבה למעלה, סוג יניקה למטה, סוג שאיבה צולבת וסוג פתוח, ובעיקר משתמשים בשני הסוגים הראשונים של מגזים.

2.1 גז גז מעלה

שכבת התגובה של הגיזר בשאיבה למעלה היא, מלמעלה למטה, שכבת ייבוש, שכבת פירוליזה, שכבת הפחתה ושכבת תחמוצת.הביומסה מוזנת אל הגיזר מלמעלה, תחילה מחוממת ומייבשת על ידי הגז, ולאחר מכן עוברת לפירוליזה על ידי החום, כמות גדולה של חומר נדיף מושקעת, והפחמן המוצק נכנס בתורו לשכבת ההפחתה ולשכבת התחמוצת למטה. .חומר הגיזוז מסופק מהחלק התחתון ועובר תחילה תגובת חמצון עם הפחמן המוצק, משחרר חום כדי להעלות במהירות את הטמפרטורה של זרם הגז והמיטה, וזרם הגז מלא בתוצרי בעירה.לאחר הכניסה לשכבה המצמצמת, תוצר הבעירה והפחמן עוברים תגובת הפחתה, והאנדותרמי מפחית את הטמפרטורה.כאשר הטמפרטורה יורדת מתחת ל-800 מעלות צלזיוס, קצב התגובה נעשה איטי ואף נפסק.זרימת האוויר ממשיכה כלפי מעלה, ומספקת חום לפירוליזה וייבוש דלק.

2.2 גז גז מטה

שכבת התגובה של הגיזוז התחתון היא, מלמעלה למטה, שכבת ייבוש, שכבת פירוליזה, שכבת תחמוצת ושכבת הפחתה.ישנם שני סוגים של מגזזי זרימה מטה בהתאם למיקום שבו מסופק חומר הגיזוז: האחד הוא גז גיזוז מטה עם מקטע צוואר אמצעי, וחומר הגיזוז מסופק מהחלק העליון של מקטע הצוואר האמצעי.;השני הוא גיזוז מטה ללא קטע צוואר ביניים, וחומר הגיזוז מסופק מהחלק העליון.עיקרון העבודה של הגיזוז להורדה זהה בעצם לזה של סוג העלייה, אלא שהחום הנדרש לייבוש הדלק ולפירוליזה מגיע משכבת ​​התחמוצת התחתונה.

גז 3 מיטות נוזליות

מנגנון תגובת הגיזוז העיקרי של מיטה נוזלית ומיטה קבועה הוא בעצם זהה, אך אין מיטה קבועה ברורה.כיום, ישנם שלושה סוגים עיקריים של מיטה נוזלית: מיטה נוזלית מבעבעת, מיטה נוזלית במחזורית ומיטה נוזלית כפולה.

3.1 גזיזר מיטה נוזלית מבעבעת (BFB)

במיטה נוזלית מבעבעת, כאשר מהירות הגז עולה על מהירות גז ההנזלה הקריטית, המוצקים מתחילים להזיז, בועות מופיעות במיטה, ומופיע אזור פאזה צפוף שבו חלקיקים מתקבצים ואזור פאזה מדוללת שנשלט על ידי בועות.

גוף הכבשן עבה יחסית ושמן, והחלק התחתון הוא אזור הפאזה הצפוף עם שכבת מיטה ברורה.תגובת הגיזוז מתרחשת בעיקר באזור הפאזה הצפופה.על מנת למנוע מדלק החלקיקים העדינים להתבצע מאזור הפאזה הצפופה על ידי זרימת האוויר, החלק העליון של הכבשן מתוכנן עם קטע התפשטות להפחתת מהירות הגז., אשר גם מאריך את זמן התגובה של הדלק באזור הפאזה המדוללת.

3.2 גז גז במיטה נוזלית במחזור (CFB)

גוף התנור של גז CFB דק ודק, ומפריד ציקלון מותקן ביציאה העליונה של הכבשן כדי להפריד ולאסוף חלקיקים מוצקים בטמפרטורה גבוהה ולשלוח אותם בחזרה לכבשן.

מיטת CFB ממלאת את כל חלל המיכל, ואין אזור פאזה צפוף ואזור פאזה מדוללת.התנאי ההכרחי לשמירה על ריכוז החלקיקים במיטה הוא כמות גבוהה של חלקיקים מוצקים המסתובבים.ברגע שהסירקולציה לא טובה, כל החלקיקים במיטה עלולים להתפוצץ החוצה.בשל מאפייני ההנזלה הירודים של דלקים ביו-מסה, מגזי CFB משתמשים בעצם בחול כמדיום נוזלי עזר.

לגיזר CFB שני מאפיינים: קצב זרימת הגז גבוה, בדרך כלל בין 4 ~ 7 מ' לשנייה, המיטה פועלת באזור ההנזלה המהירה;קצב המחזור הגבוה של חלקיקים קבועים הוא בין 10 ~ 20.

3.3 גיזוז מיטה נוזלית כפולה (DFB)

הגיזר עם מיטה נוזלית כפולה מאמץ שני תנורי מיטה נוזלית, האחד הוא גיזוז והשני הוא תנור בעירה.הדלק הביומסה מתווסף לגז עם חול חם כחומר המיטה, וכמות החול נספגת ומתבצעת תגובת הפירוליזה.תוצר הגז נושא את שאריות הפחמן והחול ומופרד במפריד.שאריות הפחמן והחול המופרדים נשרפים עם האוויר בכבשן הבעירה לחימום החול, והחול החם נישא על ידי גז הפליטה ומופרד על ידי המפריד, והחול החם מוחזר לגזז.התכונה הבולטת של הגז DFB היא שחלקיקי הדלק מועברים בשני תנורי המיטה המנוזלת על ידי ניצול יכולת ההובלה החזקה של המיטה המנוזלת.

4 מאפיינים של סוגים שונים של מגזים

לגזז המיטה הקבוע יש מבנה פשוט, יכולת הסתגלות רחבה של חומרי גלם, גודל חלקיקים עד 100 מ"מ, רגישות נמוכה לסיגים ותכולת אפר זבוב גז נמוכה, אך הוא מתאים רק לפעולות גיזוז בקנה מידה קטן וקשה לקנה מידה. .

לגזז המיטה הנזיל יש יעילות גיזוז גבוהה וערך קלורי גבוה, אך המבנה שלו מורכב יחסית.יש לו דרישות מסוימות לגבי גודל החלקיקים, האחידות, תכולת המים וזווית ההצטברות הטבעית של הדלק.הוא רגיש לסיגים, ותכולת האפר המעופף בגז אם יש הרבה, הוא צריך להיות מצויד במערכת להסרת אבק וטיהור.נכון לעכשיו, פרויקטים של גיזוז ביומסה בקנה מידה גדול מאמצים בהדרגה את טכנולוגיית הגיזוז המיטה בלחץ.

5. מסקנה

נכון לעכשיו, דרישות פליטת הפחמן העולמית נעשות יותר ויותר מחמירות, והחשיבות של ביומסה עם המאפיינים של "אפס פליטת פחמן" הופכת יותר ויותר ברורה.מאמר זה מציג בקצרה את העיקרון של גיזוז ביומסה ומשווה ומנתח סוגים שונים של מגזים.ניתן לראות שלמיטה הקבועה והמיטה הנוזלת יש יתרונות משלהם, אך המיטה הנזילה מתאימה יותר לקנה מידה גדול ומהווה את כיוון הפיתוח העתידי, כדי להביא מעט משמעות מנחה לתכנון ותפעול של פרויקטים של גיזוז ביומסה.