Журнал основ возобновляемой энергии и приложений
Открытый доступ

Абстрактный

Биоэнергетика 2020: новый процесс газификации древесной щепы для подачи чистого синтетического газа в двухтопливные дизельные генераторные установки

Ferruccio Pittaluga

Начиная с 2011 года инновационное МСП Tecnoforest Ltd. (ранее учебное отделение Генуэзского университета) направило свою деятельность на тестирование существующих, а следовательно, и на разработку новейших технологий газификации мелкомасштабной щепы, направленных на обеспечение электрической и тепловой самодостаточности сельских предприятий лесного и фермерского секторов (www.tecnoforest.wordpress.com). С другой стороны, высокое содержание загрязняющих веществ в их продукции (синтез-газ и биоуголь), общее как для нисходящих, так и для восходящих газификаторов, стало очевидным, поскольку основным препятствием, препятствующим, в отсутствие труднодоступных положений по снижению выбросов, широкому проникновению как в сельскохозяйственный сектор, так и в сектор возобновляемой энергии. из-за нового процесса газификации «партией», недавно разработанного в Tecnoforest Ltd., из верхнего сопла газификатора выпускается синтез-газ без смол, в то время как твердый остаток, полученный из высокочистого биоугля, производится на дне, в наименее пригодном, как подтверждено официальной сертификацией, как для агрономических, так и для других, весьма разнообразных, применений. Указанный процесс происходит в периодическом режиме в реакторе, снабженном возможностью наклона, чтобы обеспечить выгрузку недавнего биоугля в верхней части метода, после чего может быть немедленно возобновлен заменяющий «цикл газификации». Подробности приведены в ссылках. [6,7]. Название газификатора, производящего биоуголь, — SynChar: он доступен для покупки онлайн на веб-сайте [8]. Тот же базовый процесс, который в SynChar основан на естественной конвекции, часто преобразуется в непрерывную работу с принудительным воздуходувом, снабжая реактор нижним воздуходувом, а также боковым питателем древесной щепы, т. е. моторизованным блоком бункера-шнека. В этом случае синтез-газ без смол часто подается в горелку водонагревателя или транспортируется в воздухонагреватель. Наиболее подходящим применением было бы отопление теплиц, возможно, даже с явным преимуществом, позволяющим вызывать углеродное удобрение окружающего воздуха, которое, конечно, должно быть ограничено солнечными часами. Если размеры щепы поддерживаются в диапазоне от 1 до 3 см, а ее влажность не превышает 25%, процесс газификации кажется довольно эффективным, о чем свидетельствует исключительно низкий твердый остаток, только что полученный из чистой золы. Название генератора синтез-газа для термических применений - SynBurner: его основные характеристики с подробными данными о производительности представлены в ссылках [6,7]. Он также доступен для покупки онлайн на веб-сайте [8]. Процесс газификации с приводом от вентилятора, слегка находящийся под давлением, происходящий в реакторе SynBurner, был недавно перепроектирован в конфигурацию с всасыванием. Последняя модальность, за исключением давления (теперь меньше атмосферного), во многом напоминает по конструкции и функциональным возможностям предыдущий аналог, но, что самое важное, она позволяет при этом напрямую использовать топливо для стационарных двигателей внутреннего сгорания для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (ТЭЦ).Реактор, реализующий вышеуказанное положение, носит название SynGen: одной из его отличительных особенностей, особенной в рамках нынешнего технологического сценария газификаторов древесной щепы, является то, что он подходит для питания синтез-газом не только двигателей с искровым зажиганием, но и двигателей с воспламенением от сжатия (дизельных). Фактически, именно эта последняя модальность в настоящее время реализуется в Tecnoforest Ltd. в более простом случае дизельные двигатели, как правило, имеют двухтопливную типологию, в которой воздух предварительно смешивается с синтез-газом перед клапаном, а небольшое количество жидкого топлива (например, отработанного растительного масла) впрыскивается только для целей зажигания. Наиболее своеобразная, хотя и действительно сложная, альтернативная модальность, в настоящее время исследуемая, основана на намерении ускорить тенденцию к самовоспламенению синтез-газа, т. е. его цетанового числа, путем инициирования ранней стадии реакции FP газ-жидкость (Фишер-Тропш) из-за каталитического эффекта окисленной железной шерсти, с которой сталкивается поток синтез-газа непосредственно перед предварительным смешиванием с воздухом. Необходимы дальнейшие эксперименты, чтобы проверить, в дополнение к только что обсуждавшимся свойствам зажигания (в обоих случаях, т. е. «двухтопливные» и как модальности FP), достижение качества «двигательного класса» для синтез-газа. Эта последняя проблема не требует наличия смолы, поскольку ее концентрация была определенно установлена ​​как очень низкая, а скорее возможного уноса мелких частиц угля в поток синтез-газа. Для решения этой проблемы был установлен действительно эффективный многовихревой циклонный сепаратор перед впуском двигателя.скорее к возможному захвату мелких частиц угля в потоке синтез-газа. Для решения этой проблемы перед впуском двигателя был установлен действительно эффективный многовихревой циклонный сепаратор.скорее к возможному захвату мелких частиц угля в потоке синтез-газа. Для решения этой проблемы перед впуском двигателя был установлен действительно эффективный многовихревой циклонный сепаратор.

• Технологии газификации щепы Tecnoforest:

• Реактор «SynChar» находится слева (производитель биоугля)

• Реактор «SynBurner» находится в центре (производитель синтез-газа)

• Справа виден миниатюрный «Mini SynChar»

Газификатор «Syngen» (140 кВтт) для генерации электроэнергии на ТЭЦ с дизельным приводом (1500 об/мин, 30 кВтэл) Во многих аспектах реактор SynGen выглядит как весьма своеобразное «подходящее новшество»: действительно, ему удается преодолеть задокументированные ограничения обычных газификаторов с нисходящим (и восходящим) потоком, не прибегая к более сложной конструкции, а скорее, внедряя надежное упрощение технологии. Таким образом, низкое качество синтез-газа и, следовательно, утомительные, частые потребности в обслуживании, обычно возникающие при эксплуатации стандартных газификаторов, в конечном итоге должным образом устраняются с помощью технологии SynGen из-за действительно простой конструкции и особенно надежной структуры. Наиболее важными особенностями, которые противодействуют образованию пиролитических загрязняющих веществ в синтез-газе, являются обеспечение «плавающего очага» и, следовательно, небольшой объем внутри реактора, занимаемый колонной древесной щепы [6,7]. Недавно в лаборатории газификации Tecnoforest все вышеперечисленные аспекты, связанные с реактором SynGen, особенно его замечательная надежность в безопасном поддержании непрерывной работы в течение длительных периодов времени, считаются способными оправдать подачу его произведенного газа в дизель, приводящий в действие электрогенератор. Генераторный блок установки в настоящее время проходит эксплуатационные испытания, которые могут быть представлены и обсуждены в рамках подробной презентации