БИОМАССА Как источник энергии

Газификатор с псевдоожиженным слоем сырья

Типичный реактор с псевдоожиженным слоем сырья представляет со­бой крупную реторту с огнеупорной футеровкой (рис. 3). Псевдоожи - жающим агентом могут быть песок, углистое вещество или золопо- добный инертный материал. Песок или иной инертный материал размещается на перфорированной плите. Равномерное распределение псевдоожижающего агента (песка) достигается с помощью воздуха или кислорода, поступающего через перфорированную плиту снизу. Ско­рость подачи воздуха или кислорода должна быть такой, чтобы песок находился во взвешенном состоянии.

При достижении песчаного, или инертного, слоя псевдоожиженного состояния весь инертный слой становится подобен перемешиваемой жидкой бане: в установившемся состоянии каждая частица псевдоожи­женного слоя будет иметь одинаковую температуру, а при возрастании температуры на каком-то участке псевдоожиженного слоя происходит быстрое выравнивание температуры всего слоя. Поэтому темпера­турный профиль в реакторе с псевдоожиженным слоем однороден. В та­кой постоянной среде псевдоожиженного слоя одновременно происхо­дят окисление и газификация сырья.

При введении сырья в псевдоожиженный слой кажется, что оно по­гружается или плавает в нем в зависимости от размеров частиц и их плотности. При этом сырье приходит в контакт с горячим материалом, благодаря чему происходит его быстрый нагрев и пиролиз. Дополни­тельное тепло, необходимое для пиролиза, обеспечивается за счет окис­ления углеродсодержащего вещества. Газы, образующиеся в результате окислительной реакции, тщательно перемешиваются в псевдоожижен - ном слое, и таким образом улучшается прохождение газов через горя­чую поверхность сырья.

Вследствие высокой степени турбулентности потока производитель­ность реакторов с псевдоожиженным слоем, как правило, зависит от его объема. Обычно отношение высоты к диаметру в реакторах с псевдо­ожиженным слоем составляет 10:1, для других типов газификаторов это отношение колеблется в пределах 3:1 [2].

Основные требования, предъявляемые к газификации в псевдоожи- женном слое,-достаточное диспергирование сырья, что способствует быстрому нагреву в реакционной зоне твердых частиц сырья до темпе­ратуры окисления, и обеспечение подвода тепла, необходимого для пиролиза.

В идеальном случае температура слоя должна быть такой, чтобы ис­ключить шлакообразование зольной части сырья и вместе с тем обеспе­чить достаточное окисление органической части сырья, т. е. ниже 1150°С, но выше 850°С. В нормальных условиях температура газов, выходящих из реактора, примерно такая же, как и температура псевдоожиженного слоя.

Одной из важных особенностей реактора с псевдоожиженным слоем является возможность его использования для переработки сырья с ши­рокими пределами физических свойств: при использовании сырья с большим содержанием золы и влаги не возникает каких-либо особых проблем и, как правило, не требуется дополнительного оборудования. В то же время если такое сырье подвергнуть предварительной обработ­ке, заключающейся в его измельчении и ограниченной сушке, то это. бе­зусловно, повысит эксплуатационную эффективность реактора-увели­чится его производительность и качество получаемого топливного газа.

При переработке сырья без предварительной обработки возможны большие потери углерода с углистым веществом в процессе удаления зольного остатка. В некоторых случаях для окисления непрореагировав - шего углерода может потребоваться вторая камера сгорания. Таким образом, несмотря на то что в реакторах с псевдоожиженным слоем обеспечивается хороший контакт углерода и кислорода, для повышения их эффективности может возникнуть необходимость в предварительной обработке сырья либо в дополнительной газификации остатка. Поэтому широкое внедрение реакторов с псевдоожиженным слоем ограничивает­ся низкой эксплуатационной эффективностью и высокими капитальны­ми расходами. Кроме того, для исключения большого перепада давле­ния (от 0,076 до 0,2 кг/см[12]) в псевдоожиженном слое и в системе распределения воздуха требуются мощные воздуходувки: при перера­ботке сухого сырья или сырья с высокой энергоемкостью для регулиро­вания температуры окисления процесса на таком уровне, чтобы исклю­чить шлакообразование остатка, потребуется большой избыток воздуха. Для обеспечения относительно умеренных скоростей (0,0003-0,006 м/с) прохождения воздуха через псевдоожиженный слой реактор должен иметь большую кислородную камеру. (Для сравнения укажем, что ско­рость прохождения воздуха через камеру сгорания котельной с механи­ческой загрузкой топлива проектируется равной 0,024 м/с.)

БИОМАССА Как источник энергии

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Комплекс по производству этанола, где полностью используется сырье (например, пшеничные зерна (рис. 4)), может дать положительный энер­гетический эффект. Такой комплекс включает установку для пронзвод- Ства этанола и промышленного типа хозяйство для откормки рогатого скота. В энергетическом балансе учитывается энергия, расходуемая на выращивание пшеницы, и энергия для производства пара.

Кислород

Микроорганизмы, ответственные за производство этанола фермента­цией, являются факультативными, так как они могут развиваться как при наличии кислорода, так и без него. В присутствии кислорода из на­чального субстрата образуется больше клеточной массы (в 5-10 раз больше, чем в анаэробных условиях), и скорость роста ее увеличивается. Другими словами, аэрацией можно увеличить выход клеточной массы и интенсивность процесса.

Тепловой и энергетический к. п. д

Для составления энергетического баланса необходимо точно опреде­лить границы рассматриваемой системы. Энергетический к. п.д. может быть использован для оценки к. п.д. различных систем по переработке биомассы. Однако в тех случаях, когда процесс переработки биомассы включает стадии производства энергии (например, водяного пара или электроэнергии), более полезным будет сравнение термодинамических к. п. д., поскольку последний дает возможность установить, какая из си­стем для производства работы (энергии) лучше по сравнению с идеаль­ной.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.