1598005439-1326b994f1090c560653e496106b7ac8 (811216), страница 43
Текст из файла (страница 43)
В газификаторе с восходящим потоком сырье проходит сверху вниз, а воздух нагнетается снизу вверх через колосниковые решетки. Зона окисления в газификаторах такого типа находится на дне, и газификация происходит в потоке газа при его прохождении через слой сырья. В газификаторах с нисходящим потоком воздух нагнетается через сопло или несколько сопел, равномерно размещенных вокруг фурмы. Из фурмы воздух поступает в низ печи. В газифнкаторах с поперечным потоком воздух подается через горизонтальное сопло.
Образующийся топливный газ выпускается через вертикальную решетку, расположенную на противоположной стороне по отношению к соплу, Сырье в газификаторе такого типа подается сверху или сбоку. Способы получения энергии из биомассы Рвс. 5. Газлфякатор с вращающимся слоем сырья с прямым (о) и непрямым (6) обогревом.
В связи с тем что реакционные газы в газификаторах с восхолящим потоком движутся в протнвотоке с сырьем и выходят из него, имея относительно низкую температуру, получаемый топливный газ обычно отличается высоким содержанием паров смолы. Газ, образующийся в газификаторах с нисходящим потоком, чище газа, получаемого в газификаторах с восходящим и поперечным потоком: он содержит относительно меньшее количество паров смолы.
Смола и другие пары проходят через высокотемпературную зону последнимн, при этом пары смолы подвергаются термическому крекингу. По мере прохождения газов через твердый слой углистото вещества происходит их очистка от летучей золы и грязи. Реакции, имеющие место в газифнкаторе с поперечным потоком, аналогичны реакциям, происхоллпзим в установке с нисходящим потоком. 2З7 Войюоа Оняыаскы рогача Фиаыассвг ейная кусни горой или оснеупорняя Взупге оига Теплсоный гиг неупоряня онпперооно Топлионыи гаг Зона оншпенив шеппса Лапа/углиспгое оенсеспгео Горячий Топливный иго рвчий плоййювуин Рис. 6. Газификатор с восходящим потоком воздуха (с неподвижным сядем сырья).
родича оиомассы Воооуи Рис. 7. Газнфикатор с нисходящим потоком воздуха (с неподвижным слоем сырья) Способы получения эаергии из биомассы Рис. 8. Газификатор с перекрещивающейся тягой (с неподвижным слоем) Реактор с неподвижным слоем сырья имеет четко выраженным объем реакционной зоны, глубина которой зависит от химического состава сырья, размеров частиц, содержания влаги, температуры и массового расхода воздуха, подаваемого в реактор.
Реакторы данного типа имеют высокий к.п.д. превращения лигноцеллюлозных материалов в топливный газ. Благодаря уплотненному слою отходящие газы часто содержат относительно меньше загрязняющих частиц по сравнению с газами реакторов с вращающимся или псевдоожиженным слоем. Реактор определенного размера с восходящим потоком воздуха можно зксплуатировать при различных нагрузках, регулируя скорость подачи воздуха в газификатор. Получаемый топливный газ имеет низкую теплоту сгорания вследствие его разбавления азотом, а также охлаждения в сущилъной зоне.
12. Газификатор с псевдоожиженным слоем сырья Типичный реактор с псевдоожиженным слоем сырья представляет собой крупную реторту с огнеупорной футеровкой (рис. 3). Псевдоожижаюшим агентом могу» быть песок, углистое вещество или золоподобный 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.
219 Способы получения энергии из биомассы 218 Часть П При достижении песчаного, или инертного, слоя псевдоожнженного 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 пнролиза, обеспечивается за счет окисления углеродсодержашего вещества. Газы, образую!циеся в результате окислительной реакции, тщательно перемешиваются в псевдоожиженном слое, и таким образом улучшается прохождение газов через горячую поверхность сырья.
Вследствие высокой степени турбулентности потока производительность реакторов с псевдоожижеиным сдоем, 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: ! (2).
Основные требования, предъявляемые к газификации в псевдоожиженном 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 вольной части сырья и вместе с тем обеспечить достаточное окисление органической части сырья, т.е. ниже !150'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 болыпим 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, повьясит 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 вольного 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!смз) 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.) 1.3. Гаэификатор с проталкивающимся слоем сырья Такой газификатор иногда называют реактором с движущимся слоем (рис.
4). В реакторе, поставляемом фирмой Осс1с)еп!а! Везеагс)э, в качестве теплоносяшей среды используется отработанный катализатор нефтеперерабатывающей установки каталитического крекинги и углистое вещество. В проекте ступенчатой установки пиролиза фирмы Оссгбеп!а! предполагается использовать в качестве дополнительной транспортной среды получаемое углистое вещество. Реакторы с проталкивающимся слоем характеризуются высоким коэффициентом массообмена. Транспортная среда в этих реакторах служит эффективным источником тепла. Сырье перед подачей в реактор подвергается специальной обработке. Для обеспечения максимального выхода топливной жидкости температура транспортной среды обычно полдерживается в пределах 482 — 593*С.
Реакторы данного типа могут быть использованы для переработки разнообразной биомассы, поскольку в них обеспечивается хороший контакт твердых компонент сырья с газами. Такие реакторы отличаются высокой производительносп ю на единипу объема, а выходящие газы содержат небольшое количество некрекированных углеводородов. 2. ТОПЛИВА Д)ТЯ ГАЗИФИКАТОРОВ Надлежащим образом спроектированный газификатор может быть использован для производства топливного газа из любых твердых органических отходов или биомассы. Низкокалорийный газ может быть получен путем газификации различных видов биомассы; Часть Н Способы получения энергии из биомассы — органических компонент твердых городских отходов, в том числе бумаги, тканей, резины, травы, обрезков деревьев, древесины и пищевых отходов; — лесных отходов, в том числе древесных откодов, коры, обрезков деревьев, опилок и древесного угля; — сельскохозяйственных отходов, в том числе стержней кукурузы, льняных отходов, рисовой шелухи, стеблей риса, отходов сахарного тростника, шелухи кофе, скорлупы орехов (обычных и кокосовых).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
