Общие сведения о технологии газификации биомассы Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

газификационные энергоблоки, как правило, используют каменные и бурые угли малой и средней зольности

[5].

В мире эксплуатируются такие энергетические станции общей мощностью 4100 МВт в США, Нидерландах, Германии, Чехии, Испании, Италии, Японии, Китае и других странах [6, 7].

В России технология газификации углей в промышленном масштабе не освоена. Разработка технологии в России сдерживается наличием в стране больших запасов газообразного топлива. Список использованной литературы:

1. Калимуллина Д.Д., Гафуров А.М. Влияние тепловых электрических станций на окружающую среду. // Инновационная наука. - 2016. - № 3-3 (15). - С. 91-93.

2. Технологии SHELL для газификации угля. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://newchemistry.ru/letter.php?n_id=6429.

3. Синтетические моторные топлива. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://enciklopediya-tehniki.ru/tehnologiya-dobychi-gaza-i-nefti/sinteticheskie-motornye-topliva.html.

4. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Пути повышения эффективности современных газовых турбин в комбинированном цикле. // Энергетика Татарстана. - 2015. - № 1 (37). - С. 36-43.

5. Технологии газификации твердого топлива. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://tesiaes.ru/?p=8156.

6. Стратегическое значение технологии газификации угля. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.ng.ru/ng_energiya/2007-04-10/13_coal.html.

7. Гафуров А.М. Перспективные области применения энергетических установок на низкокипящих рабочих телах. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2015. - №1 (25). - С. 93-98.

© Гафуров Н.М., Хисматуллин Р.Ф., 2016

УДК 662.7

Н.М. Гафуров

студент 3 курса факультета энергонасыщенных материалов и изделий (ФЭМИ) Казанский национальный исследовательский технологический университет

Р.Ф. Хисматуллин

лаборант-исследователь научно-исследовательской лаборатории «ФХПЭ» Казанский государственный энергетический университет

г. Казань, Российская Федерация

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ ГАЗИФИКАЦИИ БИОМАССЫ

Аннотация

В статье рассматриваются общие сведения о технологии газификации биомассы и способах их осуществления.

Ключевые слова

Биомасса, генераторный газ, синтез-газ, пиролизные смолы

В технологиях ВТЪ (или Biomass-to-Liquids, получение биотоплив второго поколения на основе биомассы) чаще всего используется древесина, лесоотходы, агроотходы и т. п. Это процесс частичного окисления твердого углеродсодержащего сырья с целью получения газообразного энергоносителя -генераторного газа, состоящего из оксида углерода, водорода, диоксида углерода, небольшого количества углеводородных соединений, таких как метан и этан. Генераторный газ содержит пары воды, азот и различные твердые примеси (пиролизные смолы, частицы углистого вещества, зола). В качестве окислителя

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

при газификации могут использоваться воздух, кислород, водяной пар или смеси этих веществ. Максимальная температура процесса составляет 750-1300°С (чаще 600-1000°С). Наиболее широко в настоящее время применяется газификация биомассы с окислителем - воздухом, при которой получается низкокалорийный генераторный газ (теплота сгорания 4-6 МДж/нм3) для сжигания в горелках небольших котлов для выработки тепла. После очистки от твердых нежелательных примесей генераторный газ может также использоваться в некрупных газовых двигателях (газодизельные электростанции) или мини-газотурбинах для выработки электроэнергии (мини-электростанции в блочном или модульном исполнении) [1].

Кислородная газификация дает среднекалорийный генераторный газ (теплота сгорания 10-12 МДж/м3). Такой синтез-газ в принципе при больших количествах может применяться, после тщательной очистки газа от твердых нежелательных частиц, серы и других ядов катализаторов как сырье ряда синтезов Фишера-Тропша для превращения в углеводороды с целью их последующего облагораживания и производства метанола или синтетического моторного топлива, а также для получения ценной химической продукции.

По типу слоя сырья (биомассы) и способу подвода окислителя газификаторы биомассы могут быть разделены на реакторы с плотным (подвижным или неподвижным) слоем с восходящим (ВДГ), нисходящим (НДГ) и поперечным движением газа (ПДГ) и реакторы с кипящим слоем (КС): стационарный КС, циркулирующий ЦКС, два реактора КС и реакторы в потоке (однонаправленное движение сырья и газа) [2].

Характерной чертой реактора с НДГ является движение газа вниз через опускающийся плотный слой биомассы. Эта схема взаимного движения твердого и газообразного потоков обеспечивает получение относительно чистого генераторного газа (ГГ) с содержанием образующихся пиролизных смол 0,05-0,5 г/нм3. Такой генераторный газ может использоваться только в газодизельных электростанциях небольшой мощности.

К недостаткам относится образование пиролизной смолы, попадаемой в образующийся генераторный газ. Очистка ГГ от пиролизной смолы требует применения сложной и дорогостоящей системы очистки с каталитическим расщеплением смол.

В реакторах с плотным слоем при ВДГ биомасса движется сверху вниз, поэтому она сначала просушивается поднимающимся более горячим газом. Затем твердое сырье частично пиролизуется с образованием углистого вещества, которое продолжает двигаться вниз и проходит стадию газификации. Парообразные продукты пиролиза уносятся вверх горячим ГГ. Смолы, содержащиеся в этих продуктах, конденсируются на холодном опускающемся сырье или уносятся из реактора произведенным газом. Таким образом, концентрация смол в ГГ заметно увеличивается и может достичь 10-100 г/нм3. Ввиду значительного содержания смол без дополнительной очистки ГГ может сжигаться только в горелках котла, расположенного в непосредственной близости от газификатора.

Газификаторы с КС работают с изотермическим слоем сырья - биомассы. Поэтому производится ГГ с низким содержанием смол (5-10 г/нм3), что является средним показателем между газификацией с ВДГ и НГД.

Современные газификационные системы для биомассы остаются пока небольшой мощности, чаще их используют для локальных установок выработки тепла или электроэнергии мощностью 1-20 МВт. Срок окупаемости составляет 6-10 лет, в некоторых случаях необходима государственная финансовая субсидия (дотация) на производство тепла и электроэнергии из биомассы. Изготавливаются серийно и применяются модульные газогенераторные мини-электростанции мощностью 0,5-3,0 МВт [3].

Список использованной литературы:

1. Синтетические моторные топлива. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://enciklopediya-tehniki.ru/tehnologiya-dobychi-gaza-i-nefiti/sinteticheskie-motornye-topliva.html.

2. Обзор современных технологий газификации биомассы. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http: //syngastek.ru/syngas/poluchenie -singaza/.

3. Гафуров А.М. Зарубежный опыт эксплуатации установок на низкокипящих рабочих телах. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2014. Т. 24. - №4 (24). - С. 26-31.

© Гафуров Н.М., Хисматуллин Р.Ф., 2016