Совершенствование технологии переработки древесных отходов в генераторный газ

• Автор: Саттарова, Зульфия Гаптелахатовна
• Шифр специальности: 05.21.05, 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 228 с. : ил.

Содержание
Введение
ГЛАВА 1 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА ПУТЕМ ПАРОВОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЯ
1.1 Древесные отходы. Виды. Классификация, свойства
1.2 Синтез-газ как продукт и способы его получения
1.3 Теоретические основы процесса получения генераторного газа из древесины
1.4 Аппаратурное оформление процесса получения генераторного газа из древесных отходов
Выводы
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА
2.1 Физическая картина паровой конверсии древесного

2.2 Формализация процесса
2.3 Математическое описание восстановительной зоны реактора газификации древесных отходов
2.4 Алгоритм расчета восстановительной зоны реактора прямоточной газификации
Выводы
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ЗОНЕ РЕАКТОРА ГАЗИФИКАЦИИ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ И ПАРОВОЙ КОНВЕРСИИ ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ
3.1 Описание экспериментальной установки исследования процессов протекающих в восстановительной зоны реактора газификации древесных отходов

3.2. Методика проведения экспериментальных исследований на установке для исследования процессов, протекающих в восстановительной зоне реактора газификации
3.3 Анализ результатов экспериментальных данных
Выводы
Глава 4. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ, С ПОЛУЧЕНИЕМ ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА ТРЕБУЕМОГО СОСТАВА
4.1 Схема опытно-промышленной установки
4.2 Инженерный и конструкторский расчет установки
4.3 Анализ экономической эффективности
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1 Материальный баланс процесса
газификации
Приложение 2 Технико-технологические и тепловые расчеты основного и вспомогательного оборудования опытнопромышленной установки получения генераторного газа
Приложение 3 Конструкторские и прочностные расчеты опытно-промышленной установки получения генераторного газа
Приложение 4 Расчет показателей технологичности
конструкторских изделий
Приложение 5 Акты внедрения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Одной из актуальных проблем современного мира является поиск возобновляемых источников энергии, которые могли бы составить достойную конкуренцию нефтяному топливу и природному газу, мировые запасы которых постепенно истощаются, а цены непрерывно растут.
Одним из таких источников можно рассматривать биомассу. Основную долю биомассы как топлива составляет древесина, весомым достоинством которой является низкое содержание серы и других вредных примесей в ее составе, а также воспроизводимость данного источника энергии. При правильном подходе к использованию лесных ресурсов мы получаем практически неисчерпаемый энергетический ресурс. На сегодняшний день биомасса - это четвертое по значению топливо в мире. Она обеспечивает до 15 % общемирового производства энергии и является самым динамично развивающимся сектором энергетики стран ЕС, США и Канады.
На предприятиях лесопромышленного комплекса ежегодно образуются миллионы тонн древесных отходов. Основной способ их утилизации на сегодняшний день - прямое сжигание с получением тепловой энергии. Перспективен и более эффективен метод газификации с получением генераторного газа, который может использоваться как для получения тепловой энергии, так и для производства продуктов химической промышленности. В химической промышленности используется синтез-газ -смесь водорода и окиси углерода - который является основным сырьем в производстве метанола, диметилового эфира, моторного топлива и других химических продуктов.
Проведенные аналитические исследования показали, что генераторный газ, по составу максимально приближенный к синтез-газу, можно получить паровой конверсией древесного угля, осуществляемой через стадию пиролиза древесных отходов с последующей газификацией

При повышении температуры и понижении давления равновесие в реакциях (1.12) и (1.13) сдвигается вправо. Продукты реакций (1.12 - 1.13) называются водяным газом.
Прямой продукт газификации твердых топлив всегда содержит некоторое количество углекислого газа С02, воды Н20, метана СН4, а при использовании воздуха - еще и И02 [65, 102]. Скорость газификации твердых топлив существенно зависит от температуры. Повышение давления приводит к увеличению концентрации СП]. Состав получаемого газа зависит от схемы газогенератора и режима процесса.
На рис. 1.8 изображена принципиальная схема процесса, протекающего в древесном газификаторе с неподвижным слоем. Пространство газификатора по виду происходящих в нем процессов условно делят на четыре зоны: зону сушки, зону пиролиза, зону горения и зону восстановления. Каждая зона характеризуется протеканием определенных физико-химических и технологических процессов [89,96].
В зоне сушки , при температуре до 150°С, древесные отходы высыхают и незначительно разлагаются, в основном на воду, С02 и небольшое количество СО.
В зоне пиролиза, температура в которой Т = 150-600°С, происходит разложение древесных отходов, с выделением газов пиролиза (СОо, СО, Н2, СП), СпНт), пиролизной воды, смолы, а также древесного угля. Термическое разложение в газификаторе существенно отличаются от разложения в замкнутом пространстве, например реторте. В газификаторе малолетучие продукты уносит струя газа, предохраняя их от дальнейшего разложения. В связи с этим состав продуктов, получаемых в газификаторе, отличается от продуктов получаемых обычной сухой перегонки.
В зоне горения, диапазон температур которой составляет Т = 600-1100°С происходит окисление древесного угля кислородом воздуха до окиси