Газификация древесины и ее компонентов в фильтрационном режиме

• Автор: Кислов, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ ТЕРМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1Л Древесина

1Л Л Физические свойства древесины

1Л .2 Целлюлоза

ТЕЗ Лигнин

1 Л.4 Гемицеллюлозы

1.2. Пиролиз древесины

1.2Л Термическое разложение основных компонентов древесины

1.2.2 Влияние продолжительности пиролиза древесины
на состав и выход продуктов ее пиролиза
1.2.3 Влияние влажности древесины на состав и выход
продуктов ее пиролиза
1.3 Смолы термического разложения твердых топлив и их
основные характеристики
1.4 Газификация древесины и других целлюлозных материалов
1.4.1 Состав газа, получаемого при газификации биомассы
1.5 Интенсификация работы газификаторов
1.6 Фильтрационное горение со сверхадиабатическим разогревом,
его основные особенности и характеристики
2. ГАЗИФИКАЦИЯ ДРЕВЕСИНЫ
2.1 Описание экспериментальной установки
2.2 Подготовка и проведение эксперимента
2.3 Результаты экспериментов
2.3.1 Воздушная газификация древесины

2.3.2 Паровоздушная газификация
2.3.3 Газификация древесины при разных расходах окислителя
2.3.4 Газификация влажной древесины
3 ГАЗИФИКАЦИЯ ЛИГНИНА
4 ГАЗИФИКАЦИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
4.1 Особенности проведения экспериментов по газификации целлюлозы
4.2 Результаты экспериментов
4.2.1 Воздушная газификация
4.2.2 Паровоздушная газификация
4.3 Обсуждение результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ I
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Непрерывный рост цен на нефтяные топлива и природный газ, а также периодически возникающие энергетические кризисы способствовали проведению многочисленных исследований по поиску иных источников энергии.
Одним из таких источников могут стать твердые топлива, например угли и сланцы. Как показывают исследования, запасов нефти и газа значительно меньше, чем угля и сланцев, поэтому по прогнозам Министерства экономики уголь, запасы которого в России составляют около 10 трлн.т, станет основным источником энергии [1,2].
Вместе с тем, в экологическом отношении уголь наиболее грязное топливо из всех видов топлив. Он содержит серу, тяжелые металлы, при его сжигании образуется много золы и пыли, поэтому при использовании угля необходимо строить весьма дорогие очистные сооружения. Несмотря на мощные системы очистки, ежегодно в результате сжигания углей в атмосферу попадают около 60 тыс. т свинца, 50 тыс. т никеля, 30 тыс. т мышьяка, 300 т ртути и 60 т кадмия [1], поэтому увеличение потребления угля в энергетике может привести к заметному ухудшению экологической ситуации.
Другим возможным источником является биомасса, из которой может быть получено жидкое и газообразное топливо. Основную долю биомассы, используемой как топливо, составляет древесина. Существенным достоинством древесины как топлива является низкое содержание серы и других вредных примесей, следовательно, дымовые газы при сжигании древесины не требуют дополнительной очистки. Кроме того, характерной положительной особенностью древесного сырья

(реакция 4) и водяным паром (реакции 5 и 6) с образованием СО, Н2 и С02 (реакции водяного газа).
Загрузка топлива
Температура по зонам. °С
до 150 °С Зона сушки
150-900 °С Зона пиролиза
900- 1100 °С Зона восстановления
1100- 1300 °С
Зона горения
Зольник Воздух (02, И2)
Водяной пар (Н20)
Основные Физико-химические процессы
—► Продукт-газ
Испарение гигроскопической влаги
Пиролиз древесины с образованием древесного угля, воды, смол и газов пиролиза (СОз, СО, Н2, СН4, С„Н2п)
Восстановление СО2 до СО СОг + С = 2СО Взаимодействие углерода с парами воды
с + н2о = со + н2
С+ 2Н20 = СОг +2Н2
Окисление древесного угля кислородом воздуха
С + о2 = со2 2С + 02 = 2СО Окисление древесного угля парами воды С + Н20 = СО + Н2
Зола
Рис. 1. Схема работы газификатора прямого процесса газификации.
Процессы восстановления успевают пройти достаточно полно, если высота восстановительной зоны составляет 12-15 диаметров кусков