Biyokütle ve Belediye Katı Atıkları MSW Gazlama Atık İşleme Tesisi

Biyomassanın ve belediye katı atıklarının (MSW) gazlaştırılması, kömürün, petokokenin veya doğal gazın sentez gazına dönüştürülmesinin gazlaştırılmasından birçok yönden farklıdır.Bu bölüm bu farklılıkları ele alacaktır., biyokütle ve MSW'yi gazlaştırmak için kullanılan teknoloji ve bazı işletme tesislerinin kısa bir genel görünümünü verir.

Bubbling Fluidized-Bed (BFB) gazlaştırıcılar, genellikle daha büyük kesim, daha kısa yükseklik, daha düşük sıvılaştırma hızları ve daha yoğun yataklarla karakterize edilen bir tür sıvılaştırılmış yatak gazlaştırıcı.İncelediğimiz biyokütle gazlaştırma teknolojilerinin en çok gösterilenleriBFB teknolojisi, geniş bir sıcaklık, basınç, verim ve çeşitli biyomassa türlerinde çalıştırılmıştır.ve hidrojen üretimi yüksek sıcaklıklardan yararlanır, kömür gazlaştırmasında görülenler gibi, çünkü 1.200-1.300 ° C'den yüksek sıcaklıklarda çok az veya hiç katran, metan veya daha yüksek hidrokarbon oluşur,Sintez gazı (hidrojen [H2] ve karbon monoksit [CO]) üretimi en üst düzeye çıkarılırkenBazı BFB gazlayıcıları yakıt ve kimyasal sentez için avantajlı olan yüksek basınçlarda (> 20 bar) çalıştırılmıştır.Bu, gazlayıcıyı takip eden bir kompresöre olan ihtiyacı ortadan kaldırırken, daha karmaşık bir besleme sistemi gerektirir. BFB'ler beslenmenin parçalanmasını, tozlanmasını veya boyut olarak azaltılmasını gerektirebilir,ve büyük olasılıkla daha yüksek çalışma sıcaklıklarına izin vermek için kurutulması veya ısıtılması gerekir..

Oksidant seçimi, hava, oksijen ve/veya buhar kombinasyonunun çıkış sintez gazının bileşimine önemli bir etkisi vardır.Ürün gazını seyrelten ve sentez süreçlerine zarar verenBu nedenle, genellikle bir oksijen tesisi gereklidir. Buharla oksijen oranı girişini değiştirmek, sentez gereksinimlerine uymak için H2 / CO oranını ayarlamanın bir yoludur.Fischer-Tropsch taşıma yakıt sentezi demir katalizörleri kullanarak yaklaşık 0 H2/CO oranı gerektirir.6, en iyi şekilde, kobalt katalizörü için ise 2 oranı tercih edilir.Metanol üretimi H2/CO oranı yaklaşık 2 ile tercih edilir ve hidrojen üretimi için mümkün olduğunca yüksek olmalıdır.Eğer BFB gazlandırıcısının içinde daha yüksek sıcaklıklar elde edilemezse katran kırılması gerekebilir.Bu durum böyle değildir ve bu nedenle sentez uygulamaları için gaz temizliği biraz azdır.Araştırma, BFB gazlayıcılarının biyomassa gazlaştırması için en düşük sermaye maliyeti seçenekleri arasında yer aldığını ve tüm bunları göz önünde bulundurduğumuzda, BFB gazlayıcılarının yakıtlar, kimyasallar,ve hidrojen üretimi.

Genellikle daha küçük kesim, daha yüksek yükseklik ve daha yüksek sıvılaştırma hızları ile karakterize edilen dolaşımlı sıvılaştırılmış yataklı (CFB) gazlayıcılar,BFB oranında biyomasa ile gösterilmemişlerdir.Aslında, incelenen literatür, çok az yüksek basınçlı test gösterdi ve hepsi 1000°C'nin altındaki sıcaklıklarda yapıldı.Bubbling Fluidized-Bed gazlayıcılar 35 bar'a kadar test edildi.CFB'ler sadece 19 bar'a kadar test edilmiştir.Muhtemelen CFB ile ilgili en büyük sorun saf oksijen ve/veya buhar ile gösterimlerin olmamasıdır., bu da sentez uygulamaları için teknolojiye olan güveni büyük ölçüde kısıtlar.Çünkü buhar eksikliği su-gaz-değişim reaksiyonunun bastırıldığı anlamına gelir..

Sabit yataklı (FB) gazlayıcılar, biyomasa ile geniş bir aralıkta gösterilmemiştir.Bu gazlayıcı tasarımı, büyük miktarlarda katran veya dönüştürülmemiş kömür üretme eğilimindedir ve bu nedenle geniş çapta araştırılmamıştır.Bununla birlikte, MSW gibi heterojen hammaddelerle başa çıkabilirler ve bu nedenle atıktan yakıt veya atıktan güç elde etmek için kullanılabilir.

Doğrudan ısıtılan gazlaştırıcılar, içe çekilebilir, sıvılandırılabilir veya dolaşımlı sıvılandırılmış yatak gazlaştırıcıları,Gelişiminin erken aşamasındadırlar ve uygulama uygunluğu için geniş bir alanda test edilmemişlerdir.Aslında, Haziran 2002 itibariyle, bu üniteler sadece atmosferik basınçta test edilmişti.ama çok yüksek bir ısıtıcı değere sahip bir sentez gazı üretebilmektedirler., bu da güç/sıcaklık uygulamaları için önemlidir. Bir avantajı, gazlaştırma için oksijen veya hava gerektirmemeleridir.bu da oksijen tesisine gerek olmadığı anlamına gelir (daha düşük sermaye maliyeti ve verimlilik kaybı) ve azot seyreltilmesi yokturBu üniteler daha yüksek metan ve diğer hidrokarbon verimlerine sahiptir, bu sentez uygulamaları için bir sorun olabilir, ancak ısı/güç üretimi için faydalıdır.,Hidrokarbonlar genellikle yüksek buhar ekleme oranları ile buharla reformlanabilir veya kısmen oksidlenebilir.Bu sistemlerin daha fazla incelenmesi gerekiyor..

Bu konuda daha fazla bilgi için lütfen yakıt, kimyasal ve hidrojen üretimi için Biyogazlama Teknolojileri Benchmarking'e bakın [PDF]

Biyomassa ve MSW gazlaştırma tesislerine örnekler

Burlington, VT Ağustos 2000'de, mevcut McNeil jeneratör istasyonuna 12 MW'lık düşük basınçlı bir ahşap gazlayıcı eklendi.Tesisin mevcut kazanına beslenen sentez gazı üretimi (EIA Biyo kütlesi için elektrik üretimi web sayfasındaki EIA makalesi).

Rapora bakınız: Bilgisayar simülasyon amacıyla biyomassa gazlayıcı veri tabanı.Burlington VT tesisinin ve dünyanın dört bir yanındaki bir düzine diğer biyokütle gazlaştırma tesislerinin veya gösterilerinin özetini içeren.

Belediye katı atıkları için gazlayıcılar

Yukarıda belirtildiği gibi, FB gazlaştırıcıları MSW gibi heterojen hammaddelerle başa çıkabilir.MSW bileşimi büyük ölçüde değişebilir (bir çöp kutusunun içeriğini düşünün), çok çeşitli şekiller, boyutlar, yoğunluklar ve bileşim) ve esnek bir gazlayıcı gerektirir.Atmosfer basıncı gazlaştırılması, basınç altında çok eşit olmayan bir beslemeyi beslemeye kıyasla karmaşıklığı azaltırMümkünse, tozlama sonuçları gibi pahalı yem hazırlama sistemlerinden kaçınmak avantajlıdır.

Plazma gazlaştırma, MSW'yi basit gazlara ve kalıntı katılara ayırmak için son derece sıcak bir elektrik plazma yayını kullanır.Şu anda birçok büyük MSW gazlaştırma tesisi için düşünülüyor.Yüksek voltaj ve elektrik akımı iki elektrot arasında bir plazma yayı üretir.Süntez gazı ürünü bir türbinde kullanılabilir ve potansiyel olarak gerekenden daha fazla elektrik enerjisi üretilebilir.Plazma yayı, 13.900 ° C'ye kadar yüksek sıcaklıklara ulaşabilir ve zor hammaddeleri basit bileşen gaz molekülleri ve katı bir slag yan ürüne ayırır.

Zorluklar

Biyomassa ve belediye katı atıkları gazlaştırma sistemi tasarımcıları için sorun oluşturabilir.Biraz biyomasa, örneğin kereste fabrikalarından yapılan testereler, mevcut birçok besleme sistemi için uygun bir durumda olabilirken, diğerleri, çoğu MSW gibi, kapsamlı bir hazırlık veya besleme sisteminin özelleştirilmesi gerektirir.Biyo kütle ve MSW'nin, gazlanmadan önce kurutmayı gerektirebilecek daha yüksek nem içeriği gibi özellikleri de olabilir.Kül içeriği de büyük ölçüde değişebilir, yani gazlayıcı potansiyel olarak yüksek miktarda külü idare edebilmelidir.Biyokütle ve MSW gazlaştırılması, eşit olmayan yemleri işlemek için tasarımda esneklik gerektirir..

Kömür ve Biyogazın Kogazitifikasyonu

Kömür ve biyomassa karışımlarının kogazitifikasyonu şu anda oldukça ilgi çekici,Geleneksel düz kömür gazlaştırma yaklaşımından kaynaklanabilecek bir dizi yarardan kaynaklanan:

Biyomasının düşük veya sıfır karbon emisyon özellikleri, tüm gazlaştırma işleminin çevre üzerindeki karbon ayak izini orantılı olarak düşürür.

Besin karışımına biyomasanın eklenmesi, üretilen gazdaki H2/CO oranını iyileştirir ve bu genellikle sıvı yakıt sentezi için arzu edilir.

Biyokütlede bulunan inorganik madde kömürün gazlaştırılmasını katalize eder.

Kogazitifikasyon, düz biyokütlelerin biyokütle gazlaştırılmasından kaynaklanan tipik yüksek katran içeriğini azaltarak da avantaj sağlar.

Kömür ve biyomassa karışımlarının kogazitifikasyonunda kullanılan temel işlemler Şekil 1'de gösterilmiştir.

Şekil 1. Kömür-biyomasa gazlaştırma işleminde yer alan çeşitli işlemler

Birincisi, tek bir hammaddesi hazırlama şeması yerine,Genellikle kömür ve biyomasa için ayrı ön işleme işlemleri olması gerekir.Tipik olarak yüksek nem içeriği olan biyomasa genellikle sadece kurutulmakla kalmaz, aynı zamanda ısıtılan (bu, oksijen olmaksızın genellikle 200 ve 320 ° C arasında değişen sıcaklıklara ısıtıldığını içerir),Bu noktada biyokütle hafif bir pirolize maruz kalır) ve muhtemelen sıkıştırılır., bu da yakıt kullanımı veya gazlaştırma için hammadde olarak kaliteyi büyük ölçüde iyileştirir.En iyi gazlaştırma için hem kömürün hem de biyomassanın aynı büyüklükte parçacıklara boyut azaltılması gereklidir..

Kogazitifikasyon reaksiyonları ve dönüşümleri kömür gazlaştırması ve biyomassa gazlaştırması ile aynı yönlere sahiptir, ancak kesin olarak tanımlanmamış bazı sinerjik etkiler de içerir.Ancak, genel olarak, kogazitifikasyon teknolojisi seçimi için temel yaklaşım, geleneksel kömür gazlaştırması ile aynıdır.Hammaddenin özellikleri ve istedikleri kullanım, büyük ölçüde hangi tür gazı kullanılacağını belirler.Eğer sentez gazı elektrik üretimi için kullanılacaksa, aşağıya doğru hareket eden sabit yataklı bir gazlayıcı iyi bir seçimdir, çünkü yüksek sıcaklıkta düşük kirliliklerle gaz salır.Sıvılaştırılmış yatak gazlayıcıları, bazı kogazıfikasyon uygulamaları için en iyi seçim olmayabilir, çünkü biyomassa'da bulunan düşük erime noktası külünün bir araya gelmesi nedeniyle sıvılandırılmış yatağın sıvısızlaşması meydana gelebilir,Aşırı katran birikimi nedeniyle aşağı akıntı borularının tıkanması ile birlikte.

Çeşitli hammadde türlerini kabul edebilme kapasiteleri göz önüne alındığında, kömür ve biyomasanın kogazisasyonu için çekilen akış gazlayıcılarının araştırılması gerektiği belirtildi.Reaksiyon bölgesinin içindeki tek tip sıcaklık profili, kısa reaktör ikamet süresi ve yüksek karbon dönüşümleri, bunların hepsi, kogazla ilişkili sorunların ele alınmasında artan önem taşımaktadır.

Ürün gaz kompozisyonları hem kogazitize edilmiş biyomassanın türünden hem de yem karışımındaki oranından etkilenir. Genel olarak, daha yüksek H2 içeriği, daha fazla biyomassaya dahil olmaktan kaynaklanır.Özellikle, ahşap biyomassadaki lignin, sentez gazındaki H2 verimini arttırıyor gibi görünüyor.Ama optimum kullanılan kömür türünün karmaşık bir fonksiyonudur., biyokütle türleri, gazlayıcı türü ve çalışma koşulları, istenen sentez gazı bileşimi vb.,mevcut kömürden önemli ölçüde daha az olabilecek mevcut biyokütle miktarlarından bahsetmiyorum bile..

Gazlaştırıcının yanı sıra, gazlaştırıcı ajanın türü de önemlidir. Hava yerine gazlaştırıcı ajan olarak buharın kullanılması su-gaz değişim reaksiyonuna yardımcı olur ve H2-zengin sentez gazı üretir.Katalizörlerin kullanımı sentez gazı üretimini etkiler.İlginç bir örnek, çam, petokok ve polietilen (PE) ile karıştırılmış Puertollano kömürünün kogazisasyonu üzerine yapılan bir çalışmadır. Findings were that the use of dolomite catalysts helped in increasing the gasification rate along with reducing hydrogen sulfide (H2S) generation and increasing sulfur and chlorine retention in the solid phase.

Kogazisasyondan elde edilen sintez gazının sintez gazı temizlenmesi, partiküllerin çıkarılması, kükürt çıkarılması vb. dahil olmak üzere geleneksel kömür gazlaştırması için gerekli olan işlemlerle aynı işlemleri içerir.Ancak kömür gazlaştırma veya biyokütle gazlaştırma için daha karmaşık olabilir., çünkü hem çiğ kömürden elde edilen sentez gazında (küfür ve cıva) hem de biyomassa gazlaştırılmasından kaynaklanan yüksek miktarlarda bulunan türlere (katranlar ve alkaliler) dikkat edilmesi gerekebilir.

Gelecekte, kömür ve biyomassadan elde edilen kogazisasyon, gazlaştırmanın karbon yoğunluğunu önemli ölçüde azaltmanın bir yolu olarak umut verici.Ahşap atıkları ve yüksek enerji içeriği gibi düşük maliyetli biyokütle yakıtlarını kullanmak için fırsat, switchgrass gibi marjinal arazi biyomassası ekinleri ve sentez gazı kalitesini optimize ederek ve üretim ve üretimi artırarak gazlaştırma süreçlerini geliştirmek.