Quali tipi di biomassa possono essere utilizzati in un gassificatore da 30 tonnellate?

Con la crescente domanda globale di soluzioni energetiche sostenibili, la tecnologia di gassificazione della biomassa sta guadagnando sempre più attenzione come un modo efficace per convertire i rifiuti organici e le risorse rinnovabili in energia pulita. Il processo di gassificazione è quello di convertire la biomassa in gas di sintesi combustibile (Syngas) ricco di monossido di carbonio (CO), idrogeno (H2) e una piccola quantità di metano (CH4) attraverso la pirolisi ad alta temperatura e le reazioni di ossidazione in condizioni di ossigeno limitate o assenti. Questo gas di sintesi può essere utilizzato per la generazione di energia, l'approvvigionamento di calore e ancora un'ulteriore sintesi di combustibili o sostanze chimiche liquide.

Per un sistema di gassificazione su larga scala con una capacità di elaborazione di 30 tonnellate al giorno, selezionando la materia prima di biomassa giusta (cioè il "combustibile per biomassa" o "materia prima della biomassa") è la chiave per garantire un funzionamento efficiente e stabile del sistema. Diversi tipi di biomassa hanno proprietà fisiche e chimiche diverse, che influenzeranno direttamente le prestazioni del gassificatore, la resa e la qualità del gas di sintesi e l'economia dell'intero sistema.

1. Biomassa legnosa

Woody Biomass è uno dei carburanti gassificatore più comuni e ampiamente usati, con i vantaggi di composizione relativamente uniforme, basso contenuto di ceneri e alto valore calorifico.

1. Chips di legno e segatura

Fonte: principalmente da rifiuti provenienti da impianti di lavorazione del legno (come segatura, trucioli di legno), residui di disboscamento forestale (come rami, corteccia) e foreste energetiche appositamente piantate.

Vantaggi: alto valore calorifico: la biomassa legnosa ha un alto contenuto di carbonio e generalmente ha un buon valore calorifico.

Cenere bassa: rispetto ad altra biomassa, il legno ha un contenuto di cenere inferiore, il che aiuta a ridurre il rischio di scottare nel gassificatore e semplifica la movimentazione delle ceneri.

Struttura stabile: i chip di legno e la segatura adeguatamente trattati hanno una forma fisica relativamente stabile e sono facili da trasportare e conservare.

Considerazioni: contenuto di umidità: il contenuto di umidità del legno è un fattore chiave. Il contenuto di umidità troppo elevato ridurrà l'efficienza di gassificazione e il valore calorifico dei Syngas. Idealmente, il contenuto di umidità dovrebbe essere controllato a circa il 10%-20%e potrebbe essere richiesto la pre-asciugatura.

Uniformità delle dimensioni delle particelle: la dimensione uniforme delle particelle aiuta a distribuire e reagire uniformemente i materiali nel gassificatore. Le particelle troppo grandi o troppo piccole possono causare problemi.

Impurità: evitare di mescolare impurità inorganiche come sabbia, pietre o metalli, che aumenteranno il contenuto di cenere e potrebbero danneggiare l'attrezzatura.

APPLICABILIBILITÀ: i gassificatori da 30 tonnellate sono molto adatti per la trasformazione di trucioli di legno e chip in legno, specialmente nelle aree con industrie in legno sviluppate.

2. Cropici energetici - Woody
Fonte: specie di alberi in rapida crescita come salici e pioppi piantati specificamente per scopi energetici.

Vantaggi: fornitura sostenibile: le colture energetiche sono una fonte di biomassa rinnovabile e controllabile che può garantire una fornitura di carburante a lungo termine e stabile.

Buona uniformità: rispetto ai rifiuti misti, la composizione delle colture energetiche è più uniforme, che è favorevole al controllo stabile del processo di gassificazione.

Considerazioni: costi di impianto: coinvolgimento di costi di impianto come terra, risorse idriche e lavoro.

Distanza di trasporto: la posizione geografica della foresta energetica influirà sul costo del trasporto.

Applicabilità: le foreste energetiche sono ideali per progetti di gassificazione su larga scala che vogliono stabilire una catena di approvvigionamento di biomassa a lungo termine e stabile.

2. Residui agricoli
I rifiuti agricoli sono un'enorme risorsa di biomassa e il suo utilizzo aiuta a risolvere i problemi di inquinamento ambientale e a creare valore economico.

1. Bucce di riso e paglia di grano
Fonte: il residuo dopo il raccolto di riso e grano.

Vantaggi: grande produzione: enorme produzione globale, è una fonte di biomassa economica e facilmente accessibile.

Neutralità del carbonio: come rifiuti agricoli, il suo utilizzo aiuta a raggiungere la neutralità del carbonio.

Considerazioni: bassa densità: la densità del volume delle bucce di riso e della paglia di grano è molto bassa, il che significa che i costi di stoccaggio e di trasporto sono elevati e il pretrattamento (come il ballo o il bricchettatura) può essere richiesto per aumentare la densità.

Alto contenuto di ceneri: la buccia di riso, in particolare, può avere un contenuto di cenere del 15-20% o anche più alto, e ha un alto contenuto di silicio, che è soggetto a sbattere nel gassificatore, ponendo requisiti più elevati sulla progettazione e il funzionamento del gassificatore.

Contenuto di metallo alcalino: la paglia a coltura come la paglia di grano contiene metalli alcali elevati (come potassio e sodio), che possono facilmente portare a un punto di fusione della cenere inferiore e a sbavature.

Applicabilità: nonostante le sfide, Genifiers da 30 tonnellate Può utilizzare efficacemente questi rifiuti delle colture migliorando la progettazione del gassificatore (come i gassificanti a letti fluidizzati hanno una migliore adattabilità alle ceneri e a scoria) e alle misure di pretrattamento.

2. BAGASSE
Fonte: un sottoprodotto dell'industria dello zucchero, è il residuo fibroso dopo che la canna da zucchero viene schiacciata per estrarre il succo.

Vantaggi: approvvigionamento centralizzato: i mulini da zucchero di solito producono una grande quantità di bagasse in modo centralizzato, che è facile da raccogliere.

Valore calorifico moderato: ha un certo valore calorifico e può essere usato come buon carburante.

Considerazioni: contenuto di umidità: la bagassa appena premuta ha un alto contenuto di umidità e deve essere essiccato.

Trasporto: sebbene relativamente compatto, potrebbe essere ancora necessario compattare per ridurre i costi di trasporto.

Applicabilità: Bagasse è un combustibile localizzato ideale per i gassificatori da 30 tonnellate intorno ai mulini dello zucchero.

3. Mais Stover e pannocchie di mais

Fonte: gambi di mais e orecchie dopo il raccolto.

Vantaggi: alta resa: enorme resa nelle principali aree di produzione di mais.

Considerazioni: costo di raccolta: gli steli di mais sono difficili da raccogliere e richiedono macchinari speciali e processi operativi.

Metalli di cenere e alcali: simili ad altre cannucce, ci sono anche problemi con un alto contenuto di metro di cenere e alcali.

Applicabilità: nelle aree con grande produzione di mais, può essere utilizzato in gassifenti da 30 tonnellate dopo un corretto pretrattamento.

4. Gusci di dado

Fonte: come gusci di noci, conchiglie di mandorle, conchiglie di arachidi, ecc.

Vantaggi: maggiore densità: rispetto ad altri rifiuti agricoli, i gusci di noci sono generalmente più densi, il che è conveniente per lo stoccaggio e il trasporto.

Buon valore calorifico: ha un valore calorifico elevato.

Contenuto di cenere basso: la maggior parte dei gusci di noci ha un contenuto di cenere relativamente basso.

Considerazioni: fornitura: l'offerta dipende dalla portata dell'industria della lavorazione dei noci e potrebbe non essere comune come il legno o la paglia.

Applicabilità: è adatto per i gassificatori da 30 tonnellate vicino agli impianti di lavorazione dei noci come combustibile di biomassa di alta qualità.

3. Componenti di biomassa nei rifiuti solidi municipali (RSU)
I componenti organici nei rifiuti solidi municipali classificati e pretrattati possono anche essere utilizzati come combustibile per i gassificatori.

Fonte: rifiuti organici come rifiuti da cucina, rifiuti da giardino, carta, tessuti, ecc.

Vantaggi: trattamento dei rifiuti: risolve il problema del trattamento dei rifiuti urbani e realizza l'utilizzo delle risorse.

Recupero di energia: riciclare l'energia nella spazzatura.

Considerazioni: pretrattamento complesso: la composizione di MSW è complessa e irregolare e è necessario un pretrattamento rigoroso come smistamento, frantumazione e asciugatura per rimuovere gli incombusti e controllare l'umidità e le dimensioni delle particelle. Ciò aumenterà significativamente i costi e le difficoltà tecniche.

Inquinanti: può contenere inquinanti come metalli pesanti e cloro e i gas dannosi possono essere prodotti durante il processo di gassificazione, che richiedono un rigoroso sistema di purificazione dei gas di combustione.

Valore calorifico instabile: il valore calorifico tra i lotti di MSW può fluttuare notevolmente.

Applicabilità: per un gassificatore da 30 tonnellate, l'uso di MSW come carburante richiede una tecnologia di pretrattamento molto matura e le rigide misure di controllo delle emissioni ambientali.

5. Scasso industriale
I rifiuti organici generati in alcuni processi di produzione industriale possono anche essere utilizzati per la gassificazione.

Fonte: corteccia e liquore nero di cartiere, residui di impianti di trasformazione alimentare, lee, residui farmaceutici, ecc.

Vantaggi: fornitura centralizzata: di solito concentrata nei parchi industriali, che è conveniente per la raccolta e il trasporto.

Utilizzo dei rifiuti: risolve il problema del trattamento dei rifiuti industriali e è conforme al concetto di economia circolare.

Considerazioni: Composizione complessa: la composizione di diversi rifiuti industriali varia notevolmente e può contenere inquinanti specifici o ceneri elevate.

Pretrattamento: potrebbe essere necessario un pretrattamento mirato per soddisfare i requisiti del gassificatore.

Applicabilità: deve essere valutato in base alle proprietà dei rifiuti specifici e alla progettazione del gassificatore.

6. Requisiti generali e parametri chiave per i carburanti di biomassa
Indipendentemente dal tipo di biomassa utilizzata, i seguenti parametri e requisiti chiave sono fondamentali per un gassificatore da 30 tonnellate:

1. Contenuto di umidità
Impatto: il contenuto di umidità è uno dei fattori più importanti che influenzano l'efficienza della gassificazione e la qualità dei syngas. Il contenuto di umidità eccessivo ridurrà la temperatura del gassificatore, aumenterà il consumo di agenti di gassificazione e ridurrà il valore calorifico dei syngas (poiché parte del calore viene utilizzata per evaporare l'umidità).

Intervallo ideale: di solito si raccomanda tra il 10%-20%(base secca) e il massimo non dovrebbe superare il 30%-35%. Per i grandi gassificatori, le attrezzature di asciugatura sono generalmente attrezzate per pretrattare la biomassa ad alta mistura.

2. Dimensione delle particelle

Impatto: la dimensione delle particelle influisce direttamente sulla fluidità, l'efficienza del trasferimento di massa e di massa e la velocità di reazione della gassificazione della biomassa nel gassificatore.

Requisito: in generale, la dimensione delle particelle deve essere uniforme e all'interno di un intervallo specifico. Per i gassificatori a letto fisso, sono generalmente richieste particelle più grandi e relativamente uniformi (come i trucioli di legno); Per i gassificatori a letto fluidizzato, sono necessarie particelle più piccole e più uniformi (come segatura e bucce di riso). Le particelle troppo grandi possono portare a gassificazione o blocco incompleti, mentre particelle troppo piccole (polvere fine) vengono facilmente portate via dal flusso d'aria, aumentando la quantità di cenere volante.

3. Contenuto di cenere

Impatto: la cenere è un minerale non combustibile che occupa lo spazio del gassificatore, riduce il volume di reazione efficace e infine viene scaricato come scorie. L'elevato contenuto di cenere aumenta la quantità di scorie da gestire e può causare problemi di scoria.

Gamma ideale: in generale, minore è il meglio, idealmente meno del 5%. Le bucce di riso e la cannuccia hanno un contenuto di cenere più elevato, che richiede gassificatori appositamente progettati per affrontare.

4. Punto di scioglimento/ammorbidimento delle ceneri
Impatto: la cenere si scioglierà ad alta temperatura e forma il clinker, che bloccerà il gassificatore o coprirà la superficie di reazione, influenzando seriamente il funzionamento stabile del gassificatore.

Requisito: è necessario selezionare la biomassa con un punto di fusione della cenere più elevato o si deve evitare lo slagging aggiungendo flusso, controllando la temperatura di gassificazione, ecc.

5. Valore di riscaldamento
Impatto: il valore calorifico della biomassa determina direttamente la sua produzione energetica. La biomassa con un alto valore calorifico può produrre più energia.

Requisito: la biomassa con un valore calorifico elevato dovrebbe essere selezionata il più possibile.

6. Contenuto di cloro e zolfo
Impatto: questi elementi formeranno gas corrosivi (come HCL e H2S) durante il processo di gassificazione, causando corrosione alle apparecchiature del gassificatore e aumentando la difficoltà e il costo della purificazione di Syngas.

Requisito: la biomassa con basso cloro e zolfo dovrebbe essere selezionata il più possibile. Alcuni rifiuti agricoli (come alcuni paglia) possono contenere un alto cloro.

7. Densità di massa

Impatto: la densità influisce sull'efficienza di stoccaggio, trasporto e alimentazione della biomassa. La biomassa a bassa densità richiede più spazio di stoccaggio e costi di trasporto più elevati.

Requisito: la densità della biomassa può essere aumentata con metodi di pretrattamento come il bricchettaggio e la pelletizzazione.

7. Strategia di selezione e prospettive future
Per un progetto di gassificazione della biomassa di 30 tonnellate/giorno, la scelta del giusto tipo di biomassa è un processo di compromesso a più fattori che deve essere considerato:

Accessibilità alle risorse locali: dare la priorità alle risorse di biomassa abbondanti e sostenibili vicino al sito del progetto per ridurre i costi di trasporto.

Caratteristiche della biomassa: in base ai parametri di cui sopra, selezionare la biomassa adatta per la tecnologia specifica del gassificatore (come letto fisso, letto fluidizzato, ecc.).

Requisiti e costi di pretrattamento: valutare il pretrattamento (asciugatura, la frantumazione, la compattazione, ecc.) E i costi richiesti per diversi biomassa.

Applicazione del gas di sintesi: in base ai requisiti per la qualità del gas di sintesi per l'uso finale di gas di sintesi (generazione di energia, alimentazione di calore, sintesi di carburante, ecc.), Selezionare recepamente il tipo di biomassa.

Regolamenti ambientali: assicurarsi che le emissioni della biomassa selezionata e i suoi prodotti di gassificazione siano conformi alle normative ambientali locali.

Guardando al futuro, poiché la tecnologia di gassificazione continua a sviluppare la tecnologia matura e di pretrattamento della biomassa, sempre più tipi di biomassa verranno utilizzati in modo più efficace. Ad esempio, la tecnologia di co-gasificazione della biomassa consente l'uso simultaneo di biomasse multiple, bilanciando i vantaggi e gli svantaggi di diversi biomassi ottimizzando il rapporto di miscelazione, migliorando così l'efficienza della gassificazione e i benefici economici. Allo stesso tempo, per la biomassa con cenere elevata e un alto contenuto di metalli alcali, i ricercatori stanno anche sviluppando tipi di forno e tecnologie di trattamento delle ceneri che sono più resistenti alle scorie.