बायोमास गैसीकरण के सिद्धांत और उपकरण पर विश्लेषण

सार: नवीकरणीय स्वच्छ ऊर्जा के रूप में, बायोमास गैसीकरण तकनीक को सख्ती से विकसित किया गया है।यह पेपर संक्षेप में बायोमास गैसीकरण के बुनियादी सिद्धांतों और गैसीकरण प्रक्रियाओं के प्रकारों का परिचय देता है, और मुख्य प्रकार के गैसीफायरों के कार्य सिद्धांतों और फायदे और नुकसान को उजागर करता है।गैसीकरण दक्षता अधिक है लेकिन संरचना जटिल है;गैसीफायर की विशेषताओं का विश्लेषण बायोमास गैसीकरण परियोजना के डिजाइन और संचालन के लिए मार्गदर्शक महत्व रखता है।

परिचय

बढ़ते वैश्विक ऊर्जा संकट और पारिस्थितिक पर्यावरण के विनाश के साथ, बायोमास, एक नवीकरणीय स्वच्छ ऊर्जा के रूप में, तेल, कोयला और प्राकृतिक गैस के बाद चौथा सबसे बड़ा संसाधन है, और इसने बहुत ध्यान आकर्षित किया है।बायोमास गैसीकरण तकनीक न केवल गैस और बिजली उत्पादन की आपूर्ति कर सकती है, बल्कि इसका उपयोग मेथनॉल और अमोनिया को संश्लेषित करने के लिए भी किया जा सकता है।इसमें पर्याप्त तकनीकी लचीलापन, अच्छी सफाई, उच्च अर्थव्यवस्था और उच्च दक्षता है।दुनिया भर के देश बायोमास गैसीकरण प्रौद्योगिकी पर अनुसंधान को सक्रिय रूप से बढ़ावा दे रहे हैं।

1 बायोमास गैसीकरण का सिद्धांत

बायोमास गैसीकरण अधिक जटिल प्रतिक्रियाओं का एक संग्रह है।वृहद परिप्रेक्ष्य से, इसे चार प्रतिक्रिया चरणों में विभाजित किया जा सकता है: सुखाने, पायरोलिसिस, ऑक्सीकरण (दहन) और कमी।

सुखाना एक सरल शारीरिक प्रक्रिया है, जो मुख्य रूप से 100 और 150 डिग्री सेल्सियस के बीच होती है, और पूरी प्रक्रिया में बहुत अधिक गर्मी को अवशोषित करने की आवश्यकता होती है।जब तापमान 15 डिग्री सेल्सियस से ऊपर पहुंच जाता है, तो बायोमास पायरोलिसिस से गुजरना शुरू कर देता है, वाष्पशील पदार्थ अवक्षेपित हो जाते हैं, और आगे की प्रतिक्रियाओं के लिए बिस्तर बनाने के लिए लकड़ी का कोयला छोड़ दिया जाता है।बायोमास पायरोलिसिस के गैसीय उत्पादों में सीओ, सीओ2, सीएच4, एच2 आदि शामिल हैं, जो ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया (दहन) से गुजरेंगे और बहुत अधिक गर्मी उत्सर्जित करेंगे, जिससे सुखाने, पायरोलिसिस और कमी प्रतिक्रियाओं के लिए पर्याप्त गर्मी मिलेगी और संपूर्ण गैसीकरण प्रक्रिया.ज़िद्दी।ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया (दहन) से उत्पन्न जल वाष्प और CO2 कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करके H2 और CO उत्पन्न करेंगे, इस प्रकार ठोस ईंधन का गैस ईंधन में रूपांतरण पूरा होगा।यह प्रक्रिया एक कमी प्रतिक्रिया (एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया) है।तापमान जितना अधिक होगा, प्रतिक्रिया उतनी ही तीव्र होगी।जब तापमान 800°C से कम होता है, तो प्रतिक्रिया मूलतः स्थिर अवस्था में होती है।

2 फिक्स्ड बेड गैसीफायर

एक निश्चित बिस्तर गैसीफायर में, बायोमास ईंधन सूखने, पायरोलिसिस, ऑक्सीकरण (दहन) और कमी से गुजरता है और दहनशील गैस में परिवर्तित हो जाता है।गैसीकरण एजेंट की आपूर्ति स्थिति और ईंधन परत के माध्यम से प्रवाह के क्रम के अनुसार, अप-सक्शन प्रकार, डाउन-सक्शन प्रकार, क्रॉस-सक्शन प्रकार और खुले प्रकार होते हैं, और पहले दो प्रकार के गैसीफायर मुख्य रूप से उपयोग किए जाते हैं।

2.1 अपड्राफ्ट गैसीफायर

अप-सक्शन गैसीफायर की प्रतिक्रिया परत, ऊपर से नीचे तक, एक सुखाने वाली परत, एक पायरोलिसिस परत, एक कमी परत और एक ऑक्साइड परत होती है।बायोमास को ऊपर से गैसीफायर में डाला जाता है, पहले गैस द्वारा गर्म किया जाता है और सुखाया जाता है, और फिर गर्मी से पाइरोलाइज किया जाता है, बड़ी मात्रा में अस्थिर पदार्थ अवक्षेपित होता है, और ठोस कार्बन कमी परत और नीचे ऑक्साइड परत में प्रवेश करता है .गैसीकरण एजेंट को निचले हिस्से से आपूर्ति की जाती है और सबसे पहले ठोस कार्बन के साथ ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया से गुजरता है, गैस धारा और बिस्तर के तापमान को तेजी से बढ़ाने के लिए गर्मी जारी करता है, और गैस धारा दहन उत्पादों से भरी होती है।कम करने वाली परत में प्रवेश करने के बाद, दहन उत्पाद और कार्बन एक कमी प्रतिक्रिया से गुजरते हैं, और एंडोथर्मिक तापमान कम कर देता है।जब तापमान 800 डिग्री सेल्सियस से नीचे चला जाता है, तो प्रतिक्रिया दर धीमी हो जाती है और रुक भी जाती है।हवा का प्रवाह ऊपर की ओर जारी रहता है, जिससे ईंधन पायरोलिसिस और सुखाने के लिए गर्मी मिलती है।

2.2 डाउनड्राफ्ट गैसीफायर

डाउनड्राफ्ट गैसीफायर की प्रतिक्रिया परत, ऊपर से नीचे तक, एक सुखाने वाली परत, एक पायरोलिसिस परत, एक ऑक्साइड परत और एक कमी परत है।उस स्थान के आधार पर डाउनड्राफ्ट गैसीफायर दो प्रकार के होते हैं जहां गैसीकरण एजेंट की आपूर्ति की जाती है: एक मध्य नेकिंग अनुभाग वाला डाउनड्राफ्ट गैसीफायर होता है, और गैसीकरण एजेंट की आपूर्ति मध्य नेकिंग अनुभाग के ऊपरी भाग से की जाती है।;दूसरा मध्यवर्ती गर्दन अनुभाग के बिना एक डाउनड्राफ्ट गैसीफायर है, और गैसीकरण एजेंट को ऊपरी हिस्से से आपूर्ति की जाती है।डाउनड्राफ्ट गैसीफायर का कार्य सिद्धांत मूल रूप से अपड्राफ्ट प्रकार के समान है, सिवाय इसके कि ईंधन सुखाने और पायरोलिसिस के लिए आवश्यक गर्मी निचली ऑक्साइड परत से आती है।

3 द्रवीकृत बिस्तर गैसीफायर

द्रवीकृत बिस्तर और स्थिर बिस्तर का मुख्य गैसीकरण प्रतिक्रिया तंत्र मूल रूप से एक ही है, लेकिन कोई स्पष्ट निश्चित बिस्तर नहीं है।वर्तमान में, द्रवीकृत बिस्तर के तीन मुख्य प्रकार हैं: बुलबुला द्रवीकृत बिस्तर, परिसंचारी द्रवीकृत बिस्तर, और डबल द्रवीकृत बिस्तर।

3.1 बबलिंग फ्लूइडाइज्ड बेड गैसीफायर (बीएफबी)

बुदबुदाते द्रवीकृत बिस्तर में, जब गैस का वेग महत्वपूर्ण द्रवीकरण गैस वेग से अधिक हो जाता है, तो ठोस पदार्थ तरल होना शुरू हो जाते हैं, बिस्तर में बुलबुले दिखाई देते हैं, और एक सघन चरण क्षेत्र जहां कण एकत्र होते हैं और बुलबुले के प्रभुत्व वाला एक पतला चरण क्षेत्र दिखाई देता है।

भट्ठी का शरीर अपेक्षाकृत मोटा और मोटा होता है, और निचला भाग स्पष्ट बिस्तर परत वाला घना चरण क्षेत्र होता है।गैसीकरण प्रतिक्रिया मुख्यतः सघन चरण क्षेत्र में होती है।वायुप्रवाह द्वारा बारीक कण वाले ईंधन को घने चरण क्षेत्र से बाहर ले जाने से रोकने के लिए, भट्टी के ऊपरी हिस्से को गैस के वेग को कम करने के लिए एक विस्तार अनुभाग के साथ डिज़ाइन किया गया है।, जो तनु चरण क्षेत्र में ईंधन के प्रतिक्रिया समय को भी बढ़ाता है।

3.2 परिसंचारी द्रवीकृत बिस्तर गैसीफायर (सीएफबी)

सीएफबी गैसीफायर का भट्ठी शरीर पतला और पतला है, और उच्च तापमान वाले ठोस कणों को अलग करने और इकट्ठा करने और उन्हें भट्ठी में वापस भेजने के लिए भट्ठी के ऊपरी आउटलेट पर एक चक्रवात विभाजक स्थापित किया गया है।

सीएफबी बिस्तर पूरे कंटेनर स्थान को भरता है, और कोई सघन चरण क्षेत्र और पतला चरण क्षेत्र नहीं है।बिस्तर में कणों की सघनता बनाए रखने के लिए आवश्यक शर्त उच्च मात्रा में ठोस कणों का घूमना है।एक बार जब परिसंचरण अच्छा नहीं होता है, तो बिस्तर के सभी कण बाहर निकल सकते हैं।बायोमास ईंधन की खराब द्रवीकरण विशेषताओं के कारण, सीएफबी गैसीफायर मूल रूप से सहायक द्रवीकरण माध्यम के रूप में रेत का उपयोग करते हैं।

सीएफबी गैसीफायर की दो विशेषताएं हैं: गैस प्रवाह दर अधिक है, आम तौर पर 4 ~ 7 मीटर/सेकेंड के बीच, बिस्तर तेजी से द्रवीकरण क्षेत्र में काम करता है;स्थिर कणों की उच्च परिसंचरण दर 10 ~ 20 के बीच है।

3.3 डबल फ्लुइडाइज्ड बेड गैसीफायर (डीएफबी)

डबल द्रवीकृत बिस्तर गैसीफायर दो द्रवीकृत बिस्तर भट्टियों को अपनाता है, एक गैसीफायर है और दूसरा दहन भट्टी है।बायोमास ईंधन को गैसीफायर में गर्म रेत के साथ बिस्तर सामग्री के रूप में जोड़ा जाता है, और रेत की मात्रा को अवशोषित किया जाता है, और पायरोलिसिस प्रतिक्रिया की जाती है।गैस उत्पाद अवशिष्ट कार्बन और रेत को ले जाता है और विभाजक में अलग हो जाता है।अलग किए गए कार्बन अवशेषों और रेत को रेत को गर्म करने के लिए दहन भट्टी में हवा के साथ जलाया जाता है, और गर्म रेत को ग्रिप गैस द्वारा ले जाया जाता है और विभाजक द्वारा अलग किया जाता है, और गर्म रेत को गैसीफायर में वापस कर दिया जाता है।डीएफबी गैसीफायर की उत्कृष्ट विशेषता यह है कि द्रवित बिस्तर की मजबूत परिवहन क्षमता का उपयोग करके ईंधन कणों को दो द्रवीकृत बिस्तर भट्टियों में ले जाया जाता है।

4 विभिन्न प्रकार के गैसीफायरों की विशेषताएँ

फिक्स्ड-बेड गैसीफायर में एक सरल संरचना, कच्चे माल की व्यापक अनुकूलन क्षमता, 100 मिमी तक कण आकार, स्लैगिंग के प्रति कम संवेदनशीलता और कम गैस फ्लाई ऐश सामग्री होती है, लेकिन यह केवल छोटे पैमाने के गैसीकरण कार्यों के लिए उपयुक्त है और इसे स्केल करना मुश्किल है। .

द्रवीकृत बिस्तर गैसीफायर में उच्च गैसीकरण दक्षता और उच्च कैलोरी मान होता है, लेकिन इसकी संरचना अपेक्षाकृत जटिल होती है।इसमें कण आकार, एकरूपता, जल सामग्री और ईंधन के प्राकृतिक संचय कोण पर कुछ आवश्यकताएं हैं।यह स्लैगिंग के प्रति संवेदनशील है, और गैस फ्लाई ऐश सामग्री यदि बहुत अधिक है, तो इसे धूल हटाने और शुद्धिकरण प्रणाली से सुसज्जित करने की आवश्यकता है।वर्तमान में, बड़े पैमाने पर बायोमास गैसीकरण परियोजनाएं धीरे-धीरे दबावयुक्त द्रवीकृत बिस्तर गैसीफायर तकनीक को अपनाती हैं।

5। उपसंहार

वर्तमान में, वैश्विक कार्बन उत्सर्जन आवश्यकताएँ अधिक से अधिक कठोर होती जा रही हैं, और "शून्य कार्बन उत्सर्जन" की विशेषताओं वाले बायोमास का महत्व अधिक से अधिक स्पष्ट होता जा रहा है।यह पेपर संक्षेप में बायोमास गैसीकरण के सिद्धांत का परिचय देता है और विभिन्न प्रकार के गैसीफायरों की तुलना और विश्लेषण करता है।यह देखा जा सकता है कि निश्चित बिस्तर और द्रवीकृत बिस्तर के अपने फायदे हैं, लेकिन द्रवीकृत बिस्तर बड़े पैमाने के लिए अधिक उपयुक्त है और भविष्य के विकास की दिशा है, ताकि डिजाइन और संचालन के लिए कुछ मार्गदर्शक महत्व लाया जा सके। बायोमास गैसीकरण परियोजनाएँ।