Power Generation için Biomass Gazification'ye Giriş
Biyokütme, temel olarak karbon monoksit, hidrojen ve metamorfikasyonun yarattığı termokimyasal bir dönüşüm sürecidir - bu singas, rüzgar ve enerji tüketimi gibi yenilenebilir enerji enerji sistemleri üretmek için enerjik ve kimyasallara daha fazla işlenir. Küresel enerji sektörü fosil yakıtlardan uzaklaşır, biyokütle gazlaştırma, hidrojen ve metafiziksel enerji tasarrufu sağlar.
Geleneksel biyokütle yanma, daha düşük verimlilik ve yüksek emisyonlardan muzdariptir, özellikle de yanmadan önce, sıvı bileşiklerin çoğu doğrudan yanmadan daha düşük emisyonlar elde ederek, yemlemelerin çeşitli kullanım uygulamaları için optimize edilebilir bir miktar - ıslak ve karışık atıklar dahil - hem de enerji kurtarma için çok yönlü bir araç çıkarmak için yağdırılabilir.
Biomass Gazifications temelleri
Gazification kontrollü bir oksijen sınırlı ortamda meydana gelir, genellikle 700 °C ve 1.200 °C arasındaki sıcaklıklarda, değişken ve kargalar için ısıyı sağlamak için birkaç aşama içerir.Son olarak, kalorifer nemlendirme sırasında, karbondioksit ve su buharı daha sonra ısıtılır ve silikonun ısı geçişi ve kömür yakıtın düşmesine neden olur.
Gazlı ajan seçimi - hava, oksijen, buhar veya bir karışım - önemsiz etkiler singas kompozisyonu ve ısıtma değeri. Hava kaynaklı gazlendiricileri düşük maliyetle birlikte en yaygın olarak kullanılır, ancak reaktör konfigürasyonu da kritik bir rol oynar; sabit yatak, sıvılaştırılmış gazlar, yüksek kaliteli bir hava değiştiricileri gerektirir, ancak her bir hava kirliliğini arttırır ve her zaman farklı miktardaki maliyetleri artırır.
Gasifier Design ve Feedstock Versattitude
Geliştirilmiş Reaktör Konsülleri
Yenilikçiliğin en önemli alanlarından biri reaktör tasarımıdır. Çift sıvılaştırılmış gaz gazlandırıcıları (DFBG) yüksek kaliteli singas üretimi için düşük azot dillendirme ile umut verici bir yapılandırma olarak ortaya çıktı. Bir DFBG'de bir yatak gaz yakma ve bir ikinci kez kömür yakma için kullanılır, singas ile flue gazı karıştırmadan ısı transferine izin verir.Bu tasarım, oksijenli sistemlerin bu kadar yüksek kaliteli singas üretiyor.
Başka bir önemli gelişme, dolaylı gazlandırıcıların gelişimidir, ısının dışsal olarak da, bir ısı değişimi veya ısı geçişi oranlarının artırılması gibi bir ısı transfer aracı ilerleyicisi.Bu sistemler, gazlaştırma ısısının daha iyi kontrol edilmesine ve bal formasyonlarının azaltılmasına olanak sağlar. Araştırmacılar ayrıca, 1 g/m3'ten az miktardaki balometrik gaz üretmesine olanak sağlar. Örneğin, Stuttgart Üniversitesi'nde geliştirilen yeni bir cyclonik gazlendiricisi geliştirdiler.
Feedstock Seçenekleri
Gelişen teknolojiler daha önce sorunlu olarak kabul edilen yemleme sistemlerinin gazlaştırmasına olanak sağlar. Yüksek hacimli tarım kalıntıları, pirinç husks ve palmiyeli kabuklar şimdi gelişmiş ash-handling sistemleri ve askron gazı emisyonlarını kullanarak işlenebilir ve enerji yoğun bir şekilde kurutmaya izin verir.
Belediye katı atık (MSW) başka bir büyüyen yemstock kaynağı. Plazma gazlaştırma, daha sonra tartışılabilir MSW'yi dioksis ve kürk Şirketlerin yakın emisyonuyla singas haline getirebilir. Sierra Energy veurFLT gibi şirketler:0)Waste-to-Energy) Japonya'daki tesisler bu sistemleri ticarileştirmektedir.
Detaylı Bilgi Teknolojileri
Çeşitli özel teknolojiler, bir niş uygulamadan ana güç nesil çözümüne biyokütme dönüşümüne yol açıyor.Her biri geleneksel gazlaştırmanın özel kısıtlamaları sunar.
Catalytic Gasification
Catalytic gazification sağlam katalizörler kullanır -tipik olarak alkali metaller (örneğin, potasyum, sodyum) veya geçiş metalleri (örneğin, nikel, demir) - gaz reaksiyonlarının aktivasyon enerjisini azaltır. Bu, düşük enerji üretimlerini kullanan büyük bir teknik engeldir.
Başka bir umut verici yaklaşım, bir ışık veya ceria üzerinde desteklenen nikel bazlı katalizörlerin kullanımıdır.Bu katalizörler sadece baloyu azaltmıyor, aynı zamanda su-gaz değişimi reaksiyonunu da artırıyor, ancak bu da doğrudan gaza karşı reformunu entegre eden bir katalizör süreci geliştirdiler, çünkü singas yakıt hücreleri veya hidrojen üretimi için daha az bir singas elde ediyor.
Plazma Gazification
Plazma gazlaştırma, organik moleküllerin elemental bileşenlerine kadar yüksek sıcaklıklar üretmesini sağlamak için bir veya daha fazla plazma şaf kullanır. Plastikler, lastikler ve kondüktif biyokütücüler, kalıcı organik kirleticiler olmadan, oksijen, veya buhar - organik moleküllerin elemental bileşenlerine indirgenemez bir şekilde büyütülemez hale getirilmesi.
Mekanik gazlaştırmanın ana avantajları yakın emisyonlar, yüksek yıkım verimliliği (% 99.9) ve geniş preiş olmadan heterojen atık akışlarını işlemek için yeteneği. Güç nesli için, üretilen singas[Düzükler için) son derece temiz, Amerika Birleşik Devletleri ve tarım atıklarında bulunan bitkiler, yüksek miktarda elektrik atıkları doğrudan kullanmalarına izin veriyor.
Superkktik Su Gazı (SCWG)
Superkktik su gazlaştırma, suyun kritik noktasının üzerinde çalışır (374 °C, 22.1 MPa), suyun eşsiz özellikleri ile donatmamış bir sıvı oluşumu ile doğrudan hidrojen-zenfek olmayan bir singas haline gelmesi. Çünkü bu durumda, su hem tepkileri hem tepki olarak hareket eder ve bir tepki ortası, enerji yoğun bir kuru kurusu olmadan ısıtılabilir.
SCWG özellikle yüksek nem içeriği ile yemleme için iyi uygun, algler, gıda işleme atıkları ve hayvan manure. Laboratuvar-öldürücü sistemleri, 1.5 m3'e kadar singas değerindeki yüksek çözünürlükte % 50'yi aştı.
Karbon Yakası ile Entegre Gazification Kombine Çevrimi (IGCC)
Biyokütle gazlaştırması, birleştirilmiş bir döngü gücü ile birlikte – Bio-IGCC olarak adlandırılan – biyoenerji üretimi için en verimli rotalardan birini temsil ediyor.Bir IGCC bitkisinde, biyokütmeden üretilen singas temizlenmiş ve sonra da bir gaz türbininde kombine aktarılmıştır, çünkü bu işlem buharlı bir karbon için buhar üretiyor,% 40-45 oranında genel elektriksel efficilere ulaşabiliyor.
Gelişen IGCC tasarımları, yüksek çözünürlükte bulunan ve karbon yakalama ve depolama ile ilgili olarak gelişmiş singas temizleme teknolojileri içerir - Karbon Yakası ve Depolama ile ilgili olarak bilinen - 2030'dan itibaren petrolün azaltılması ve karbon yakalaması için potansiyele sahiptir.
Gelişen Teknolojilerin Faydaları ve Zorlukları
Çevre ve Operasyonel Faydaları
Gazizasyon teknolojileri geleneksel biyokütmeler yanma konusunda önemli çevresel avantajlar sunar. Catalytic ve plazma gazification son derece düşük seviyedeki borular, katılımcılar ve asit gazları, genel verimlilik maliyetinin yüksek olması için yüksek maliyetlidir. Bu, su tüketimi ve atık su üretimi için kombine enerji tüketiminden kaçınır. Superk su gazlaştırma emisyonları ve uçucu organik bileşiklerin emisyonları azaltır, çünkü reaksiyonlar kapalı, yüksek basınçlı ortamda meydana gelir.
Bir başka önemli avantaj, sorunlu atıkların enerjiye dönüştürülmesi potansiyeldir. Plazma gazlaştırma, özellikle de, MSW, tıbbi atık ve tehlikeli endüstriyel kalıntıları gibi malzemeleri yönetmek için bir çözüm olarak görülüyor.Bu malzemeleri toprak doldurmaya göre, teknoloji metam emisyonlarını azaltır ve kirlenmez.
Teknik ve Ekonomik Meydanlar
Bu avantajların aksine, önemli engeller kalır. plazma toktorlar için başkent maliyetleri, yüksek basınçlı SCWG reaktörleri ve gelişmiş katalizör sistemleri hala güç çıkışına göre yüksektir. Örneğin, 10 MW plazma gazlaştırma tesisi, 30-40 milyon dolara mal olabilir, aynı kapasitenin geleneksel biyokütle kazanılması için.
Feedstock variability, tüm gazlaştırma teknolojilerini meydan okumaya devam ediyor. Miktrofikasyondaki Mevsimsel değişiklikler, ash kompozisyon ve parçacık büyüklüğü, verimliliği veya kapatma işlemine yol açabilir, özellikle de plazma teknolojileri kullanarak, gerçek zamanlı sensörleri kullanarak gelişmiş kontrol sistemleri (örneğin, yakın-yaratıcı spektrometri) plazma toparlama parametrelerini otomatik olarak ayarlamak için geliştirilmelidir, ancak bu sistemler karmaşıklaştırır ve maliyetle ilgili kamu algısı.
Yenilenebilir Enerji Sistemleri ve Future Trendleri ile entegrasyon
Biyokütmelerin geleceği, diğer yenilenebilir teknolojiler ve enerji depolama sistemleri ile entegrasyonunda yatıyor. Çünkü biyokütme gücü rüzgar ve güneş için esnek bir yedekleme olarak hizmet edebilir, sonra yenilenebilir çıktı dalgalanmaları ayarlandığında şebeke stabilitesi sağlar. Çeşitli araştırma grupları, sentetik gaz üretimi için yenilenebilir CO2 konseptini keşfeder.
Bir başka eğilim, yerel biyokütlelerden güç üretmek için modüler gazlaştırma birimlerinin geliştirilmesidir.0Entrade) ve BBMT:2. Biyos Engineering Ltd. ) Bu birimler, sıklıkla konteynerli sistemlerde veya yerel biyokütmelerden güç üretmek için adalar ve kullanım kolaylığı sağlayarak, modüler gazlar için maliyetlerden önemli ölçüde düşüş bekleniyor.
Araştırma ayrıca yakıt hücreleri ile gazlaştırmaya odaklanır. Solid oksit yakıt hücreleri (SOFCs) yanmadan singas üzerinde çalışabilir, elektrik verimliliğine% 60'a yakın olan ısıtımı %55 oranında azaltılabilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Biyokütme teknolojileri - düşük verimlilik, yüksek su üretimi ve sınırlı yemleme, süper kritik su gazlaştırması ve Bio-IGCC - yenilenebilir enerji şebekesi ile entegrasyon. Bu yenilikler, düşük verimlilik, yüksek kalori üretimi ve yenilenebilir portföy toleransı dahil olmak üzere teknolojinin tarihsel sınırlamalarını ele alıyor. Ayrıca bu engellerin hızla aşılması, daha geniş bir enerji şebekesi ile birlikte, yüksek enerji şebekeleri ve entegrasyonlar için yeni olanaklar sunuyor.
Daha fazla okuma için, [[Üyetim:0)Ü. Enerji Biyoenerji Teknolojileri Ofisi ) tarafından belirlenen kaynaklar [Dönetici Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı) ve [DüzDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ)