- плазмова газифікація І.І.Кумкова, вчений секретар Інституту електротехніки і електороенергетікі...
- плазмова газифікація
плазмова газифікація
І.І.Кумкова,
вчений секретар Інституту електротехніки і електороенергетікі РАН, кандидат фізико-математичних наук.
Дослідження процесів плазмової газифікації твердих відходів - це та галузь науки, де Росії, незважаючи на численні проблеми, вдалося зберегти одну з лідируючих позицій. Ф.Г. Рутберг - академік РАН, директор Інституту електрофізики і електроенергетики РАН, впевнений: «У світі років через 10-15 застосування плазми за своїм масштабом, буде більше ніж металургія та хімія разом узяті».
Продемонструємо лише одне з можливих напрямків плазмових технологій на прикладі експериментальної установки для досліджень процесів плазмової газифікації твердих відходів.
Установка (РІС. 1) складається з наступних основних вузлів: реактор-газифікатор, генератори плазми з системами харчування, дожигатель, система охолодження і очищення газів, що відходять. Умовна продуктивність установки становить 50 кг / год і залежить від типу відходів. Застосовуються високовольтні генератори плазми змінного струму промислової частоти потужністю до 50 кВт, що використовують в якості плазмоутворюючого середовища повітря.
Принцип дії коротко можна описати таким чином: високотемпературна плазмова газифікація з можливим отриманням електроенергії або утилізацією залишкового тепла, з подальшою багатоступінчастої очищенням димових газів відповідно до норм захисту навколишнього середовища.
Реактор-газифікатор шахтного типу являє собою вертикальний металевий циліндр з вогнетривкої футеровкою (РІС. 2). Тверді відходи за допомогою завантажувального пристрою надходять в реактор і заповнюють внутрішній обсяг. У верхній частині реактор має розширення - бункер для зберігання запасу матеріалу, достатнього для проведення безперервної роботи установки. Джерело енергії - генератор плазми - може бути встановлений як зверху реактора, так і на одному з бічних фланців. У першому випадку потік гарячої плазми з генератора через спеціальне розподільний пристрій потрапляє в центр завантаження, у другому - розподіляється по колу шахти через ряд бічних рівномірно розташованих отворів. Додатково реактор-газифікатор забезпечений кількома ярусами дуттєвих отворів, через які можлива подача повітря або пара, що служать для управління внутрішніми процесами.
Нижня частина реактора занурена в водяну ванну, утворюючи гідравлічний затвор, що перешкоджає проникненню в нього атмосферного повітря. Пристрій видалення золи і шлаків включає колосникові грати, встановлену у водяній ванні, яка повільно обертається навколо вертикальної осі. При цьому гарячий мінеральний залишок видаляється з реактора і потрапляє на дно водяний ванни.
Після виведення реактора на стаціонарний режим його робота підтримується безперервною подачею плазмового і, при необхідності, повітряного дуття і періодичної порціонної подачею завантажувальним пристроєм твердих відходів у міру зниження їх рівня в реакційній камері. Отриманий в результаті синтез-газ безперервно відбирається з нижньої частини реактора. У табл. 1 представлені енергетичні характеристики синтез-газу для різних видів відходів.
МАЛ. 2. Реактор-газифікатор: 1 - вузол завантаження; 2 - накопітель¬ний бункер; 3 - генератор плазми; 4 - шахта реактора; 5 - отвори введення додаткового дуття; 6 - датчики темпе¬ратури; 7 - вихід продукт-газу; 8 - обертається колосник; 9 - водяний затвор.
Отриманий синтез-газ піддається додатковій підготовці для подальшого використання. Він може направлятися на спалювання в газову котельню і служити частковою заміною природного газу, або направляється в квенчер, а потім піддається очищенню. Очищений синтез-газ направляється в компресор, потім у віддільника вологи, фільтр і газову турбіну.
Для стабільності роботи енергетичного обладнання, незалежно від коливань складу вихідних відходів, рекомендується підмішування природного газу, в цьому випадку може бути збільшена потужність енергетичної установки. Газова турбіна виробляє електроенергію. Гази, що виходять з турбіни, надходять в котел-утилізатор тепла, де генерується пар, і ця пара надходить на парову турбіну, де також виробляється електроенергія. Пара з парової турбіни повертається в котел-утилізатор, а димові гази з котла-утилізатора викидаються через трубу в атмосферу. Можливі й багато інших схеми використання синтез-газу.
Проведення процесу плазмової газифікації при температурі понад 1200 ° С дозволить уникнути появи в синтез-газі рідких фракцій (смол), які утворюються в великих кількостях при більш низьких температурах, що виключає необхідність їх подальшої утилізації. Також висока температура процесу дозволяє досягти повного руйнування токсичних і трудноразлагаемих складових відходів і, при наявності у відходах хлорвмісних складових, виключити синтез вторинних особливо токсичних речовин (діоксинів).
На описаної експериментальній установці проведені серії експериментів по плазмової газифікації відходів деревини, кам'яного вугілля, лігніту. Заплановані експерименти з відходами пластмас, RDF і автомобільними шинами. Після їх завершення передбачається перейти до створення дослідно-промислового зразка установки продуктивністю 1-2 т / год.
Розроблена і створена установка дозволяє переробляти тверді побутові відходи з отриманням паливного газу. Установка із застосуванням плазмових технологій для газифікації твердих відходів, безумовно, має великі перспективи, оскільки успішна реалізація подібних проектів дозволить вирішувати одночасно дві проблеми: утилізації відходів і виробництва енергії з поновлюваних джерел.
плазмова газифікація
І.І.Кумкова,
вчений секретар Інституту електротехніки і електороенергетікі РАН, кандидат фізико-математичних наук.
Дослідження процесів плазмової газифікації твердих відходів - це та галузь науки, де Росії, незважаючи на численні проблеми, вдалося зберегти одну з лідируючих позицій. Ф.Г. Рутберг - академік РАН, директор Інституту електрофізики і електроенергетики РАН, впевнений: «У світі років через 10-15 застосування плазми за своїм масштабом, буде більше ніж металургія та хімія разом узяті».
Продемонструємо лише одне з можливих напрямків плазмових технологій на прикладі експериментальної установки для досліджень процесів плазмової газифікації твердих відходів.
Установка (РІС. 1) складається з наступних основних вузлів: реактор-газифікатор, генератори плазми з системами харчування, дожигатель, система охолодження і очищення газів, що відходять. Умовна продуктивність установки становить 50 кг / год і залежить від типу відходів. Застосовуються високовольтні генератори плазми змінного струму промислової частоти потужністю до 50 кВт, що використовують в якості плазмоутворюючого середовища повітря.
Принцип дії коротко можна описати таким чином: високотемпературна плазмова газифікація з можливим отриманням електроенергії або утилізацією залишкового тепла, з подальшою багатоступінчастої очищенням димових газів відповідно до норм захисту навколишнього середовища.
Реактор-газифікатор шахтного типу являє собою вертикальний металевий циліндр з вогнетривкої футеровкою (РІС. 2). Тверді відходи за допомогою завантажувального пристрою надходять в реактор і заповнюють внутрішній обсяг. У верхній частині реактор має розширення - бункер для зберігання запасу матеріалу, достатнього для проведення безперервної роботи установки. Джерело енергії - генератор плазми - може бути встановлений як зверху реактора, так і на одному з бічних фланців. У першому випадку потік гарячої плазми з генератора через спеціальне розподільний пристрій потрапляє в центр завантаження, у другому - розподіляється по колу шахти через ряд бічних рівномірно розташованих отворів. Додатково реактор-газифікатор забезпечений кількома ярусами дуттєвих отворів, через які можлива подача повітря або пара, що служать для управління внутрішніми процесами.
Нижня частина реактора занурена в водяну ванну, утворюючи гідравлічний затвор, що перешкоджає проникненню в нього атмосферного повітря. Пристрій видалення золи і шлаків включає колосникові грати, встановлену у водяній ванні, яка повільно обертається навколо вертикальної осі. При цьому гарячий мінеральний залишок видаляється з реактора і потрапляє на дно водяний ванни.
Після виведення реактора на стаціонарний режим його робота підтримується безперервною подачею плазмового і, при необхідності, повітряного дуття і періодичної порціонної подачею завантажувальним пристроєм твердих відходів у міру зниження їх рівня в реакційній камері. Отриманий в результаті синтез-газ безперервно відбирається з нижньої частини реактора. У табл. 1 представлені енергетичні характеристики синтез-газу для різних видів відходів.
РИС. 2. Реактор-газифікатор: 1 - вузол завантаження; 2 - накопітель¬ний бункер; 3 - генератор плазми; 4 - шахта реактора; 5 - отвори введення додаткового дуття; 6 - датчики темпе¬ратури; 7 - вихід продукт-газу; 8 - обертається колосник; 9 - водяний затвор.
Отриманий синтез-газ піддається додатковій підготовці для подальшого використання. Він може направлятися на спалювання в газову котельню і служити частковою заміною природного газу, або направляється в квенчер, а потім піддається очищенню. Очищений синтез-газ направляється в компресор, потім у віддільника вологи, фільтр і газову турбіну.
Для стабільності роботи енергетичного обладнання, незалежно від коливань складу вихідних відходів, рекомендується підмішування природного газу, в цьому випадку може бути збільшена потужність енергетичної установки. Газова турбіна виробляє електроенергію. Гази, що виходять з турбіни, надходять в котел-утилізатор тепла, де генерується пар, і ця пара надходить на парову турбіну, де також виробляється електроенергія. Пара з парової турбіни повертається в котел-утилізатор, а димові гази з котла-утилізатора викидаються через трубу в атмосферу. Можливі й багато інших схеми використання синтез-газу.
Проведення процесу плазмової газифікації при температурі понад 1200 ° С дозволить уникнути появи в синтез-газі рідких фракцій (смол), які утворюються в великих кількостях при більш низьких температурах, що виключає необхідність їх подальшої утилізації. Також висока температура процесу дозволяє досягти повного руйнування токсичних і трудноразлагаемих складових відходів і, при наявності у відходах хлорвмісних складових, виключити синтез вторинних особливо токсичних речовин (діоксинів).
На описаної експериментальній установці проведені серії експериментів по плазмової газифікації відходів деревини, кам'яного вугілля, лігніту. Заплановані експерименти з відходами пластмас, RDF і автомобільними шинами. Після їх завершення передбачається перейти до створення дослідно-промислового зразка установки продуктивністю 1-2 т / год.
Розроблена і створена установка дозволяє переробляти тверді побутові відходи з отриманням паливного газу. Установка із застосуванням плазмових технологій для газифікації твердих відходів, безумовно, має великі перспективи, оскільки успішна реалізація подібних проектів дозволить вирішувати одночасно дві проблеми: утилізації відходів і виробництва енергії з поновлюваних джерел.
плазмова газифікація
І.І.Кумкова,
вчений секретар Інституту електротехніки і електороенергетікі РАН, кандидат фізико-математичних наук.
Дослідження процесів плазмової газифікації твердих відходів - це та галузь науки, де Росії, незважаючи на численні проблеми, вдалося зберегти одну з лідируючих позицій. Ф.Г. Рутберг - академік РАН, директор Інституту електрофізики і електроенергетики РАН, впевнений: «У світі років через 10-15 застосування плазми за своїм масштабом, буде більше ніж металургія та хімія разом узяті».
Продемонструємо лише одне з можливих напрямків плазмових технологій на прикладі експериментальної установки для досліджень процесів плазмової газифікації твердих відходів.
Установка (РІС. 1) складається з наступних основних вузлів: реактор-газифікатор, генератори плазми з системами харчування, дожигатель, система охолодження і очищення газів, що відходять. Умовна продуктивність установки становить 50 кг / год і залежить від типу відходів. Застосовуються високовольтні генератори плазми змінного струму промислової частоти потужністю до 50 кВт, що використовують в якості плазмоутворюючого середовища повітря.
Принцип дії коротко можна описати таким чином: високотемпературна плазмова газифікація з можливим отриманням електроенергії або утилізацією залишкового тепла, з подальшою багатоступінчастої очищенням димових газів відповідно до норм захисту навколишнього середовища.
Реактор-газифікатор шахтного типу являє собою вертикальний металевий циліндр з вогнетривкої футеровкою (РІС. 2). Тверді відходи за допомогою завантажувального пристрою надходять в реактор і заповнюють внутрішній обсяг. У верхній частині реактор має розширення - бункер для зберігання запасу матеріалу, достатнього для проведення безперервної роботи установки. Джерело енергії - генератор плазми - може бути встановлений як зверху реактора, так і на одному з бічних фланців. У першому випадку потік гарячої плазми з генератора через спеціальне розподільний пристрій потрапляє в центр завантаження, у другому - розподіляється по колу шахти через ряд бічних рівномірно розташованих отворів. Додатково реактор-газифікатор забезпечений кількома ярусами дуттєвих отворів, через які можлива подача повітря або пара, що служать для управління внутрішніми процесами.
Нижня частина реактора занурена в водяну ванну, утворюючи гідравлічний затвор, що перешкоджає проникненню в нього атмосферного повітря. Пристрій видалення золи і шлаків включає колосникові грати, встановлену у водяній ванні, яка повільно обертається навколо вертикальної осі. При цьому гарячий мінеральний залишок видаляється з реактора і потрапляє на дно водяний ванни.
Після виведення реактора на стаціонарний режим його робота підтримується безперервною подачею плазмового і, при необхідності, повітряного дуття і періодичної порціонної подачею завантажувальним пристроєм твердих відходів у міру зниження їх рівня в реакційній камері. Отриманий в результаті синтез-газ безперервно відбирається з нижньої частини реактора. У табл. 1 представлені енергетичні характеристики синтез-газу для різних видів відходів.
РИС. 2. Реактор-газифікатор: 1 - вузол завантаження; 2 - накопітель¬ний бункер; 3 - генератор плазми; 4 - шахта реактора; 5 - отвори введення додаткового дуття; 6 - датчики темпе¬ратури; 7 - вихід продукт-газу; 8 - обертається колосник; 9 - водяний затвор.
Отриманий синтез-газ піддається додатковій підготовці для подальшого використання. Він може направлятися на спалювання в газову котельню і служити частковою заміною природного газу, або направляється в квенчер, а потім піддається очищенню. Очищений синтез-газ направляється в компресор, потім у віддільника вологи, фільтр і газову турбіну.
Для стабільності роботи енергетичного обладнання, незалежно від коливань складу вихідних відходів, рекомендується підмішування природного газу, в цьому випадку може бути збільшена потужність енергетичної установки. Газова турбіна виробляє електроенергію. Гази, що виходять з турбіни, надходять в котел-утилізатор тепла, де генерується пар, і ця пара надходить на парову турбіну, де також виробляється електроенергія. Пара з парової турбіни повертається в котел-утилізатор, а димові гази з котла-утилізатора викидаються через трубу в атмосферу. Можливі й багато інших схеми використання синтез-газу.
Проведення процесу плазмової газифікації при температурі понад 1200 ° С дозволить уникнути появи в синтез-газі рідких фракцій (смол), які утворюються в великих кількостях при більш низьких температурах, що виключає необхідність їх подальшої утилізації. Також висока температура процесу дозволяє досягти повного руйнування токсичних і трудноразлагаемих складових відходів і, при наявності у відходах хлорвмісних складових, виключити синтез вторинних особливо токсичних речовин (діоксинів).
На описаної експериментальній установці проведені серії експериментів по плазмової газифікації відходів деревини, кам'яного вугілля, лігніту. Заплановані експерименти з відходами пластмас, RDF і автомобільними шинами. Після їх завершення передбачається перейти до створення дослідно-промислового зразка установки продуктивністю 1-2 т / год.
Розроблена і створена установка дозволяє переробляти тверді побутові відходи з отриманням паливного газу. Установка із застосуванням плазмових технологій для газифікації твердих відходів, безумовно, має великі перспективи, оскільки успішна реалізація подібних проектів дозволить вирішувати одночасно дві проблеми: утилізації відходів і виробництва енергії з поновлюваних джерел.