Tehnologia de gazeificare

Descarcă document

Gazeificarea este un proces prin care materia organică se transformă într-un gaz combustibil.

Spre deosebire de incinerare, care funcţionează cu exces de oxigen, în procesul de gazeificare se foloseşte doar 25-30% din oxigenul necesar pentru arderea completă a materiei organice, ceea ce presupune o serie de beneficii ecologice.

Prin gazeificare, energia chimică cuprinsă în materialul organic este transformată în energie chimică cuprinsă într-un gaz. Acest gaz se poate folosi ca şi combustibil pentru obţinerea energiei din motoare, turbine de aburi sau cazane. Cenuşa poate fi considerată un deşeu care se valorifică uşor, folosindu-se ca şi material de construcţii, îngrăşământ, în fabricarea sticlei, etc.

Gazeificarea este eficientă pentru a reduce volumul deşeurilor solide şi pentru recuperarea energiei, fiind cel mai potrivit mod de a obţine energie electrică şi termică.

Materialele  ideale pentru gazeificare sunt cele cu un conţinut ridicat de cărbune (orice tip de cărbune, biomasă, deşeuri organice şi reziduri carbonice).

Gazul rezultat din acest proces conţine monoxid de carbon (CO), dioxid de carbon (CO2), hidrogen (H2), metan (CH4), cantităţi mici de hidrocarburi mai grele, apă (H2O), nitrogen (N2) atunci când se utilizează aerul ca agent de gazeificare şi diverse impurităţi mici ca şi particulele carbonice, cenuşa, gudroane şi uleiuri.

Tehnologia de gazeificare proiectată şi implementată de către GreenE

Tehnologia GreenE de gazeificare a biomasei şi deşeurilor organice se bazează pe un reactor cilindric orizontal şi rotativ, în interiorul căruia elementele permit separarea diferitelor etape ale procesului. Este format din 6 sectoare în care se produc separat şi controlat reacţiile procesului de gazeificare. În fiecare dintre aceste sectoare există nişte agitatoare care omogenizează produsele în timpul procesului. Exteriorul reactorului este acoperit cu un material care permite controlarea şi echilibrarea etapelor endotermice şi exotermice al acestuia.

La capetele reactorului, tuburile cilindrice permit  amplasarea unor capace fixe prin care se introduc toate componentele necesare procesului, permiţând separarea între fiecare din acestea. În respectivele tuburi există nişte căi de rulare sprijinite pe role de tracţiune care permit o rotaţie lentă pentru omogenizarea procesului şi evoluţia fiecărui sector al reacţiei.

La capătul extrem al cilindrului se află nişte orificii care permit o evacuare mai mare a gazelor produse şi o evacuare mai mică a cenuşei sau a produselor solide nereacţionate. Canalizarea respectivelor gaze se realizează prin intermediul unei hote de evacuare înconjurătoare prin a cărei limită superioară se extrag gazele care sunt canalizate în etapa de separare a particulelor fine. Respectiva separare se realizează cu ajutorul unor separatoare speciale de multiclone pentru temperaturi ridicate şi foarte performante.

Ulterior gazele sunt direcţionate spre un schimbător în care se produce o primă răcire prin transferul de căldură la aerul atmosferic folosit ca oxidant, deoarece, încălzit fiind să nu denatureze reacţia.

În procesul de gazeificare a materiei organice au loc următoarele procese:

Combustia parţială furnizează energia necesară pentru realizarea celorlalte procese care sunt endotermice. Este important să controlam relaţia între combustibil şi oxidant pentru a ne asigura, că, căldura generată de procesul exotermic este egală cu cea investită în procesul endotermic, menţinând astfel un echilibru termic, care se numeşte AUTOTERMIC.

Materia organică în prezenţa oxigenului se arde. Cum oxigenul introdus în reactor este insuficient, se favorizează prezenţa CO pentru arderea incompletă. Excesul de material organic reacționează cu gazele prezente, în principal cu CO2 şi H2O. Prezenţa vaporilor de apă favorizează producţia de H2. Pe de altă parte, formarea metanului este favorizat de presiuni ridicate.

Gazeificarea biomasei

Se poate distinge între mai multe tipuri de biomasă:

Pentru a putea folosi acest tip de materiale într-un proces de valorificare a energiei prin gazeificare este nevoie măcinarea până la o dimensiune de 5 cm a aşchiei, iar umiditatea maximă a materialului să fie de cel mult 20%.

Diferitele tipuri de biomasă care se pot folosi sunt următoarele:

Se poate lucra şi cu specii cu scoarţa dură cum ar fi plopul sau cu monocotiledonate cu un conţinut ridicat de siliciu cum ar fi ciulinul.

Tehnologia de gazeificare GreenE:

-cuptor rotativ: se poate folosi pentru orice tip de deşeuri organcie
-Sistem avansat de curăţare a gazului de sinteză (gudroane zero)
-Sistem de îndepărtare a cenuşei (>10%)
-Întreţinere uşoară a sistemului de filtrare. Nu generează ape poluate.
-Calitate înaltă şi durabilitate: proiectat să funcţioneze 25 ani la temperaturi ridicate.
-Analiza continuă a gazelor.
-Control în 6 zone diferite a procesului general de gazeificare.

 

În urma procesului de gazeificare se obţine atât energie termică cât şi energie electrică.

Energia termică obţinută poate fi utilizată pentru:

-Sistem de încălzire
-Uscarea biomasei.
-Diverse procese industriale.
-Creşterea performanţelor electrice în printr-un sistem de ciclu Rankine organic (ORC)

Pentru proiectul de valorificare energetică a biomasei prin gazeificare, principalii parametrii economici sunt următorii:

  1. Investiţie (Fără pretratare): Între 1.7000 – 2.000 €/KW (În funcţie de mărime)
  2. TIR-ul investiţiei: Peste 12% (În funcţie de puterea instalată, Puterea de Încălzire a biomasei, preţul electricităţii şi costurile forţei de muncă).
  3. TIR-ul promovării: Peste 25% (În funcţie de puterea instalată, Puterea de Încălzire a biomasei, preţul electricităţii, consturile forţei de muncă şi al efectului de levier)      
     Gazeificarea deşeurilor solide urbane

Eliminarea deşeurilor urbane presupune, pe lângă o problemă de mediu de dimensiune globală, şi o problemă majoră pentru oraşe, care văd cum, în ciuda creşterii semnificative a reciclării şi a punerii în aplicare a unor măsuri de prevenire în generarea deşeurilor, producţia deşeurilor se stabilizează, în cel mai bun caz, atunci când nu creşte.

Prin urmare, pentru a obţine eliminarea definitivă, primăriile şi asociaţiile ar trebui să investească în centre de sortare, în care să se obţină separarea tuturor materiilor care ar putea fi reciclate (plastic, hârtie şi carton, PVC?). în care materia organică obţinută din acest proces, s-ar putea usca sau mai bine composta, iar partea respinsă s-ar putea valorifica din punct de vedere enegetic.

Beneficii
Rentabilitate

Eficientţă maximă a procesului.

Investiţie minimă pe KW/instalat.
Uzine profitabile de la 0,2 MW.

Energie

Generarea gazului de sinteză, care poate fi transformat în energie electrică şi termică.

Eliminarea deşeurilor

Eliminarea materiei organice în proporţie de 80%, lasând doar deşeuri inerte (Cenuşă).

Experienţă

O echipă format din ingineri şi chimişti lucrează la dezvoltarea acestui process de 8 ani.

Uzine pilot
Uzine în fabricare
Studii avansate