Ян Ян

¹ Центр инженерных исследований провинции Хэнань для продуктов с добавленной стоимостью, Школа лесоводства, Хэнаньский сельскохозяйственный университет, Чжэнчжоу , 450002 Китай

² Высшее учебное заведение Центр передового опыта (HICoE), Институт тропической аквакультуры и рыболовства (AKUATROP), Университет Малайзии Теренггану, 21030 Куала-Нерус, Теренггану, Малайзия

Рок-Кей-Лиу

3 2 9000 Центр передового опыта (HICoE), Институт тропической аквакультуры и рыболовства (AKUATROP), Universiti Malaysia Terengganu, 21030 Kuala Nerus, Terengganu, Malaysia

³ Eco-Innovation Res Исследовательская группа по интересам, Факультет науки и морской среды, Университет Малайзии Теренггану, 21030 Куала-Нерус, Теренгану, Малайзия

⁴ NV WESTERN PLT, No.208B, Second Floor, Jalan Macalister, 10400 Georgetown, Pulau Pinang, Malaysia

Arularasu Muthaliar Tamothran

⁵ Факультет науки и морской среды, Universiti Malaysia Forengganu, 21030 Kuala Nerus, Terengganu

, Малайзия

Питер Най Юх Йек

² Центр передового опыта HICoE), Институт тропической аквакультуры и рыболовства (AKUATROP), Universiti Malaysia Terengganu, 21030 Куала-Нерус, Теренггану, Малайзия

⁶ Школа инженерии и технологий, Технологический колледж Саравака, лот 88, Персиаран-Брук, 96000 Сибу, Саравак, Малайзия

Пох Вай Чиа

³ Исследования в области экологических инноваций G группа, Факультет естественных наук и морской среды, Университет Малайзии Тренгану, 21030 Куала-Нерус, Теренггану, Малайзия

Тхуан Ван Тран

⁷ NTT Hi-Tech Institute, Университет Нгуен Тат Тхань, 300A Нгуен Тат Тхань, Район 4, Хо Chi Minh City, 755414 Vietnam

⁸ Center of Excellence for Green Energy and Environmental Nanomaterials (CE @ GrEEN), Университет Нгуен Тат Тхань, 300A Nguyen Tat Thanh, District 4, Ho Chi Minh City, 755414 Vietnam

Wanxi Peng

¹ Центр инженерных исследований провинции Хэнань для продуктов с добавленной стоимостью, Школа лесоводства, Хэнаньский сельскохозяйственный университет, Чжэнчжоу, 450002 Китай

² Центр передового опыта высшего учебного заведения (HICoE), Институт тропической аквакультуры и рыболовства ( AKUATROP), Universiti Malaysia Terengganu, 21030 Kuala Nerus, Terengganu, Malaysia

Su Shiung Lam

¹ Инженер провинции Хэнань ing Исследовательский центр продуктов с добавленной стоимостью из биомассы, Школа лесоводства, Хэнаньский сельскохозяйственный университет, Чжэнчжоу, 450002 Китай

² Центр передового опыта высшего учебного заведения (HICoE), Институт тропической аквакультуры и рыболовства (AKUATROP), Университет Малайзии Теренггану, 21030 Куала-Нерус, Теренггану, Малайзия

¹ Центр инженерных исследований биомассы провинции Хэнань, Школа лесоводства, Хэнаньский сельскохозяйственный университет, Чжэнчжоу, 450002 Китай

² Центр передового опыта высшего учебного заведения (HICoE), Институт тропической аквакультуры и рыболовства (AKUATROP), Universiti Malaysia Terengganu, 21030 Kuala Nerus, Terengganu, Malaysia

³ Группа по исследованию экологических инноваций, факультет науки и морской среды, Universiti Malaysia Terengganu, 21030 Terengganu, 21030 Terengganu, Малайзия

⁴ NV WESTERN PLT, No.208B, второй этаж, Джалан Макалистер, 10400 Джорджтаун, Пулау Пинанг, Малайзия

⁵ Факультет естественных наук и морской среды, Малайзийский университет Тренгану, 21030 Куала-Нерус, Теренггану, Малайзия

⁶ Школа инженерии и технологий Технологический колледж Саравак, лот 88, Персиаран-Брук, 96000 Сибу, Саравак, Малайзия

⁷ NTT Hi-Tech Institute, Университет Нгуен Тат Тхань, 300A Нгуен Тат Тхань, Район 4, Хошимин, 755414 Вьетнам

⁸ Центр передового опыта в области зеленой энергии и экологических наноматериалов (CE @ GrEEN), Университет Нгуен Тат Тхань, 300A Нгуен Тат Тхань, Район 4, Хошимин, 755414 Вьетнам

Поступила в редакцию 10 декабря 2020 г .; Принята в печать, 28 декабря 2020 г. форме или любым способом с указанием первоисточника. Эти разрешения предоставляются на период, пока Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила COVID-19 глобальной пандемией.

Abstract

Сокращение объемов ископаемого топлива и неправильное обращение с отходами являются серьезными проблемами в контексте роста населения и индустриализации, требующих новых источников энергии из отходов.Например, топливо из отходов может быть получено в результате преобразования твердых бытовых отходов, объем которого, по прогнозам, достигнет 2,6 миллиарда метрических тонн в 2030 году. Газификация — это химическая реакция, вызванная термическим воздействием, при которой образуется газообразное топливо, такое как водород и синтез-газ. Здесь мы рассматриваем газификацию топлива из отходов, уделяя особое внимание практике в различных странах, недавнему прогрессу в области газификации, моделированию газификации и экономическому анализу. Мы обнаружили, что некоторые страны, которые заменяют уголь топливом из отходов, сокращают выбросы CO ₂ на 40% и уменьшают количество твердых бытовых отходов, отправляемых на свалки, более чем на 50%.Стоимость производства энергии за счет газификации топлива из отходов оценивается в 0,05 доллара США / кВтч. Совместная газификация с использованием двух видов сырья оказывается более выгодной по сравнению с традиционной газификацией с точки зрения минимального образования смол и повышения эффективности процесса.

Ключевые слова: Топливо из отходов, превращение отходов в энергию, газификация, совместная газификация, водород, твердые бытовые отходы, ископаемое топливо, экономический анализ, восстановление ресурсов, синтез-газ

Введение

Непрерывное энергоснабжение и надлежащее утилизация отходов всегда была глобальной проблемой, требующей постоянных исследований и разработок.Надлежащее удаление отходов и безопасность общественного благосостояния должны быть усилены и объединены при поддержке циклических экономических ценностей (Pio et al.2020). Однако глобальное энергоснабжение в первую очередь сосредоточено на истощении ископаемого топлива, что приводит к его чрезмерной эксплуатации и использованию, что приводит к пагубным последствиям для окружающей среды, например, производству парниковых газов в форме CO ₂ и N ₂ O. Фактически, по данным Агентства по охране окружающей среды США, выбросы CO ₂ и N ₂ O в результате сжигания ископаемого топлива достигли примерно 4300 миллионов метрических тонн и 57 миллионов метрических тонн в 2018 году, соответственно. .Более того, увеличение частоты воспроизводства людей, повышение качества жизни и обширная индустриализация, бесспорно, увеличили объем образующихся отходов и потребность в энергии.

Твердые бытовые отходы, также обычно называемые мусором или мусором, представляют собой неопасный нежелательный предмет, который постоянно поступает от человека. С последних нескольких десятилетий и по настоящее время удаление твердых бытовых отходов всегда было сложной задачей из-за постоянно растущего населения. Кроме того, из-за вспышки нового коронавирусного заболевания в 2019 г., за которой последовала экстренная изоляция и политика пребывания дома, применяемая в большинстве стран, беспрецедентный рост твердых бытовых отходов, таких как увеличение использования пластиковой упаковки примерно на 6000 тонн в день в странах Юго-Восточной Азии (Haque et al.2020) может оказаться еще более сложной задачей, особенно для стран с неудовлетворительным уровнем управления твердыми бытовыми отходами (Sarkodie and Owusu 2020). Прогнозировалось, что производство твердых бытовых отходов достигнет 1,42 кг на душу населения в день к 2025 году (Hoornweg and Bhada-Tata 2012) и, вероятно, достигнет 2,6 миллиарда метрических тонн в 2030 году (Statista 2020). На рисунке показан объем твердых бытовых отходов, образующихся в мире (Statista 2018). Неправильный открытый сброс твердых бытовых отходов все еще осуществляется, несмотря на многочисленные сообщения о его неблагоприятных и долгосрочных последствиях для здоровья человека и окружающей среды, таких как загрязнение воздуха и воды (Cremiato et al.2018; Fan et al. 2018; Malav et al. 2020). Следовательно, существует острая необходимость в исследованиях более экологически чистых и практичных технологий для удаления твердых бытовых отходов с открытых свалок.

Объем образующихся твердых бытовых отходов в миллионах метрических тонн по всему миру (Statista 2018). США представляют собой крупнейшего производителя твердых бытовых отходов в мире, стоимость которого составляет 258 миллионов метрических тонн. В Австралии производится наименьшее количество твердых бытовых отходов — 13.4 миллиона метрических тонн, в то время как Индонезия занимает первое место по производству в Юго-Восточной Азии.

Твердые бытовые отходы можно разделить на горючие, негорючие и влажные, согласно Caputo and Pelagagge (2002). Горючее вещество, также известное как топливо из отходов, состоит в основном из производных на основе углерода, таких как органические вещества, пластик, бумага, дерево и текстиль. Пластик и бумага на 50–80% состоят из основных фракций, состоящих из топлива, полученного из отходов, в то время как остальные фракции составляют органические вещества, древесина и текстиль (Casado et al.2016; Файфф и др. 2016). На рисунке показан состав твердых бытовых отходов. Следовательно, полученная из отходов топливная фракция в твердых бытовых отходах может потенциально использоваться в качестве другого источника энергии, поскольку она содержит около 18 МДж / кг теплотворной способности, что сравнимо с ископаемым топливом, которое скоро будет исчерпано менее чем за 50 лет от сейчас (Поршнов и др., 2018; Шахбаз и др., 2016). Использование топлива из отходов в качестве одного из источников энергии также хорошо согласуется с 7-й целью устойчивого развития: доступная и чистая энергия (Dada and Mbohwa 2018).На рисунке показан процесс преобразования твердых бытовых отходов в топливо из отходов.

Состав твердых бытовых отходов. Твердые бытовые отходы состоят из горючего, негорючего вещества и материала с повышенной влажностью. Горючие вещества составляют до 80% пластика и бумаги, а оставшиеся 20% представляют собой древесные, органические и текстильные отходы. Благодаря высокому содержанию органических веществ в этом горючем веществе, оно может быть перспективным сырьем в качестве топлива из отходов для дальнейшей переработки в газообразное топливо

Процедура преобразования твердых бытовых отходов в топливо из отходов, начиная со сбора отходов с последующей их предварительной обработкой. смешанное компостирование с разбрызгиванием химикатов и ферментов.Далее смешанный компост сушится под жарким солнцем. Сыпучий продукт разделяется вручную с последующим просеиванием смеси в соответствии с желаемым размером ячеек. После разделения смеси она подвергнется механическому измельчению с последующим магнитным разделением и разделением на воздухе для удаления металлов и легких материалов. Наконец, топливо из отходов производится в виде кирпича, пуха и гранул

Энергия из отходов представляет собой жизнеспособное решение, которое вызывает значительный интерес и привлекательность в мире благодаря своей способности обеспечивать одновременное удаление отходов и защиту окружающей среды. (Рамос и др.2018). Преобразование энергии в отходы может быть осуществлено посредством газификации, пиролиза и сжигания (Gunarathne et al.2019; Nanda and Berruti 2020a). Коммерческие установки пиролиза и сжигания для получения энергии из отходов доступны в промышленных масштабах (Foong et al. 2020c; Pio et al.2020), в то время как установка газификации сравнительно ограничена. Несмотря на то, что эти технологии коммерчески доступны, исследования по оптимизации и изучению их дальнейшего потенциала все еще активно ведутся (Ge et al.2020, 2021; Gutiérrez et al. 2020; Hameed et al. 2021; Liew et al. 2018b; Ma et al. 2019; Pedrazzi et al. 2019). Среди них газификация привлекает все большее внимание из-за ее способности производить более высокий выход более чистого газообразного топлива, такого как водород и синтез-газ, чем при сжигании и пиролизе (Jiang et al.2019).

В свете вышеупомянутых исследований в этом обзоре подчеркивается недавний прогресс в газификации топлива из отходов для производства энергии и существующие пробелы в исследованиях, которые необходимо заполнить будущими исследованиями.Этот обзор охватывает существующие усилия по производству топлива из отходов в нескольких странах, недавний прогресс в газификации топлива из отходов для производства энергии, моделирование газификации, экономическую оценку, а также будущие проблемы и перспективы этой технологии.

Производство топлива из отходов в нескольких странах

Развитие возобновляемых источников энергии было постоянным усилием в США с момента вступления в силу американского Закона о чистой энергии и безопасности от 2009 года.Построено более десяти объектов по переработке твердых бытовых отходов с целью получения топлива из отходов в качестве котельного топлива. Фактически, на этих предприятиях осуществляется достаточно комплексная переработка твердых бытовых отходов и получение топлива более высокого качества по сравнению с прямым извлечением энергии из твердых бытовых отходов на других предприятиях по переработке отходов в энергию. На рисунке показано количество энергии, рекуперированной из твердых бытовых отходов в разных странах. Помимо достижения своей амбициозной цели по удовлетворению одной десятой потребности в электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии (Adaramola et al.2017), твердые бытовые отходы, которые обычно предназначаются для захоронения на свалках, будут использоваться в качестве сырья для производства топлива из отходов. В результате спрос на топливо, полученное из отходов, по оценкам, значительно возрастет, например, примерно до 115 миллионов тонн, если предполагается, что оно будет заменять 5% использования угля для выработки электроэнергии (Gershma 2010).

Количество энергии, рекуперированной из твердых бытовых отходов на заводах по переработке отходов в энергию в выбранной стране.Япония, Скандинавия и Швейцария извлекли большую часть энергии из твердых бытовых отходов из-за небольшого свободного пространства для свалки. Это также может указывать на то, что Япония, Скандинавия и Швейцария имеют более совершенные и эффективные установки по переработке отходов в энергию для рекуперации энергии из твердых бытовых отходов

Топливо, полученное из отходов, все больше признается в Великобритании в качестве альтернативной возобновляемой энергии. Фактически, производство топлива из отходов на предприятиях по переработке отходов в энергию способствовало сокращению до 50% твердых бытовых отходов, отправляемых на свалки за последнее десятилетие (Brew 2018).В целом, большинство производителей топлива из отходов сосредотачиваются на технологиях «разового прохода» для производства топлива из отходов, которое можно использовать непосредственно в качестве топлива без дальнейшей обработки, чтобы минимизировать стартовый капитал, затраты на переработку и техническое обслуживание. частота. Полученное из отходов топливо обычно используется в качестве заменителя угля в цементной промышленности для снижения 40% выбросов CO ₂ (Rodrigues and Joekes 2011). Тем не менее, энергичные усилия были вложены в исследование инновационных технологий и улучшение существующих технологий для достижения лучшего качества топлива и увеличения прибыли.Короче говоря, ожидается, что производство топлива из отходов сыграет революционную роль в секторе возобновляемых источников энергии в Великобритании.

Помимо развитых стран, интерес к утилизации топлива из твердых бытовых отходов также был распространен на несколько развивающихся стран, таких как Индонезия, Индия и Таиланд. Индонезия определена как одна из стран мира с самым высоким приростом населения, который, по оценкам, достигнет 270 миллионов человек, которые к 2025 году будут производить 150 000 тонн твердых бытовых отходов в день (Kubota and Ishigaki 2018).Их правительство предприняло усилия по обращению с твердыми бытовыми отходами, возлагая большие надежды на преобразование этих отходов в топливо, полученное из отходов, в качестве замены угля. Это включает в себя публикацию руководящих указаний по освещению предлагаемого проекта предприятия по переработке топлива из отходов с оптимальным качеством, регулирование льготных тарифов для предприятия по переработке топлива из отходов и более строгий закон об обращении с твердыми бытовыми отходами. Аналогичные усилия были предприняты правительством Индии и Таиланда, где проводилась политика управления отходами и энергетики, чтобы способствовать преобразованию твердых бытовых отходов в топливо из отходов в качестве заменителя угля (Pandey et al.2019; Srisaeng et al. 2017).

Южная Африка сильно зависит от использования угля, чтобы удовлетворить более 75% потребности страны в энергии (Джошуа и Бекун, 2020). Это, несомненно, ставит Южную Африку перед дилеммой энергетической безопасности и одновременно экологических проблем. Поэтому для преодоления этих кризисов правительство ввело налог на выбросы углерода в 2019 году с целью сократить выбросы углерода в результате промышленных предприятий, в основном электростанций (Slater 2020), а также постепенно переключить использование ископаемого топлива на возобновляемые источники энергии.Кроме того, правительство предлагает скидку с налога на выбросы углерода тем компаниям, которые способствуют развитию и применению возобновляемых источников энергии. Это, в свою очередь, стимулирует прогресс в производстве топлива из твердых бытовых отходов, которое становится все более привлекательным внутри страны (Slater 2020).

Топливо из отходов также привлекает внимание в странах Ближнего Востока. В Королевстве Саудовская Аравия началось исследование топлива, полученного из твердых бытовых отходов, как потенциальных возобновляемых источников энергии, несмотря на то, что эта страна является вторым по величине производителем нефти в мире (Investopedia 2020).Спрос на энергию в Королевстве Саудовская Аравия растет и, по оценкам, к 2032 году достигнет более 100 ГВт (Ouda et al.2017). Поэтому в настоящее время правительство прилагает усилия для изучения потенциала возобновляемых источников энергии с целью удовлетворения 60% спроса на энергию до снижения зависимости от нефти (Низами и др., 2015; Оуда и др., 2016). В Объединенных Арабских Эмиратах их успехи в производстве топлива из отходов на один шаг впереди по сравнению с Королевством Саудовская Аравия. Первый завод по производству топлива из отходов, созданный в результате сотрудничества между правительством и местной компанией, был запущен в октябре 2020 года для преобразования до 80% твердых бытовых отходов в топливо, полученное из отходов.Как и в других странах, качество топлива, полученного из отходов, позволяет использовать его в качестве заменителя угля в цементной промышленности (Clarke 2020).

Применение топлива из отходов в качестве многоцелевого решения проблемы сокращения объемов ископаемого топлива, устойчивого управления твердыми бытовыми отходами и увеличения спроса на энергию становится все более привлекательным во всем мире. Поскольку страны движутся к решению проблем изменения климата, таких как выбросы парниковых газов, подписывая глобальные соглашения, такие как Киотский протокол и Парижское соглашение.Перспектива использования твердых бытовых отходов в качестве потенциального источника энергии будет поддержана различными странами, и использование топлива, полученного из отходов, в качестве сырья будет привлекательным вложением средств.

Недавний прогресс в газификации топлива из отходов для производства энергии

Газификация представляет собой термически индуцированную химическую реакцию, в которой органическая фракция материала сильно окисляется при высокой температуре с более чем 1500 ° C в присутствии ограниченного количества кислорода, воздух, CO ₂ или H ₂ O / пар (Лам и др.2016). Этот процесс обычно дает синтез-газ, состоящий из CO плюс H ₂ в качестве газообразного топлива, связанного с незначительными фракциями CH ₄ и CO ₂ (Foong et al. 2020a, 2020c). Основные реакции, происходящие во время газификации, обычно экзотермические, как показано в таблице. Газификация также демонстрирует высокую гибкость в изменении исходного сырья (Саиди и др., 2020). Обычное сырье для газификации включает биомассу (Putro et al.2020; Sittisun et al.2019), уголь (Grabowski et al.2020), карбонизированные продукты (Chen et al.2019; He et al. 2019), пластмассы (Nanda and Berruti 2020b) и твердые бытовые отходы (Martínez et al.2020).

Таблица 1

При газификации происходит изменение энтальпии основных реакций. Положительный знак указывает на эндотермическую реакцию, а отрицательный знак указывает на экзотермическую реакцию (Ramos et al. 2018; Sansaniwal et al. 2017; Werle 2014)

В 1975 г. в Айове, США, был построен первый завод по рекуперации ресурсов, который перерабатывает твердые бытовые отходы в топливо, полученное из отходов. или производство энергии на местной электростанции (Sequeira 2019).С тех пор интерес к исследованиям газификации топлива из отходов для рекуперации энергии постоянно возрастает (Achinas and Kapetanios 2013; Corella et al. 2008; Galvagno et al. 2006; Morris and Waldheim 1998). Далай и др. (2009) провели газификацию топлива, полученного из отходов, с использованием пара в качестве газифицирующего агента для производства синтез-газа. Было обнаружено, что на селективность и энергетическую ценность полученного синтез-газа существенно влияют соотношение пара и топлива, полученного из отходов, и температура. Chiemchaisri et al.(2010) преобразовали топливо, полученное из отходов, в основном в газообразное топливо в небольшой нисходящей тяге, газифицированной воздухом в качестве газифицирующего агента. Помимо исследований влияния параметров процесса, стоимость производства энергии посредством газификации топлива из отходов также оценивалась в 0,05 доллара США / кВтч.

Тем не менее, проблемное соединение смолы, которое характеризуется как черно-коричневая вязкая жидкость, образующаяся при газификации топлива из отходов, обычно создает проблемы, когда смола может прочно приставать к поверхности деталей оборудования, что может привести к сбоям в процессе (Singh et al. .2014). Кроме того, при газификации пластиковых отходов и угля, соответственно, наблюдались и другие проблемы, такие как образование нежелательных темных остатков и сброс NO _x , сероводорода и SO _x (Shahbaz et al.2020). Следовательно, в последнее десятилетие основное внимание исследований было направлено на совместную газификацию топлива, полученного из отходов, с биомассой. Процесс совместной газификации считается более выгодным по сравнению с обычным процессом газификации топлива из отходов с точки зрения минимального образования смол, повышения эффективности процесса и изучения синергетических эффектов между топливом, полученным из отходов, и биомассой с различным составом (Masnadi et al. .2015b).

Cai et al. (2021) выполнили совместную газификацию смесей топлива из отходов и соломы в лабораторном масштабе реактора с неподвижным слоем при температуре 600–900 ° C. Результаты сравнивали с газификацией единственного сырья, чтобы изучить синергетические эффекты процесса совместной газификации. Автор обнаружил, что совместная газификация показала улучшенный выход газообразных продуктов, лучшую эффективность холодного газа и конверсию углерода, чем обычная газификация. Аналогичные результаты были также представлены Burra и Gupta (2018) в отношении совместной газификации топлива из отходов и древесных пеллет.Кроме того, добавление смеси соломы могло скрыть агломерацию при плавлении неорганического содержимого, которое обычно образует липкую золу из-за присутствия кальция, алюмосиликата и карбонатов (Cprek et al. 2007; Smidt et al. 2010) на дне реактора, когда газифицируется только топливо из отходов.

Помимо исследований в лабораторном масштабе, совместная газификация также была продвинута в пилотном масштабе (Pio et al. 2017, 2020). Совместная газификация топлива из отходов и биомассы сосны проводилась в реакторе с барботажным псевдоожиженным слоем _th мощностью 80 кВт, что связано с оценкой нескольких параметров, таких как более низкая теплотворная способность генераторного газа, эффективность холодного газа и конверсия углерода.И снова синергетический эффект, продемонстрированный совместной газификацией топлива из отходов и биомассы сосны, был очевиден по сравнению с газификацией только биомассы сосны. Авторы обнаружили, что совместная газификация повысила выход метана и этилена до 78,2% в газообразных продуктах, в результате общая более низкая теплотворная способность была увеличена с 5,8 до 6,4 МДж / Нм ³ . Кроме того, совместная газификация также предотвратила проблему дефлюидизации и образования шлака (Pio et al. 2020).На неоспоримые преимущества ясно указывает совместная газификация топлива и биомассы из отходов с точки зрения качества продукта и поддержания процесса по сравнению с газификацией одного сырья.

Помимо биомассы, топливо, полученное из отходов, также было совместно газифицировано с биоуглями для получения 55,8 об.% H ₂ в синтез-газе по сравнению с совместной газификацией с биомассой, которая давала более низкое содержание H ₂ , составляющее 45,2 об.%. (Зайни и др., 2020). Учитывая, что большинство летучих веществ было удалено из полученного биоугля после термохимической трансформации, образование смолы можно предотвратить, когда биочагон газифицируется (Jia et al.2017). Аналогичный результат был получен Zaini et al. (2020), где совместная газификация топлива из отходов с biochar снизила выход смолы на 72% по сравнению с совместной газификацией топлива из отходов и биомассы. Уменьшение количества смол может быть связано с реакцией реформинга смолы, происходящей на поверхности biochar, которая включает дегидрирование, адсорбцию смолы и газификацию (Shen and Fu 2018). Вдобавок ко всему, щелочные и щелочноземельные металлы (AAEM), такие как калий, кальций и магний, которые по своей природе присутствуют в biochar, также могут служить каталитическими активными центрами для индукции реакции риформинга гудрона (Feng et al.2017; Лам и др. 2015). Кроме того, сообщалось, что AAEM, присутствующие в виде золы в топливе, полученном из отходов, увеличивают производство легких углеводородов (Masnadi et al. 2015c). На рисунке показан путь преобразования твердых бытовых отходов в газообразное топливо. В таблице показаны существующие усилия по совместной газификации различных отходов.

Маршрут преобразования твердых бытовых отходов в газообразное топливо для энергетических целей. Топливо, полученное из твердых бытовых отходов, может быть преобразовано в газообразное топливо посредством газификации и совместной газификации.Топливо, полученное из отходов, может быть совместно газифицировано с другой биомассой и биоуглями для достижения синергетического эффекта, таким образом, получая газообразное топливо лучшего качества, чем при традиционной газификации. Температура газификации Энергетическая ценность синтез-газа Ссылка Свиной навоз и древесная щепа 530–700 ° C 14 MJ Xiao et al.(2011) Осадок сточных вод и древесная биомасса 550–850 ° C 5,5 МДж Seggiani et al. (2012) Бурый уголь и полиэтилен 850 ° C 19 МДж Kern et al. (2013) Оболочка ядра пальмы и полиэтилен 650–800 ° C 46 МДж Moghadam et al. (2014) Уголь и просо 700 ° C 18 МДж Masnadi et al.(2015a, b, c) Каменный уголь и сосновые опилки 500–800 ° C 11,4 МДж Tursun et al. (2016) Скорлупа кокоса и полиэтилен высокой плотности 600–800 ° C 13,4 МДж Esfahani et al. (2017) Осадок сточных вод и остатки гидролиза 600–800 ° C 6,8 МДж Chen et al. (2018) Банановый гидрочар и антрацитовый уголь 850 ° C 10.1 MJ Zhu et al. (2019) Рисовая солома и уголь под давлением газа 950 ° C 23,8 МДж Tong et al. (2020)

Моделирование газификации

Для оценки оптимальных параметров процесса и результатов были созданы численные модели, поскольку метод проб и ошибок будет экономически неэффективным и требует много времени. (Коуто и др., 2015). Наряду с достижениями в программировании, связанными с высокотехнологичным вычислительным оборудованием, за последние десятилетия легко реализовать сложные численные модели и сложные вычисления.Несмотря на это, было опубликовано много работ по моделированию газификации биомассы (Аравинд и др., 2012; Цао и др., 2020; Дас и др., 2020; Рахма и др., 2021; Векчионе и др., 2015) и газификации топлива из отходов. (Barba et al. 2011; Kardaś et al. 2018; Násner et al. 2017), по-прежнему требуются согласованные усилия для внесения новых результатов в существующую базу данных, поскольку существует бесчисленное множество типов биомассы с различным химическим составом для повышения точности моделирования. .

С другой стороны, сообщалось об ограниченной работе по моделированию совместной газификации, особенно той, которая связана с топливом, полученным из отходов, где было обнаружено единственное исследование, как сообщили Kardaś et al.(2018) для совместной газификации буковой древесины и топлива из отходов, в котором принята стационарная двухжидкостная модель для описания как твердой, так и газовой фаз. Недавно была опубликована полиномиальная модель для совместной газификации жома сахарного тростника с твердыми бытовыми отходами, использующая стационарный и одномерный подход с использованием программного обеспечения MATLAB для описания результатов процесса, включая теплотворную способность, состав синтез-газа и энергоэффективность (Lewin et al. . 2020). Затем было определено и оптимизировано влияние нескольких параметров процесса с использованием центральной композитной конструкции.Разработанные модели показали высокую точность, определяемую высокими значениями R ² и подтвержденную литературой для проверки (Yucel and Hastaoglu, 2016). Автор пришел к выводу, что разработанная модель с бесперебойным функционированием выявила многообещающие исследования для совместной газификации биомассы и твердых бытовых отходов, что послужило мотивацией для будущих исследований, которые будут проводиться на другом сырье.

Вместо сравнения с существующими исследованиями, в некоторых исследованиях сообщалось о проверке своих моделей с помощью реальных экспериментов.Xu (2013) использовал MATLAB для разработки модели двухфазного потока при совместной газификации биомассы с угольными гранулами. Модели были получены с использованием данных, полученных в ходе эксперимента по совместной газификации в лабораторном масштабе, которые затем были подтверждены реальными данными, полученными в ходе пилотного эксперимента. Jeong et al. (2017) провели исследование по моделированию совместной газификации древесных пеллет и угля Дугласа с использованием вычислительной гидродинамики, а затем результаты были также проверены и подтверждены реальными данными, полученными на действующей установке газификации в Испании, что указывает на надежную точность результатов моделирования.Несмотря на то, что исследования по моделированию совместной газификации успешно продвигаются (Али и др., 2017; Хантоко и др., 2018; Чжан и др., 2020), огромный пробел в исследованиях предстоит заполнить дополнительными исследованиями, выполненными с различными комбинациями. сырья и включение малоизученных материалов, таких как топливо из отходов.

Экономический анализ

Экономический анализ — важный аспект для определения возможности коммерциализации технологии. Хотя для обработки отходов существует установка газификации (San Miguel et al.2012), экономический анализ все еще проводится и сообщается в некоторых недавних исследованиях с целью дальнейшего изучения его потенциала для коммерциализации с оптимальной выгодой (Salkuyeh et al. 2018; Thunman et al. 2019). Luz et al. (2015) представляют экономическую осуществимость газификации твердых бытовых отходов, включая оценку затрат на коммерциализацию и потенциальных доходов. Оценка стоимости коммерциализации включает в себя эксплуатацию и техническое обслуживание технологического процесса, установку и проектирование оборудования, связанных с процентной ставкой инвестиций.Для оценки потенциальных доходов, дохода от продажи электроэнергии и материалов, пригодных для вторичной переработки, включая стекло, металлы и пластмассы, прибыли от побочного продукта газификации, такого как уголь, и стипендии, выплачиваемой местным правительством в Бразилии за снос твердых бытовых отходов. считались. Экономическая целесообразность оценивалась при сроке службы оборудования 20 лет с помощью двух экономических показателей: внутренней нормы прибыли и чистой приведенной стоимости. Выяснилось, что установка большей мощности принесет больше преимуществ при меньших затратах, а значит, более экономически целесообразна.Автор ожидал, что финансовая поддержка бразильских муниципалитетов необходима для реализации коммерциализации, иначе общая прибыль может не убедить инвесторов. С другой стороны, прямая оценка затрат, учитывающая только материалы и энергию, необходимые для последующей обработки, была представлена ​​Goswami et al. (2019) о продукте biochar, полученном в результате газификации вместо используемой технологии. Несмотря на это, ориентировочная стоимость 1,89 доллара за кг была сравнительно ниже, чем средняя стоимость в 2 доллара.85 долларов США / кг в соответствии с Международной инициативой Biochar, полученное значение будет другим, если будут включены другие расходы, такие как капитальные вложения, эксплуатация и техническое обслуживание оборудования, таким образом, предполагая, что экономический анализ будет полезным и представимым только в том случае, если будут представлены полные сведения о затратах. принимая во внимание.

Экономический анализ также был представлен в исследовании совместной газификации (Carvalho et al. 2018; Jia et al. 2018). Подробный анализ затрат и выгод был проведен Ng et al.(2017) с использованием моделирования Монте-Карло для оценки рентабельности внедрения установки совместной газификации на птицеферме. Анализ затрат включал первоначальные инвестиции в землю и необходимое оборудование, материалы, эксплуатацию и техническое обслуживание процесса, неопределенности, возникшие в настоящее время и в будущем, и потенциальный ущерб, причиненный в ходе процесса (You et al., 2016). Анализ выгод в основном состоял из доходов от продажи электроэнергии, побочных продуктов, таких как биоуголь, и удаления куриного помета.Авторы оценили стандартное отклонение распределения чистой приведенной стоимости примерно в 22 миллиона долларов США за 20 лет. Они также пришли к выводу, что существует около 42% шансов получить прибыль для фермы с помощью предлагаемой системы совместной газификации. Интересно, что шансы могут быть увеличены до более чем 90%, если либо цена сырья будет снижена наполовину, либо цена на электроэнергию или биочар удвоится. Фактически, цена на biochar может варьироваться в зависимости от его использования в различных приложениях, таких как гетерогенный катализ (Balajii and Niju 2019; Foong et al.2020b), сельское хозяйство (Lam et al.2019; Wan Mahari et al.2020), очистка сточных вод (Cai et al.2020; Klasson et al.2013), аквапоника (Su et al.2020) и синтез активированного угля ( Heidarinejad et al.2020; Liew et al.2018a).

Заключение

Будущее применения топлива из отходов в глобальном масштабе кажется многообещающим, учитывая точность и надежность моделирования, а также экспериментальные / промышленные результаты в реальном времени, которые дополнительно дополняются срочностью решения одной из проблем человечества. надвигающийся экологический кризис.Однако есть несколько проблем, которые необходимо решить, чтобы обеспечить надлежащее и справедливое внедрение этой технологии во всем мире. В настоящее время развитие мощностей по переработке топлива из отходов сосредоточено в таких крупных странах, как США, Европа, Китай, Япония и Индия. Экономические и социальные преобразования, происходящие в других странах, также привели к увеличению количества твердых бытовых отходов в соответствующих странах. Например, страны Африки к югу от Сахары испытывают потребность как в цементе, так и в стремительно увеличивающемся объеме производства твердых бытовых отходов, что вызвало интерес к изучению преимуществ создаваемых объектов по переработке топлива из отходов (Ларионов и Демир Дуру, 2017).Прогнозируется, что страны Африки к югу от Сахары добьются значительно более высокой численности населения по сравнению с остальным миром, что дает им уникальную возможность в полной мере воспользоваться преимуществами создания топливных объектов, получаемых из отходов, для решения грядущего кошмара управления твердыми бытовыми отходами. Кроме того, разработка технологии получения топлива из отходов и последующая коммерциализация указанной технологии играет решающую роль в создании концепции экономики замкнутого цикла в аспектах управления отходами.Циркулярная экономика определяется как преобразование товаров с завершенным сроком службы в ресурсы для повторного использования, замыкая цикл в промышленных экосистемах при минимизации отходов (Stahel, 2016). Таким образом, развитие топливных мощностей, получаемых из отходов, в развитых и развивающихся странах, а также между городскими и сельскими регионами создает уникальный набор проблем.

Рисунок Будущее топлива из отходов. Чтобы реализовать многообещающее будущее топлива из отходов, дальнейшая исследовательская работа должна включать исследования большего числа параметров процесса и совместной газификации с различными типами сырья.Тогда неизбежны исследования по оптимизации с использованием программного обеспечения для моделирования, оценки жизненного цикла и экономики замкнутого цикла. Наконец, для коммерциализации требуется достаточное финансирование.

Рис. 6 Представляет обзор будущего топлива из отходов

Входной барьер для создания предприятий по производству топлива из отходов в развивающихся странах, как правило, выше из-за отсутствия инвестиционного финансирования, надлежащего управления твердыми бытовыми отходами путем консолидации или приватизация, отсутствие или отсутствие государственной политики и недостаточная осведомленность общественности.Таким образом, правительства этих стран должны проактивно формулировать необходимую политику и повышать осведомленность общественности, направляя необходимые инвестиционные средства на создание предприятий по производству топлива из отходов. Тем не менее, заинтересованные стороны, заинтересованные в технологии твердых бытовых отходов и топлива из отходов, должны должным образом взаимодействовать, чтобы не остаться в стороне, поскольку технология быстро развивается. В большинстве стран с низким и средним уровнем доходов существование неформального сектора отходов может стать проблемой для оптимизации управления твердыми бытовыми отходами, поскольку он представляет собой источник дохода для значительной части населения (Aparcana 2017; Sandhu et al.2017).

Между тем разница в численности населения между городскими и сельскими регионами имеет свои перспективы и проблемы. В городских районах с высокой численностью населения, как правило, образуется больше твердых бытовых отходов, а перспективы развития топливных мощностей, получаемых из отходов, более привлекательны как для государственного, так и для частного сектора по сравнению с сельскими регионами. Однако изменения в системе управления твердыми бытовыми отходами и требуемые крупные инвестиции могут стать проблемой. В то же время отсутствие значительного количества населения в сельской местности не могло привлечь развитие топливных мощностей, получаемых из отходов, из-за таких факторов, как небольшое количество образующихся отходов, которые будут поставляться в качестве сырья.Для развития мощностей по производству топлива из отходов в регионах с различными требованиями и условиями решающую роль будут играть экспериментальные проекты вместе с модельными работами. Разработка топлива из отходов, включая технологию газификации, может проложить путь к достижению цели, при которой твердые бытовые отходы больше не будут рассматриваться как отходы, а вместо этого будут рассматриваться как устойчивый источник энергии. Что касается совместной газификации, необходимы дополнительные исследования, особенно в аспекте моделирования, чтобы поддержать совместную газификацию топлива, полученного из отходов, с другими материалами, чтобы в достаточной степени доказать преимущества и привлечь государственные и частные инвестиции.Кроме того, оценка жизненного цикла использования топливного сырья, полученного из отходов, при преобразовании отходов в энергию необходима для обоснования устойчивости и экологичности этого производства энергии. В настоящее время оценка жизненного цикла энергии, производимой из топливного сырья, полученного из отходов, практически не изучается, особенно совместная газификация, которая необходима для получения преимущества для усилий по коммерциализации.

Благодарности

Авторы также хотели бы поблагодарить Хэнаньский сельскохозяйственный университет и Малайзийский университет Тренгану в рамках Программы грантов на исследования Golden Goose (GGRG) (Vot 55191) и Соглашения о сотрудничестве в области исследований (RCA) за поддержку авторов в выполнении этого проекта обзора.

Вклад авторов

Ян Ян участвовал в написании — рецензировании, редактировании. Рок Кей Лью занимался концептуализацией, планированием объема работ, написанием — рецензированием, редактированием. Аруларасу Муталиар Тамотран участвовал в написании — рецензировании, редактировании. Шин Ин Фунг и Питер Най Юй Йек занимались написанием — рецензированием и редактированием, рисованием фигур. По Вай Чиа участвовал в обзоре, рисовании фигур. Туан Ван Тран принимал участие в написании, рецензировании и редактировании. Ванси Пэн участвовал в надзоре, написании — рецензировании и редактировании, получении финансирования.Су Шиунг Лам занимался надзором, концептуализацией, написанием — рецензированием и редактированием, привлечением финансирования.

Доступность данных

Не применимо.

Наличие кода

Не применимо.

Соблюдение этических стандартов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в этой статье.

Не применимо.

Сноски

Примечание издателя

Springer Nature сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Список литературы

• Ачинас С., Капетаниос Э. Оценка эффективности процесса плазменной газификации RDF. Energy Environ Res. 2013; 3: 150. DOI: 10.5539 / eer.v3n1p150. [CrossRef] [Google Scholar]
• Adaramola MS, Quansah DA, Agelin-Chaab M, Paul SS. Многоцелевая гибридная энергетическая система на основе возобновляемых источников энергии для удаленных населенных пунктов на севере Ганы. Оценка Sustain Energy Technol. 2017; 22: 161–170. DOI: 10.1016 / j.seta.2017.02.011. [CrossRef] [Google Scholar]
• Али Д.А., Гадалла М.А., Абдельазиз О.Ю., Хультеберг С.П., Ашур Ф.Х.Совместная газификация угля и отходов биомассы в газогенераторе с увлеченным потоком: моделирование, моделирование и возможности интеграции. J Nat Gas Sci Eng. 2017; 37: 126–137. DOI: 10.1016 / j.jngse.2016.11.044. [CrossRef] [Google Scholar]
• Апаркана С. Подходы к формализации неформального сектора отходов в системах управления твердыми бытовыми отходами в странах с низким и средним уровнем дохода: обзор препятствий и факторов успеха. Waste Manag. 2017; 61: 593–607. DOI: 10.1016 / j.wasman.2016.12.028. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Аравинд П., Шилт С., Тюркер Б., Вудстра Т.Термодинамическая модель электростанции с очень высоким КПД на основе газификатора биомассы, ТОТЭ и газовой турбины. Int J Renew Energy Dev. 2012; 1: 51–55. DOI: 10.14710 / ijred.1.2.51-55. [CrossRef] [Google Scholar]
• Balajii M, Niju S. Гетерогенные катализаторы на основе Biochar для производства биодизельного топлива. Environ Chem Lett. 2019; 17: 1447–1469. DOI: 10.1007 / s10311-019-00885-х. [CrossRef] [Google Scholar]
• Barba D, Prisciandaro M, Salladini A, Di Celso GM. Метод градиента свободной энергии Гиббса для моделирования газификации RDF.Топливо. 2011; 90: 1402–1407. DOI: 10.1016 / j.fuel.2010.12.022. [CrossRef] [Google Scholar]
• Brew M (2018) Что нас ждет на горизонте в отношении топлива, полученного из отходов, по мере развития брексита и развития производства? https://www.recyclingwasteworld.co.uk/in-depth-article/as-brexit-looms-and-production-evolves-whats-on-the-horizon-for-refuse-dehibited-fuel/172555/. Доступ 6 октября 2020 г.
• Бурра К., Гупта А. Синергетические эффекты при паровой газификации комбинированных смесей биомассы и пластиковых отходов. Appl Energy.2018; 211: 230–236. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2017.10.130. [CrossRef] [Google Scholar]
• Cai S, Liu Y, Chen J. FeCu-biochar усиливает удаление антибактериального сульфапиридина из грунтовых вод путем активации персульфата. Environ Chem Lett. 2020; 18: 1693–1700. DOI: 10.1007 / s10311-020-01026-5. [CrossRef] [Google Scholar]
• Cai J, Zeng R, Zheng W, Wang S, Han J, Li K, Luo M, Tang X. Синергетические эффекты совместной газификации твердых бытовых отходов и биомассы в газификаторе с неподвижным слоем . Обработка Saf Environ.2021; 148: 1–12. DOI: 10.1016 / j.psep.2020.09.063. [CrossRef] [Google Scholar]
• Cao Y, Bai Y, Du J. Паровоздушная газификация биомассы на основе многосоставной многоступенчатой ​​кинетической модели: чистая стратегия для производства синтез-газа, обогащенного водородом. Sci Total Environ. 2020; 753: 141690. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2020.141690. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Caputo AC, Pelagagge PM. Заводы по производству RDF: I Дизайн и стоимость. Appl Therm Eng. 2002; 22: 423–437. DOI: 10.1016 / S1359-4311 (01) 00100-4.[CrossRef] [Google Scholar]
• Карвалью Л., Лундгрен Дж., Веттерлунд Э., Вольф Дж., Фурусйо Э. Производство метанола путем совместной газификации черного щелока с расширенной сырьевой базой — технико-экономическая оценка. Appl Energy. 2018; 225: 570–584. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2018.04.052. [CrossRef] [Google Scholar]
• Касадо Р. Р., Ривера Дж. А., Гарсия Э. Б., Куадрадо Р. Э., Льоренте М. Ф., Севильано Р. Б., Дельгадо А. П.. Классификация и характеристика SRF, полученного из различных потоков переработанных ТБО в регионе Наварра, и его совместное сжигание с остатками обрезки оливковых деревьев.Waste Manag. 2016; 47: 206–216. DOI: 10.1016 / j.wasman.2015.05.018. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Chen G, Liu F, Guo X, Zhang Y, Yan B, Cheng Z, Xiao L, Ma W, La H. Совместная газификация остатков кислотного гидролиза и осадка сточных вод в стационарный газификатор с нисходящим потоком с CaO в качестве присадки в слое. Энергетическое топливо. 2018; 32: 5893–5900. DOI: 10.1021 / acs.energyfuels.7b03960. [CrossRef] [Google Scholar]
• Чен X, Лю Л., Чжан Л., Чжао Ю., Цю П. Реакционная способность при газификации полукокса пиролиза из угля, смешанного со стеблями кукурузы.Биоресур Технол. 2019; 279: 243–251. DOI: 10.1016 / j.biortech.2019.01.108. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Кимчайзри К., Чарннок Б., Висванатан К. Утилизация пластиковых отходов со свалки в качестве топлива из отходов и их использование в небольших системах газификации. Биоресур Технол. 2010; 101: 1522–1527. DOI: 10.1016 / j.biortech.2009.08.061. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Кларк К. (2020) На фабрике в ОАЭ, превращающей бытовые отходы в топливо. https: //www.thenational.ae / uae / environment / inside-the-uae-factory-превращение-бытовые-отходы в топливо-1.1088367. По состоянию на 11 октября 2020 г.
• Корелла Дж., Толедо Дж. М., Молина Г. Характеристики CaO и MgO для очистки горячего газа при газификации хлорсодержащего (RDF) сырья. Биоресур Технол. 2008; 99: 7539–7544. DOI: 10.1016 / j.biortech.2008.02.018. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Couto N, Silva V, Monteiro E, Brito P, Rouboa A. Использование гранулярной двухмерной многофазной CFD-модели Эйлера для моделирования газификации сельскохозяйственных остатков, обогащенной кислородом и воздухом.Возобновляемая энергия. 2015; 77: 174–181. DOI: 10.1016 / j.renene.2014.11.089. [CrossRef] [Google Scholar]
• Cprek N, Shah N, Huggins FE, Huffman GP. Определение респирабельного кварца в летучей золе угля с помощью сканирующей электронной микроскопии с компьютерным управлением. Environ Sci Technol. 2007; 41: 3475–3480. DOI: 10.1021 / es062938j. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Cremiato R, Mastellone ML, Tagliaferri C, Zaccariello L, Lettieri P. Воздействие муниципальных твердых отходов на окружающую среду с использованием оценки жизненного цикла: влияние анаэробного сбраживания, восстановления материалов и вторичного топлива производство.Возобновляемая энергия. 2018; 124: 180–188. DOI: 10.1016 / j.renene.2017.06.033. [CrossRef] [Google Scholar]
• Дада О., Мбохва К. Энергия из отходов: возможный способ достижения цели 7 целей устойчивого развития. Mater Today Proceedings. 2018; 5: 10577–10584. DOI: 10.1016 / j.matpr.2017.12.390. [CrossRef] [Google Scholar]
• Далай А.К., Батта Н., Эсварамурти И., Шенау Г.Дж. Газификация топлива из отходов в реакторе с неподвижным слоем для производства синтез-газа. Waste Manag. 2009. 29: 252–258. DOI: 10.1016 / j.wasman.2008.02.009. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Дас Б., Бхаттачарья А., Датта А. Кинетическое моделирование газификации биомассы и образования смолы в газификаторе с псевдоожиженным слоем с использованием топлива эквивалентной сети реакторов (ERN). 2020; 280: 118582. DOI: 10.1016 / j.fuel.2020.118582. [CrossRef] [Google Scholar]
• Esfahani RAM, Osmieri L, Specchia S, Yusup S, Tavasoli A, Zamaniyan A. H ₂ — производство синтез-газа из смешанной остаточной биомассы и отходов HDPE путем интегрированной каталитической газификации и крекинга гудрона плюс био-обугливание.Chem Eng J. 2017; 308: 578–587. DOI: 10.1016 / j.cej.2016.09.049. [CrossRef] [Google Scholar]
• Fan YV, Lee CT, Klemeš JJ, Chua LS, Sarmidi MR, Leow CW. Оценка эффективных микроорганизмов при компостировании органических отходов в домашних условиях. J Environ Manag. 2018; 216: 41–48. DOI: 10.1016 / j.jenvman.2017.04.019. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Фэн Д., Чжао Й, Чжан И, Чжан З, Сунь С. Роль и судьба разновидностей калия и кальция в структуре биочара во время реформинга гудрона H ₂ O на месте зарождающийся biochar.Int J Hydrog Energy. 2017; 42: 21686–21696. DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2017.07.096. [CrossRef] [Google Scholar]
• Foong SY, Chan YH, Cheah WY, Kamaludin NH, Ibrahim TNBT, Sonne C, Peng W, Show P-L, Lam SS. Прогресс в повышении ценности отходов с использованием передовых технологий пиролиза для производства водорода и газообразного топлива. Биоресур Технол. 2020; 320: 124299. DOI: 10.1016 / j.biortech.2020.124299. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Фунг С.Ю., Латифф АНБ, Лью Р.К., Йек PNY, Лам С.С. Производство biochar для потенциальных каталитических и энергетических применений с помощью микроволнового вакуумного пиролиза стебля маниоки.Mater Sci Energy Technol. 2020; 3: 728–733. DOI: 10.1016 / j.mset.2020.08.002. [CrossRef] [Google Scholar]
• Фунг С.Ю., Лью Р.К., Ян Й., Ченг Ю.В., Йек PNY, Ван Махари В.А., Ли XY, Хан С.С., Во D-VN, Ван Ле Кью, Агбашло М., Табатабаи М., Сонне C, Пэн В., Лам СС. Превращение отходов биомассы в инженерный активированный биоугля с помощью микроволнового пиролиза: прогресс, проблемы и направления на будущее. Chem Eng J. 2020; 389: 124401. DOI: 10.1016 / j.cej.2020.124401. [CrossRef] [Google Scholar]
• Файф Дж. Р., Брекель А. К., Таунсенд А. К., Уэббер М.Э.Использование остатков MRF в качестве альтернативного топлива при производстве цемента. Waste Manag. 2016; 47: 276–284. DOI: 10.1016 / j.wasman.2015.05.038. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Galvagno S, Casu S, Casciaro G, Martino M, Russo A, Portofino S. Паровая газификация топлива из отходов (RDF): влияние температуры процесса на выход и состав продукта . Энергетическое топливо. 2006. 20: 2284–2288. DOI: 10.1021 / ef060239m. [CrossRef] [Google Scholar]
• Ge S, Foong SY, Ma NL, Liew RK, Mahari WAW, Xia C, Yek PNY, Peng W, Nam WL, Lim XY, Liew CM, Chong CC, Sonne C, Lam SS .Вакуумный пиролиз, включающий микроволновый нагрев и модификацию основной смеси: комплексный подход к превращению биоотходов в экологически чистые биоэнергетические продукты. Обновите Sust Energy Rev.2020; 127: 109871. DOI: 10.1016 / j.rser.2020.109871. [CrossRef] [Google Scholar]
• Ge S, Yek PNY, Cheng YW, Xia C, Mahari WAW, Liew RK, Peng W., Yuan T-Q, Tabatabaei M, Aghbashlo M, Sonne C, Lam SS. Прогресс в преобразовании сельскохозяйственных отходов с помощью микроволнового пиролиза в биотопливо с добавленной стоимостью: от партии к непрерывному подходу.Обновите Sust Energy Rev.2021; 135: 110148. DOI: 10.1016 / j.rser.2020.110148. [CrossRef] [Google Scholar]
• Gershma HW (2010) Топливо для огня: толчок к возобновляемым источникам энергии может вызвать спрос на топливо, полученное из отходов. https://www.waste360.com/Recycling_And_Processing/refuse-deved-fuel-push-201003. По состоянию на 4 октября 2020 г. Родококк опакус .Environ Sci Pollut Res. 2019; 26: 25154–25166. DOI: 10.1007 / s11356-019-05677-у. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Grabowski J, Korczak K, Tokarz A. Оценка водных рисков на основе результатов исследований шахтных вод в рамках экспериментального процесса подземной газификации угля. Обработка Saf Environ. 2020; 148: 548–558. DOI: 10.1016 / j.psep.2020.10.003. [CrossRef] [Google Scholar]
• Gunarathne V, Ashiq A, Ramanayaka S, Wijekoon P, Vithanage M. Biochar из твердых бытовых отходов для восстановления ресурсов и устранения загрязнения.Environ Chem Lett. 2019; 17: 1225–1235. DOI: 10.1007 / s10311-019-00866-0. [CrossRef] [Google Scholar]
• Gutiérrez AS, Eras JJC, Hens L, Vandecasteele C. Энергетический потенциал отходов биомассы сельского хозяйства, агропромышленного комплекса, животноводства и скотобойни путем прямого сжигания и анаэробного сбраживания на примере Колумбии. J Clean Prod. 2020; 269: 122317. DOI: 10.1016 / j.jclepro.2020.122317. [CrossRef] [Google Scholar]
• Хамид З., Аслам М., Хан З., Максуд К., Атабани А., Гаури М., Хуррам М.С., Рехан М., Низами А.С.Газификация смесей твердых бытовых отходов с биомассой для производства энергии и восстановления ресурсов: современное состояние, гибридные технологии и инновационные перспективы. Renew Sust Energy Rev.2021; 136: 110375. DOI: 10.1016 / j.rser.2020.110375. [CrossRef] [Google Scholar]
• Хантоко Д., Канчанатип Э., Ян М., Лин Дж., Вен З. Совместная газификация осадка сточных вод и бурого угля в сверхкритической воде для производства H ₂ : подход термодинамического моделирования. Энергетические процедуры. 2018; 152: 1284–1289.DOI: 10.1016 / j.egypro.2018.09.183. [CrossRef] [Google Scholar]
• Хак М.С., Уддин С., Сайем С.М., Мохиб К.М. (2020) Сценарий с отходами, вызванными коронавирусной болезнью 2019 (COVID-19): краткий обзор. J Environ Chem Eng. В печати: 104660. 10.1016 / j.jece.2020.104660 [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
• He Q, Guo Q, Ding L, Wei J, Yu G. CO ₂ газификация полукокса из сырой и торрефицированной биомассы: реакционная способность, кинетика и механизм анализ. Биоресур Технол. 2019; 293: 122087. DOI: 10.1016 / j.biortech.2019.122087. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Heidarinejad Z, Dehghani MH, Heidari M, Javedan G, Ali I., Sillanpää M. Методы приготовления и активации активированного угля: обзор. Environ Chem Lett. 2020; 18: 393–415. DOI: 10.1007 / s10311-019-00955-0. [CrossRef] [Google Scholar]
• Хорнвег Д., Бхада-Тата П. (2012) Что за отходы: глобальный обзор управления твердыми отходами. https://openknowledge.worldbank.org/handle/10986/17388?source=post_page. По состоянию на 2 октября 2020 г.
• Investopedia (2020) крупнейших мировых производителей нефти в 2019 г.https://www.investopedia.com/investing/worlds-top-oil-producers/. По состоянию на 11 октября 2020 г.
• Jeong HJ, Hwang IS, Park SS, Hwang J. Исследование совместной газификации угля и биомассы в оболочковом газогенераторе с использованием проверенной модели газификации. Топливо. 2017; 196: 371–377. DOI: 10.1016 / j.fuel.2017.01.103. [CrossRef] [Google Scholar]
• Цзя С., Нин С., Ин Х, Сунь Й, Сюй В., Инь Х. Производство высококачественного синтез-газа путем каталитической газификации древесной щепы. Energy Convers Manag. 2017; 151: 457–464.DOI: 10.1016 / j.enconman.2017.09.008. [CrossRef] [Google Scholar]
• Jia J, Shu L, Zang G, Xu L, Abudula A, Ge K. Энергетический анализ и технико-экономическая оценка совместной газификации древесной биомассы и навоза, твердооксидных топливных элементов и гибридная микрогазотурбинная система. Энергия. 2018; 149: 750–761. DOI: 10.1016 / j.energy.2018.02.057. [CrossRef] [Google Scholar]
• Цзян Ю., Ян Х., Го К., Ван Ф., Ван Дж. Множественные синергетические эффекты, оказываемые сосуществованием натрия и железа на каталитическую паровую газификацию полукокса.Fuel Process Technol. 2019; 191: 1–10. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2019.03.017. [CrossRef] [Google Scholar]
• Джошуа У, Бекун Ф.В. Путь к достижению экологической устойчивости в Южной Африке: роль потребления угля, экономический рост, выбросы загрязняющих веществ и общая рента за природные ресурсы. Environ Sci Pollut Res. 2020; 27: 9435–9443. DOI: 10.1007 / s11356-019-07546-0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Кардась Д., Клуска Дж., Казимерски П. Ход и эффекты производства синтез-газа из буковой древесины и RDF в восходящем реакторе в свете экспериментальных испытаний и численных расчетов.Therm Sci Eng Prog. 2018; 8: 136–144. DOI: 10.1016 / j.tsep.2018.08.020. [CrossRef] [Google Scholar]
• Керн С.Дж., Пфайфер С., Хофбауэр Х. Когазификация полиэтилена и лигнита в газогенераторе с двойным псевдоожиженным слоем. Ind Eng Chem Res. 2013; 52: 4360–4371. DOI: 10.1021 / ie303453e. [CrossRef] [Google Scholar]
• Klasson KT, Ledbetter CA, Uchimiya M, Lima IM. Активированный уголь удаляет 100% дибромхлорпропан из воды полевых скважин. Environ Chem Lett. 2013; 11: 271–275. DOI: 10.1007 / s10311-012-0398-7.[CrossRef] [Google Scholar]
• Кубота М.Р., Исигаки Т. Производство и утилизация топлива из отходов в развивающихся странах азиатского региона. Куала-Лумпур, Малайзия: Всемирный конгресс ISWA; 2018. [Google Scholar]
• Lam SS, Liew RK, Cheng CK, Chase HA. Каталитический микроволновый пиролиз отработанного моторного масла с использованием металлического пиролизного угля. Appl Catal B. 2015; 176–177: 601–617. DOI: 10.1016 / j.apcatb.2015.04.014. [CrossRef] [Google Scholar]
• Лам С.С., Лью Р.К., Джусох А., Чонг К.Т., Ани Ф.Н., Чейз Х.А.Прогресс в области использования отработанного масла в устойчивой энергетике с упором на методы пиролиза. Renew Sust Energy Rev.2016; 53: 741–753. DOI: 10.1016 / j.rser.2015.09.005. [CrossRef] [Google Scholar]
• Лам С.С., Ли XY, Нам В.Л., Панг XY, Лью Р.К., Йек П.Н., Хо Ю.Л., Ма Н.Л., Росли М.Х. Преобразование грибного субстрата в биочар для использования в качестве питательной среды при выращивании грибов с помощью микроволнового вакуумного пиролиза. J Chem Technol Biotechnol. 2019; 94: 1406–1415. DOI: 10.1002 / jctb.5897. [CrossRef] [Google Scholar]
• Ларионов А., Демир Дуру С. (2017) Использование альтернативных видов топлива в цементном секторе Эфиопии: возможности, проблемы и решения.http://documents.worldbank.org/curated/en/3417381847531/Use-of-alternative-fuels-in-the-cement-sector-in-Ethiopia-opportunities-challenges-and-solutions. Доступ 10 ноября 2020 г.
• Левин С.С., де Агиар Мартинс ARF, Прадель Ф. Моделирование, имитация и оптимизация газификатора с нисходящим потоком твердых остатков: применение для совместной газификации твердых бытовых отходов и жома сахарного тростника. Энергия. 2020; 210: 118498. DOI: 10.1016 / j.energy.2020.118498. [CrossRef] [Google Scholar]
• Лью Р.К., Азвар Э., Йек PNY, Лим XY, Ченг С.К., Нг Дж.Х., Джусо А., Лам У.Х., Ибрагим, доктор медицины, Ма Н.Л., Лам С.С.Микроволновый пиролиз с активацией смесью KOH / NaOH: новый подход к производству микромезопористого активированного угля для адсорбции красителя на текстиле. Биоресур Технол. 2018; 266: 1–10. DOI: 10.1016 / j.biortech.2018.06.051. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Лью Р.К., Нам В.Л., Чонг М.И., Пханг XY, Су М.Х., Йек PNY, Ма Н.Л., Ченг С.К., Чонг, штат Коннектикут, Лам СС. Отходы масличной пальмы: многообещающее и многообещающее сырье для преобразования микроволнового пиролиза в высококачественный биоугля с потенциальным универсальным применением. Обработка Saf Environ.2018; 115: 57–69. DOI: 10.1016 / j.psep.2017.10.005. [CrossRef] [Google Scholar]
• Luz FC, Rocha MH, Lora EES, Venturini OJ, Andrade RV, Leme MMV, del Olmo OA. Технико-экономический анализ газификации твердых бытовых отходов для производства электроэнергии в Бразилии. Energy Convers Manag. 2015; 103: 321–337. DOI: 10.1016 / j.enconman.2015.06.074. [CrossRef] [Google Scholar]
• Ma C, Li B, Chen D, Wenga T., Ma W, Lin F, Chen G. Исследование обогащенного кислородом сжигания твердых бытовых отходов на выбросы дымовых газов и характеристики горения в завод по переработке отходов в энергию мощностью 8 МВт.Waste Manag. 2019; 96: 47–56. DOI: 10.1016 / j.wasman.2019.07.017. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Malav LC, Yadav KK, Gupta N, Kumar S, Sharma GK, Krishnan S, Rezania S, Kamyab H, Pham QB, Yadav S. Обзор твердых бытовых отходов как возобновляемые источники энергии для проекта по превращению отходов в энергию в Индии: текущая практика, проблемы и будущие возможности. J Clean Prod. 2020; 277: 123227. DOI: 10.1016 / j.jclepro.2020.12322. [CrossRef] [Google Scholar]
• Мартинес И., Граса Дж., Каллен М.С., Лопес Дж. М., Мурильо Р.Оптимизированное производство индивидуализированного синтез-газа из твердых бытовых отходов (ТБО) путем газификации с усиленной сорбцией. Chem Eng J. 2020; 401: 126067. DOI: 10.1016 / j.cej.2020.126067. [CrossRef] [Google Scholar]
• Masnadi MS, Grace JR, Bi XT, Ellis N, Lim CJ, Butler JW. Совместная паровая газификация биомассы и угля с улавливанием CO ₂ на месте. Энергия. 2015; 83: 326–336. DOI: 10.1016 / j.energy.2015.02.028. [CrossRef] [Google Scholar]
• Masnadi MS, Grace JR, Bi XT, Lim CJ, Ellis N, Li YH, Watkinson AP.От угля к возобновляемым источникам энергии: каталитические / синергетические эффекты при совместной газификации проса и угля с водяным паром в псевдоожиженном слое экспериментального масштаба. Возобновляемая энергия. 2015; 83: 918–930. DOI: 10.1016 / j.renene.2015.05.044. [CrossRef] [Google Scholar]
• Masnadi MS, Grace JR, Bi XT, Lim CJ, Ellis N, Li YH, Watkinson AP. Однотопливная паровая газификация проса и угля в кипящем псевдоожиженном слое: исчерпывающий параметрический справочник для исследования совместной газификации. Энергия. 2015; 80: 133–147.DOI: 10.1016 / j.energy.2014.11.054. [CrossRef] [Google Scholar]
• Moghadam RA, Yusup S, Uemura Y, Chin BLF, Lam HL, Al Shoaibi A. Производство синтез-газа из смеси скорлупы пальмовых ядер и полиэтиленовых отходов в процессе паровой каталитической совместной газификации в псевдоожиженном слое. Энергия. 2014; 75: 40–44. DOI: 10.1016 / j.energy.2014.04.062. [CrossRef] [Google Scholar]
• Моррис М., Вальдхайм Л. Рекуперация энергии из твердых топливных отходов с использованием передовых технологий газификации. Waste Manag. 1998. 18: 557–564. DOI: 10.1016 / S0956-053X (98) 00146-9. [CrossRef] [Google Scholar]
• Нанда С., Беррути Ф. (2020a) Технологии обращения с твердыми бытовыми отходами и захоронения: обзор. Environ Chem Lett In Press: 1–24. 10.1007 / s10311-020-01100-y
• Нанда С., Беррути Ф. (2020b) Термохимическая конверсия пластиковых отходов в топливо: обзор. Environ Chem Lett In Press: 1–26. 10.1007 / s10311-020-01094-7
• Násner AML, Lora EES, Palacio JCE, Rocha MH, Restrepo JC, Venturini OJ, Ratner A. Производство и газификация топлива из отходов (RDF) на пилотной установке, интегрированной с циклом Отто ДВС через Aspen plus ^TM моделирование: термодинамическая и экономическая целесообразность.Waste Manag. 2017; 69: 187–201. DOI: 10.1016 / j.wasman.2017.08.006. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Ng WC, You S, Ling R, Gin KY-H, Dai Y, Wang C-H. Совместная газификация древесной биомассы и куриного помета: производство синтез-газа, повторное использование биоугля и анализ рентабельности. Энергия. 2017; 139: 732–742. DOI: 10.1016 / j.energy.2017.07.165. [CrossRef] [Google Scholar]
• Низами А., Рехан М., Оуда ОК, Шахзад К., Садеф Ю., Икбал Т., Исмаил И.М. Аргумент в пользу развития технологий переработки отходов в энергию в Саудовской Аравии.Chem Eng Trans. 2015; 45: 337–342. DOI: 10.3303 / CET1545057. [CrossRef] [Google Scholar]
• Оуда ОК, Раза С., Низами А., Рехан М., Аль-Вакед Р., Коррес Н. Потенциал превращения отходов в энергию: пример Саудовской Аравии. Renew Sust Energy Rev.2016; 61: 328–340. DOI: 10.1016 / j.rser.2016.04.005. [CrossRef] [Google Scholar]
• Ouda OK, Raza SA, Al-Waked R, Al-Asad JF, Nizami A-S. Потенциал преобразования отходов в энергию в западной провинции Саудовской Аравии. J King Saud Univ Eng Sci. 2017; 29: 212–220. DOI: 10.1016 / j.jksues.2015.02.002. [CrossRef] [Google Scholar]
• Пандей С., Маурья Н., Гарг А. Оценка пробелов в жизнеспособности вариантов получения энергии из твердых бытовых отходов в Индии. Сингапур: Спрингер; 2019. [Google Scholar]
• Pedrazzi S, Santunione G, Minarelli A, Allesina G. Совместное производство энергии и биоугля в результате газификации городских зеленых отходов: модель, примененная на полигоне на севере Италии. Energy Convers Manag. 2019; 187: 274–282. DOI: 10.1016 / j.enconman.2019.03.049.[CrossRef] [Google Scholar]
• Пио Д., Тарелхо Л., Матос М. Характеристики газа, получаемого в процессе прямой газификации биомассы в автотермическом пилотном экспериментальном реакторе с псевдоожиженным слоем. Энергия. 2017; 120: 915–928. DOI: 10.1016 / j.energy.2016.11.145. [CrossRef] [Google Scholar]
• Пио Д., Тарелхо Л., Таварес А., Матос М., Сильва В. Совместная газификация отработанного топлива и биомассы в пилотном реакторе с барботажным псевдоожиженным слоем. Energy Convers Manage. 2020; 206: 112476. DOI: 10.1016 / j.enconman.2020.112476. [CrossRef] [Google Scholar]
• Поршнов Д., Озолс В., Ансоне-Бертина Л., Бурлаков Дж., Клавиньш М. Исследование термического разложения основных компонентов топлива из отходов. Энергетические процедуры. 2018; 147: 48–53. DOI: 10.1016 / j.egypro.2018.07.032. [CrossRef] [Google Scholar]
• Путро Ф.А., Праноло С.Х., Валуйо Дж., Сетяван А. Термодинамическое исследование газификации скорлупы ядра пальмы для нагрева заполнителей на асфальтосмесительной установке. Int J Renew Energy Dev. 2020; 9: 311–317. DOI: 10.14710 / ijred.9.2.311-317. [CrossRef] [Google Scholar]
• Rahma FN, Tamzysi C, Hidayat A, Adnan MA. Исследование влияния технологических параметров на газификацию твердых бытовых отходов с улавливанием CO ₂ с помощью моделирования процесса. Int J Renew Energy Dev. 2021; 10 (1): 1–10. DOI: 10.14710 / ijred.2021.31982. [CrossRef] [Google Scholar]
• Рамос А., Монтейро Э., Сильва В., Рубоа А. Совместная газификация и последние разработки в области преобразования отходов в энергию: обзор. Обновите Sust Energy Rev.2018; 81: 380–398. DOI: 10.1016 / j.rser.2017.07.025. [CrossRef] [Google Scholar]
• Родригес Ф., Джукес И. Цементная промышленность: устойчивость, проблемы и перспективы. Environ Chem Lett. 2011; 9: 151–166. DOI: 10.1007 / s10311-010-0302-2. [CrossRef] [Google Scholar]
• Саиди М., Гохари М.Х., Рамезани А.Т. Производство водорода в результате газификации отходов с последующей мембранной фильтрацией: обзор. Environ Chem Lett. 2020; 18: 1529–1556. DOI: 10.1007 / s10311-020-01030-9. [CrossRef] [Google Scholar]
• Салкуе Ю.К., Сэвилл Б.А., Маклин Х.Л.Технико-экономический анализ и оценка жизненного цикла производства водорода из различных процессов газификации биомассы. Int J Hydrog Energy. 2018; 43: 9514–9528. DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2018.04.024. [CrossRef] [Google Scholar]
• Сан-Мигель Дж., Домингес М., Эрнандес М., Санс-Перес Ф. Характеристика и потенциальное применение твердых частиц, производимых на установке газификации биомассы. Биомасса Биоэнергетика. 2012; 47: 134–144. DOI: 10.1016 / j.biombioe.2012.09.049. [CrossRef] [Google Scholar]
• Sandhu K, Burton P, Dedekorkut-Howes A.Между ажиотажем и правдивостью; приватизация управления твердыми бытовыми отходами и ее влияние на неформальный сектор отходов. Управление отходами. 2017; 59: 545–556. DOI: 10.1016 / j.wasman.2016.10.012. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Сансанивал С., Пал К., Розен М., Тьяги С. Последние достижения в развитии технологии газификации биомассы: всесторонний обзор. Renew Sust Energy Rev.2017; 72: 363–384. DOI: 10.1016 / j.rser.2017.01.038. [CrossRef] [Google Scholar]
• Sarkodie SA, Owusu PA (2020) Влияние пандемии COVID-19 на управление отходами.Environ Dev Sustain В прессе: 1–10. 10.1007 / s10668-020-00956-y [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
• Седжани М., Пуччини М., Раджио Г., Витоло С. Влияние содержания осадка сточных вод на качество газа и твердые остатки, образующиеся в результате когазификации в восходящем газификаторе. Waste Manag. 2012; 32: 1826–1834. DOI: 10.1016 / j.wasman.2012.04.018. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Sequeira R (2019) Спустя почти 45 лет предприятие по восстановлению ресурсов продолжает адаптироваться к растущим вызовам. https: //www.amestrib.ru / news / 201
/ после почти 45-летнего-восстановления-ресурса-завода-продолжает-адаптироваться-к-растущим-вызовам. На 17 октября 2020 г. Chem Eng Trans. 2016; 52: 781–786. DOI: 10.3303 / CET1652131. [CrossRef] [Google Scholar]
• Шахбаз М., Аль-Ансари Т., Инайят М., Сулейман С.А., Партасарати П., Маккей Г. Критический обзор влияния параметров процесса при каталитической совместной газификации: текущие характеристики и проблемы для будущий проспект.Renew Sust Energy Rev.2020; 134: 110382. DOI: 10.1016 / j.rser.2020.110382. [CrossRef] [Google Scholar]
• Шен Й, Фу Я. Усовершенствования процесса риформинга гудрона in situ и ex situ с использованием катализаторов из биоугля для производства чистой энергии. Устойчивое энергетическое топливо. 2018; 2: 326–344. DOI: 10.1039 / C7SE00553A. [CrossRef] [Google Scholar]
• Сингх Р., Сингх С., Балванши Дж. Удаление смол из добывающего газа: обзор. Res J Eng Sci. 2014; 3: 16–22. [Google Scholar]
• Sittisun P, Tippayawong N, Shimpalee S.Газификация гранулированных остатков кукурузы обогащенным кислородом воздухом и паром. Int J Renew Energy Dev. 2019; 8: 215–224. DOI: 10.14710 / ijred.8.3.215-224. [CrossRef] [Google Scholar]
• Slater D (2020) Топливо, полученное из отходов, может снизить зависимость от ископаемого топлива, сообщает Interwaste. https://www.engineeringnews.co.za/article/waste-deved-fuels-viable-to-reduce-reliance-on-fossil-fuels-says-interwaste-2020-06-03/rep_id:4136. По состоянию на 9 октября 2020 г.
• Smidt E, Meissl K, Tintner J, Ottner F.Влияние количественного определения карбонатов в золе мусоросжигательной установки для сжигания твердых бытовых отходов: оценка различных методов. Environ Chem Lett. 2010. 8: 217–222. DOI: 10.1007 / s10311-009-0209-у. [CrossRef] [Google Scholar]
• Srisaeng N, Tippayawong N, Tippayawong KY. Энергетическая и экономическая целесообразность использования RDF для электростанции для местного муниципалитета Таиланда. Энергетические процедуры. 2017; 110: 115–120. DOI: 10.1016 / j.egypro.2017.03.115. [CrossRef] [Google Scholar]
• Stahel WR. Круговая экономика.Природа. 2016; 531: 435–438. DOI: 10.1038 / 531435a. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Statista (2018) Образование твердых бытовых отходов во всем мире в 2017 г. по выбранным странам (в миллионах метрических тонн). https://www.statista.com/statistics/

  9/global-generation-of-municipal-solid-waste-by-country/. По состоянию на 10 ноября 2020 г.

• Statista (2020) Прогнозируемое образование твердых бытовых отходов во всем мире с 2016 по 2050 г. https://www.statista.com/statistics/5/global-generation-of-municipal-solid-waste-forecast/ .По состоянию на 2 октября 2020 г.
• Su MH, Azwar E, Ya Y, Sonne C, Yek PNY, Liew RK, Cheng CK, Show PL, Lam SS. Одновременное удаление токсичного аммиака и выращивание салата в аквапонической системе с использованием микроволнового пиролиза biochar. J Hazard Mater. 2020; 396: 122610. DOI: 10.1016 / j.jhazmat.2020.122610. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Тунман Х., Густавссон К., Ларссон А., Гуннарссон И., Тенгберг Ф. Экономическая оценка передового производства биотоплива путем газификации с использованием данных о затратах с завода GoBiGas.Energy Sci Eng. 2019; 7: 217–229. DOI: 10.1002 / ese3.271. [CrossRef] [Google Scholar]
• Tong S, Sun Y, Li X, Hu Z, Worasuwannarakc N, Liu H, Hu H, Luo G, Yao H. Торрефикация отходов биомассы под давлением газа: совместная газификация газа- сжатая торрефицированная биомасса с углем. Биоресур Технол. 2020; 321: 124505. DOI: 10.1016 / j.biortech.2020.124505. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Tursun Y, Xu S, Wang C, Xiao Y, Wang G. Совместная газификация биомассы и угля паром в разделенных реакторах.Fuel Process Technol. 2016; 141: 61–67. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2015.06.046. [CrossRef] [Google Scholar]
• Vecchione L, Moneti M, Di Carlo A, Savuto E, Pallozzi V, Carlini M, Boubaker K, Longo L, Colantoni A. Паровая газификация древесной биомассы в газогенераторе с псевдоожиженным слоем биокаталитической системы: разработка и проверка модели с использованием эксперимента и схемы разложения полиномов Бубакера (BPES) Int J Renew Energy Dev. 2015. 4 (2): 143–152. DOI: 10.14710 / ijred.4.2.143-152. [CrossRef] [Google Scholar]
• Ван Махари В.А., Пенг В., Нам В.Л., Ян Х., Ли XY, Ли Ю.К., Лью Р.К., Ма Н.Л., Мохаммад А., Сонне С., Ван Ле Кью, Шоу PL, Чен У.Х., Лам СС.Обзор повышения ценности вешенки и отходов, образующихся при выращивании грибов. J Hazard Mater. 2020; 400: 123156. DOI: 10.1016 / j.jhazmat.2020.123156. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Верле С. Влияние свойств сырья и рабочих условий на газификацию осадка сточных вод в газификаторе с неподвижным слоем. Waste Manag Res. 2014; 32: 954–960. DOI: 10.1177 / 0734242X14535654. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Сяо Х, Мэн Х, Ле Д.Д., Такарада Т. Двухступенчатая паровая газификация отработанной биомассы в псевдоожиженном слое при низкой температуре: параметрические исследования и оптимизация производительности.Биоресур Технол. 2011; 102: 1975–1981. DOI: 10.1016 / j.biortech.2010.09.016. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Xu Q (2013) Исследование характеристик совместной газификации биомассы и угля в газификаторах с псевдоожиженным слоем. Диссертация, Кентерберийский университет
• Ю С., Ван В., Дай Й, Тонг Ю. В., Ван Ч. Сравнение совместной газификации осадка сточных вод и пищевых отходов и анализ рентабельности схем обработки отходов на основе газификации и сжигания. Биоресур Технол.2016; 218: 595–605. DOI: 10.1016 / j.biortech.2016.07.017. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Yucel O, Hastaoglu MA. Кинетическое моделирование газогенератора с нисходящим потоком. Fuel Process Technol. 2016; 144: 145–154. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2015.12.023. [CrossRef] [Google Scholar]
• Zaini IN, Gomez-Rueda Y, López CG, Ratnasari DK, Helsen L, Pretz T., Jönsson PG, Yang W. Производство синтез-газа, обогащенного H _{2, из отходов свалки с помощью пара совместная газификация с biochar.Энергия. 2020; 207: 118208. DOI: 10.1016 / j.energy.2020.118208. [CrossRef] [Google Scholar]}
• Zhang J, Hou J, Feng Z, Zeng Q, Song Q, Guan S, Zhang Z, Li Z. Надежное моделирование, анализ и оптимизация совместной газификации унесенного потока нефтяного кокса с углем с использованием комбинированный дизайн массива. Int J Hydrog Energy. 2020; 45: 294–308. DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2019.10.153. [CrossRef] [Google Scholar]
• Zhu HL, Zhang YS, Materazzi M, Aranda G, Brett DJ, Shearing PR, Manos G. Совместная газификация древесины бука и полиэтилена в реакторе с псевдоожиженным слоем.Fuel Process Technol. 2019; 190: 29–37. DOI: 10.1016 / j.fuproc.2019.03.010. [CrossRef] [Google Scholar]

Обзор технологий многоступенчатой ​​газификации древесной биомассы

Границы | Газификация пеллет Miscanthus x giganteus в экспериментальной установке с неподвижным слоем

Введение

Биомасса — это низкоуглеродный ресурс, который находит все более широкое применение вместо ископаемого топлива как для получения энергии, так и для производства химикатов.Предлагая ряд преимуществ перед другими возобновляемыми источниками энергии, такими как энергия ветра и солнца, биомасса может храниться и поставляться по запросу. Существуют различные способы термохимического преобразования биомассы. В настоящее время предпочтение отдается прямому сжиганию или совместному сжиганию лигноцеллюлозного сырья отчасти из-за меньших капитальных вложений, требуемых при использовании существующих установок, а также из-за кажущейся простоты эксплуатации (Xue et al., 2014). Газификация является весьма многообещающей альтернативой прямому сжиганию и, как было показано, имеет высокую энергоэффективность и улучшенные экологические характеристики (Kirkels and Verbong, 2011; Pereira et al., 2012; Xue et al., 2014). У него есть дополнительный потенциал для применения в химической промышленности и производстве топлива (Kirkels and Verbong, 2011). Газификация включает преобразование твердого топлива в газ путем частичного окисления при повышенных температурах (обычно от 750 до 1000 ° C). Основными компонентами этого газа, обычно называемыми «генераторным газом», являются CO, H ₂ , CH ₄ , N ₂ и CO ₂ (Kuo et al., 2014; Xue et al., 2014). Генераторный газ можно либо непосредственно сжигать, либо подвергать дальнейшей модернизации для производства химикатов и топлива.На состав газа влияют несколько факторов, включая тип используемого сырья биомассы, тип используемого газификатора, газифицирующий агент, время пребывания, а также температуру процесса (Heidenreich and Foscolo, 2015). Промышленный газ содержит примеси, такие как смолы, твердые частицы, соединения азота и серы (Galindo et al., 2014). Тар специально вводит сложные технические препятствия, и его устранение или сокращение — очень активная тема для изучения (Li and Suzuki, 2009). Поскольку технология газификации может быть очень гибкой с точки зрения исходных материалов (Heidenreich and Foscolo, 2015), она рассматривается как прекрасная возможность использовать больше местных видов топлива (Erlich and Fransson, 2011).В Европе широко культивируются энергетические культуры биомассы (Xue et al., 2014) и включают такие виды, как Salix viminalis, Miscanthus x giganteus ( Mxgig ) и Andropogon Gerardi (Smolinski et al., 2010). Многолетние травы имеют высокий потенциал роста в Центральной Европе (van Dam et al., 2007; Xue et al., 2014). Mxgig , многолетняя трава, обладает некоторыми ценными преимуществами, включая простоту выращивания и сбора урожая, отличные урожаи и относительно высокую теплотворную способность (ок.17 кДж / кг по сухому веществу; Khelfa et al., 2009). В исследовании европейского мискантуса Hodgson et al. (Hodgson et al., 2010) показали, что Mxgig имеет высокое содержание лигнина по сравнению с другими культурами биомассы, что является преимуществом для термохимического преобразования из-за более высокого содержания энергии по сравнению с целлюлозой и гемицеллюлозами (Demirbaş, 1997; Friedl et al. al., 2005; Hodgson et al., 2011). Mxgig также показал низкое содержание минералов и высокую эффективность связывания углерода над и под землей (Xue et al., 2014). На сегодняшний день большинство исследований газификации мискантуса было выполнено на небольших реакторах лабораторного масштаба, и авторы смогли найти мало информации о пилотных работах в реакторах с неподвижным слоем слоя, хотя пригодность этого топлива в качестве сырья для газификации должна зависеть от на пилотных испытаниях (Simone et al., 2012). Кроме того, моделирование термодинамического равновесия — это простой способ прогнозирования состава газа для различного сырья, используемого в данном газогенераторе. Результаты таких моделей оказались точными (Pandey et al., 2013). В литературе существуют различные модели термодинамического равновесия, однако они также были ограничены в связи с небольшими экспериментальными данными лабораторного масштаба (Schuster et al., 2001; Zainal et al., 2001; Altafini et al., 2003; Ramanan). et al., 2008; Pandey et al., 2013). Следовательно, необходимо определить, могут ли такие кинетические модели точно предсказать конверсию, если они основаны на данных экспериментального масштаба для условий, сопоставимых с реальными приложениями промышленного масштаба.

В этой публикации представлены экспериментальные исследования газификации с неподвижным слоем для Mxgig , в частности, изучается влияние температуры на качество газа.Упрощенная конструкция газификатора облегчает дальнейшее промышленное масштабирование. Представленная работа также включает моделирование термодинамического равновесия процесса газификации в пилотном масштабе для определения успеха прогноза на основе данных в пилотном масштабе и выявления любых проблем или точек расхождения с экспериментальными данными и аналогичными моделями, применяемыми в экспериментах в лабораторном масштабе.

Экспериментальный

Сырье

Pure Mxgig (из Польши, предоставлено Energene Sp.z o.o.) пеллеты. Их размер составлял от 6 мм в ширину до 10–30 мм в длину. Предварительный анализ этих гранул был проведен в соответствии с британскими стандартами BS EN 14774-1: 2009, BS EN 15148: 2009 и BS EN 14775: 2009. Предварительный и окончательный анализы этого топлива показаны в таблице 1. Гранулы характеризуются низким содержанием золы, влаги, азота и серы, что делает их хорошими кандидатами для газификации (Kallis et al., 2013).

Таблица 1 .Приближенный и окончательный анализ мискантус х гигантеус пеллет.

Опытная установка газификации

Реактор VT1, расположенный в Центре энергетических исследований Технического университета Остравы в Чешской Республике, был построен в 2007 году. Это блок мощностью 100 кВт, способный газифицировать биомассу и альтернативные виды топлива. Реактор автотермической газификации с неподвижным слоем работал в условиях низкого пониженного давления, создаваемого воздушным вентилятором, и мог использовать как гранулы, так и стружку.Температуру эксплуатации можно регулировать от 750 ° C до 1000 ° C. Агрегат использует воздух в качестве газифицирующего агента и может дополнительно обогащаться паром или кислородом. Количество добавленного воздуха было измерено расходомером TIESTO и не было предварительно нагрето, хотя предварительный нагрев газифицирующего агента увеличивает эффективность и стабилизирует процесс. Топливный бак с верхней загрузкой имеет вместимость 0,7 м ² . Топливо в реактор доставляли по двум винтовым конвейерам. Топливо подавалось постоянно с переменным расходом, что обеспечивало режим непрерывной работы и стабильный состав газа.Системы автоматического управления регулируют количество топлива, доставляемого в реактор, в зависимости от заданной температуры газификации, при этом доставляется больше топлива, если температура падает. Четыре форсунки, установленные по окружности, позволяли равномерно распределять газифицирующий агент, достигающий слоя реактора, обеспечивая однородное температурное поле. Циклон отделял более крупные частицы пыли и древесный уголь от горячего газа. Газ охлаждали двумя теплообменниками до 150 ° C. На Рисунке 1 показаны как трехмерные, так и двухмерные изображения установки газификации.Конечные дымовые газы, покидающие камеру сгорания, имели температуру около 900 ° C (блок 1 на Рисунке 1).

Рисунок 1. (A) 3D-схема (B) 2D-схема пилотного газификатора в Центре энергетических исследований (1, камера сгорания; 2, охладители; 3, циклоны; 4, вентилятор; 5 — зольный бункер; 6 — реактор; 7 — топливный бак).

Установлены три точки отбора проб; один для газа, один для штрафов и один для смол. Образцы газа отбирались после вентилятора, а образцы смол и твердых частиц отбирались после реактора.

Таблетки вводились в реактор через два шнековых питателя, как показано на рис. 2. Первый шнековый питатель имеет длину 2 м и транспортирует топливо горизонтально из топливного бака в нижнюю часть реактора. Второй шнековый питатель имеет длину 0,5 м и транспортирует гранулы вверх в газификатор, образуя топливный слой гранул, лежащих на решетке, где протекали реакции газификации. Этот слой имел высоту около 30 см и диаметр 28 см. Оба шнековых питателя имеют диаметр 15 см.Камера газификации имеет высоту 0,3 м и диаметр 0,28 м. Используемые скорости подачи топлива составляли 26,6, 17,2 и 13,1 кг / ч для температур газификации 950, 850 и 750 ° C соответственно.

Рисунок 2 . Система подачи пеллет и камера газификации.

Реактор изолирован 5 см внутреннего жаропрочного бетона и еще 40 см стекловолокном. В процессе газификации температура на внешних поверхностях оставалась на уровне 50 ° C или ниже.

Анализ газа онлайн

После охлаждения горючие вещества в газе (CO, CH ₄ , C ₂ H ₆ , C ₂ H ₄ , C ₂ H ₂ , бензол и др. C _x H _y ) измеряли с помощью многокомпонентного анализатора GASMET FTIR (модель XC4000).Фильтр, установленный в трубопроводе, использовался для очистки газа и удаления твердых частиц. Газ подавали в анализатор после разбавления азотом (газ 1:50: N ₂ ). Данные записывались с интервалом в 1 мин. Перед экспериментальным анализом система FTIR была откалибрована с использованием азота.

CO _{2 Концентрации} были измерены с помощью газоанализатора Servomex IR Gas Analyzer PA 404. Анализатор работал в диапазоне от 0 до 25% CO ₂ и откалиброван по двум точкам: первая — 0%, вторая — 10% CO ₂ .

Концентрация кислорода в газе, используемом для преобразования газовых составов, была измерена с помощью анализатора PMA 30 AFRISO, который имеет диапазон 0–30% O ₂ . Для калибровки прибора использовались две точки: одна на 0%, а вторая на 21% O ₂ . Образцы были собраны при четырех различных температурах и отправлены на анализ в Нанотехнологический центр VSB Технического университета Остравы для определения концентраций H ₂ .

Измерение твердых частиц, температуры и расхода газа

Твердые частицы в добываемом газе были измерены в соответствии со стандартом ISO 9096.Метод измерения основан на изокинетической пробе, взятой из газопровода. Для определения концентрации пыли был установлен измерительный зонд, который затем был подключен к короткому шлангу, прикрепленному к электрическому фильтру твердых частиц, который отделяет пыль от газа. Использовался фильтр из стеклянного микроволокна производства Munktell. Затем газ подавали в конденсатор для анализа влажности. На выходе из конденсатора газ был сухим и имел комнатную температуру. В проведенных экспериментах в трубопроводе было пониженное давление до 5 кПа.Давление измерялось датчиками давления от BD | SENSORS. Температуры регистрировались термопарами К-типа, прикрепленными к регистраторам данных. После завершения температурного сегмента фильтр взвешивали, чтобы определить количество собранных твердых частиц. Концентрации твердых частиц регистрировались как отношение уловленной пыли к собранному газу. На рисунке 3 показана схема установки для улавливания твердых частиц.

Рисунок 3 . Схема улавливания твердых частиц: 1.Трубка Прандтля, 2. Термопара, 3. Манометр для измерения статического давления, 4. Манометр для измерения перепада давления, 5. Сопловые пробоотборные зонды, 6. Пробоотборный зонд, 7. Нагревательный фильтр, 8. Лабораторная лампа, 9. Измерение веса, 10. Манометр атмосферного давления, 11. Модуль сбора данных, 12. ПК для записи данных, 13. Термопара для измерения температуры окружающей среды, 14. Термопара, 15. Конденсатор, 16. Термопара, выходящая из конденсатора, 17. Фильтр для защиты насоса. 18. Манометр для измерения статического давления на конденсаторе, 19.Апертура, 20. Манометр для измерения расхода, 21. Манометр за апертурой, 22. Вакуумный насос, 23. Преобразователь частоты.

Измерение смол

Содержание смол в генераторном газе было определено в соответствии с CEN / TS 15439: 2006, Газификация биомассы — Смола и твердые частицы в продуктивных газах — отбор и анализ проб. Газ направлялся в фильтр с электрическим подогревом со стекловолоконной мембраной. Затем были отделены смолы и твердые частицы, собранные на фильтре. Синтез-газ пропускали через баллоны с импинджером, наполненные изопропанолом для абсорбции смолы.Все неотапливаемые части на пути отбора проб газа сделаны из стекла или тефлона, чтобы свести к минимуму адсорбцию смолы на стенках измерительного прибора. Последний импинджер присоединяли к сушильной колонке (через силиконовую трубку), заполненной силикагелем, а затем к насосу для регулирования потока. Количество измеряемого газа измерялось газометром G4.

После завершения отбора проб газа фильтр переносили в контейнер для проб. Все стеклянные или тефлоновые части измерительного устройства были промыты изопропанолом и этот раствор смолистого изопропанола собрали.Концентрацию смолы определяли на приборе Zymark при 60 ° C и объеме ~ 5 мл.

Концентрация смол в фильтрах определялась помещением каждого фильтра в экстракционный патрон и сушкой в ​​течение 6 ч при 105 ° C. После охлаждения в эксикаторе регистрировали вес образца. Образец экстрагировали дихлорметаном (DCM, CH ₂ Cl ₂ ) в течение 6 часов, после чего образец сушили, охлаждали и взвешивали.

В конечном итоге экстракт фильтров и импинджерные растворы помещали в роторный испаритель (RVO), работающий при 60 ° C, для удаления спирта при промывке N ₂ в течение 30 минут.Затем образцы сушили в течение 2 ч при 50 ° C, давали остыть и взвешивали.

Концентрация смолы рассчитывалась как отношение извлеченного количества смолы к количеству полученного пробы газа.

На рисунке 4 показана схема устройства, используемого для определения концентрации смолы.

Рисунок 4 . Схема сборки гудрона.

Экспериментальная матрица

Mxgig был газифицирован, и процесс контролировали при трех температурах 750, 850 и 950 ° C.Средой газификации был воздух без предварительного нагрева. Рабочие параметры, включая температуру и давление, а также состав и качество газа, твердых частиц и смол, контролировались повсюду.

Результаты и обсуждение

Температурные профили

В начале эксперимента установка была нагрета до 1000 ° C. Как только эта температура была достигнута, в реактор добавляли топливо, образуя однородный слой, проверяемый через смотровое стекло, и начинались первые эндотермические реакции.Через несколько минут температура газификации стабилизировалась и поддерживалась ± 30 ° С в течение 1–2 ч. Температура газификации поддерживается за счет изменения скорости подачи топлива. Результаты показали, что удовлетворительная стабильность процесса была получена в двух областях с более высокими температурами газификации (850 и 950 ° C). Было замечено, что стабильность процесса в этом пилотном реакторе была нарушена при температурах ниже 800 ° C. Вероятно, это было связано с увеличением объемной плотности слоя при более низких температурах газификации, как описано Teixeira et al.(2014). Повышенная объемная плотность слоя ограничивает поток газа в реакторе и влияет на температурный профиль (Susastriawan et al., 2017).

Состав газа

На рис. 5 показаны усредненные составы газов для трех выбранных температурных зон, полученные на основе анализа FTIR. Составы рассчитывались исходя из предположения, что в газе отсутствует O ₂ . Также показано время отбора проб смолы.

Рисунок 5 . Контроль состава газа и время отбора проб газа, гудрона.

Из уровней CO и CO ₂ видно, что процесс был стабильным для двух зон с более высокими температурами, 950 и 850 ° C, в то время как большие колебания этих газов при более низких температурах демонстрируют более низкую стабильность системы. . Пониженная стабильность при 750 ° C, как было отмечено скачком концентрации CO и падением CH ₄ , вероятно, была связана с уменьшением теплового потока через длину реактора. Неравномерный температурный профиль наблюдался в области 750 ° C и привел к отсутствию стабильности в составе добывающего газа, как это видно на b.Концентрация CO будет иметь значительное влияние на теплотворную способность газа.

Результаты по общему составу газа показаны на Рисунке 6 (а также в дополнительном материале). Также включены значения теплотворной способности (LHV), которые были рассчитаны для регионов, когда реактор считался стабильным. Время отбора проб газа было относительно коротким, и во избежание ошибок в окончательных результатах пробы газа отбирались четыре раза (четыре раза) при каждой температуре газификации.Значения от каждого повторения были усреднены. Сравнение концентраций отдельных видов, измеренных онлайн и офлайн, показало хорошее совпадение.

Рисунок 6 . Средние составы газов в трех исследованных температурных областях.

Сравнение теплотворной способности газов, полученных при трех различных температурах, показало, что по мере падения температуры слоя наблюдается увеличение CV. Это свидетельствовало о регулярности самого процесса газификации независимо от выбранной рабочей температуры.

Скорость газификации существенно влияет на экономику процесса. Скорость газификации, то есть процентное соотношение энергии подаваемого топлива, преобразованной в химическую энергию в произведенных газах, составляло 60% при 950 ° C, 74% при 850 ° C и 65% при 750 ° C. Типичный КПД для этого типа реактора составляет от 80 до 90%. Достигаемое в этом случае снижение эффективности связано с использованием холодного воздуха для газификации. В коммерческих помещениях воздух следует предварительно подогревать. Тепловая эффективность также может быть увеличена за счет улучшения изоляции реактора и газопроводов, особенно в направлении дна камеры, где расположено зеркало.

Концентрация смол

смол, образовавшихся в процессе газификации, отбирали несколько раз при каждой из трех выбранных температур. Летучие вещества, выделяемые в зоне пиролиза реактора, являются основным источником смолы в генераторном газе. Свойства смол (концентрация и состав) зависят от нескольких параметров, включая скорость нагрева, а также температуру и время пребывания в горячей секции реактора (Bhavanam and Sastry, 2011). Количество смолы, содержащейся в газе, также сильно зависит от влажности твердого топлива.В таблице 2 перечислены концентрации смол, собранные при 950, 850, 750 ° C соответственно.

Таблица 2 . Смола собиралась при 950, 850 и 750 ° C.

Предыдущие исследования Fagbemi et al. показали, что выход гудрона при газификации сначала увеличивается при повышении температуры до 600 ° C, а затем снижается, когда температура продолжает повышаться (Fagbemi et al., 2001). Аналогичная картина постепенного роста и падения выхода смол наблюдалась в этом пилотном исследовании. Однако это изменение выхода смолы произошло, когда температура приближалась к 900 ° C, а не к 600 ° C, о которых сообщалось в лабораторных исследованиях.Уровни смол выросли с 2,593 мг · мН-3 при 750 ° C до почти двойного (5,124 мг · мН-3) при 850 ° C, а затем снизились до 2310 мг · мН-3 при 950 ° C. Наблюдаемое снижение выхода смолы, вероятно, связано с растрескиванием смолы при таких повышенных температурах.

Моделирование термодинамического равновесия

Любой алгоритм аппроксимации газовых составов продуктов газификации в нисходящем потоке должен основываться на химическом равновесии между различными реакционными частицами. При рассмотрении химического равновесия обязательно делается несколько предположений.Они включают бесконечное время пребывания, так что продукты пиролиза сгорают и достигают термодинамического равновесия в зоне реакции перед выходом из газогенератора. Кроме того, продукты не содержат смол и, как предполагается, ведут себя как идеальные газы и включают только H ₂ , CO, CO ₂ , CH ₄ и N ₂ (Zainal et al., 2001; Altafini et al. , 2003). Данные равновесия можно использовать для описания и изучения наиболее важных параметров, влияющих на процесс газификации (Schuster et al., 2001; Зайнал и др., 2001). На основе элементного анализа гранул Mxgig , представленного в таблице 1, можно оценить молекулярную массу топлива. Процентное содержание C, H, N, S, O можно преобразовать в моль, которые затем можно суммировать, получив молекулярную массу 23,6406 гмоль ^-1 для гранулированного топлива и молекулярную формулу C ₁ H _1,4009 O _0,6316 N _0,00518 S _0,00125 . Получив молекулярную формулу и массу топлива, следует также принять следующую общую реакцию конверсии:

, где W — молярное количество воды, присутствующей на моль топлива в соответствии с коэффициентом эквивалентности, m — молярное количество воздуха, используемого при стехиометрической газификации, а от X ₁ до X ₇ — константы равновесия для реакции конверсии. На основе уравнения (1) можно рассчитать ряд мольных балансов.

Баланс углерода (при условии, что в топливе содержится один моль углерода):

Водородный баланс:

Кислородный баланс:

Баланс серы:

Баланс азота:

Для определения констант равновесия, описанных в уравнении (1), необходимо полагаться на следующие промежуточные реакции, происходящие во время газификации (Schuster et al., 2001; Ramanan et al., 2008):

На основании мольных долей или парциальных давлений газообразных продуктов и реагентов константы скорости реакции рассчитываются следующим образом:

Образование метана

Реакция конверсии водяного газа

Уравнение (12) выполняется с незначительной скоростью по сравнению с уравнением (11). Следовательно, при вычислении константы равновесия третьей реакции учитывается только уравнение (11).

Разложение метана

Метан, образующийся в процессе газификации при высоких температурах, эндотермически реагирует с образующимися парами воды и разлагается на CO, CO ₂ и H ₂ . Следовательно, содержание метана уменьшается с повышением температуры (Ramanan et al., 2008).

Согласно функции Гиббса (ΔGT °) при постоянном давлении 1 атм константа равновесия является функцией только температуры (Perry and Green, 1984).

Где R — универсальная газовая постоянная, T — температура в Кельвинах, а:

Где Δgf °, разновидность — функция Гиббса образования при 1 атм и:

Где значения a, b, c, d, e, f и g являются константами, а hf ° — теплотой образования. Эти значения представлены для CO, CO ₂ , H ₂ O, CH ₄ в Синтетическое топливо (Probstein and Hicks, 2006).

ΔGT ° было рассчитано для уравнений (9–11) в соответствии с уравнениями (17,18) с использованием значений из (Probstein and Hicks, 2006). Это было сделано для трех соответствующих температур 750, 850 и 950 ° C (т. Е. 1023, 1123 и 1223 Кельвина).

Согласно Справочнику инженера-химика Перри (Perry and Green, 1984), зависимость Δ G ^o от температуры также может быть описана как:

Где Δ H ^o — это изменение энтальпии каждой реакции от стандартной температуры до одной из трех соответствующих температур 1023, 1123 и 1223 Кельвина.

Перестановка уравнений (16,19) дает:

Где I — постоянная интегрирования. Энтальпии можно найти согласно следующему выражению (Perry and Green, 1984):

Где J — константа, а A – D — теплоемкости для различных видов газа (Δ означает продукты-реагенты). Подставляя уравнение (21) в уравнение (20), получаем:

Следовательно:

Уравнения (22,23) можно использовать, чтобы найти константу равновесия для любой реакции при известном T.

Таким образом, значения констант равновесия для трех основных промежуточных реакций газификации представлены в таблице 3A.

Таблица 3A . Результаты модели: значения констант равновесия.

В конечном счете, на основе уравнений молярного баланса и значений констант равновесия все значения коэффициентов реакции газификации из уравнения (1) могут быть рассчитаны и перечислены в таблице 3B.

Таблица 3B . Результаты модели: значения коэффициента реакции.

Модель равновесия, описанная Zainal et al. (Zainal et al., 2001) и используется в таких работах, как Koroneos et al. (Koroneos and Lykidou, 2011) был использован для расчета газового состава продукта газификации Mxgig в пилотном реакторе в Остраве. Сравнение между значениями, предсказанными моделью, и значениями, полученными экспериментально, показано на рисунке 7.

Рисунок 7 . Экспериментальные и прогнозируемые составы газов в продуктах в зависимости от температуры.

Несмотря на многие допущения, сделанные при формировании модели, такие как отсутствие смолы в продуктах, результаты, предсказанные моделью, и результаты, полученные экспериментально, близко согласуются с% отклонением при каждой из трех температур, в худшем случае при поиске. при CO, не превышающем 8,1%, как показано в таблице 4. Это важно для демонстрации того, что простые модели равновесия могут быть использованы для успешного прогнозирования газового состава продукта не только для лабораторных данных, но также и. в пилотных сценариях.

Таблица 4 . Полученные экспериментально и смоделированные газы-продукты были получены при трех выбранных температурах.

Выводы

Экспериментальные исследования газификации с неподвижным слоем были выполнены с использованием многообещающего генотипа мискантуса ( Mxgig ). Моделирование термодинамического равновесия использовалось, чтобы определить, можно ли использовать простые и точные в лабораторном масштабе кинетические модели для прогнозирования экспериментальных условий конверсии, сравнимых с реальными промышленными приложениями.Были рассмотрены три температуры (750, 850, 950 ° C), чтобы определить влияние температуры на качество газа и выход смол. Результаты показали, что:

• Гранулированный Mxgig хорошо зарекомендовал себя в пилотном газогенераторе с неподвижным слоем.

• Удовлетворительная стабильность процесса была достигнута при 800 ° C или выше, с максимальной теплотой сгорания продуктовых газов около 850 ° C и в среднем 5,2 (МДж · м ⁻³ ).

• Урожайность смолы в пилотном масштабе следовала моделям, наблюдаемым в более мелких единицах.Постепенное увеличение пропорционально повышению температуры (с 2,255 мг · мН-3 при 750 ° C для влажного газа до 4,419 мг · мН-3 при 850 ° C) с последующим снижением при повышении температуры выше 900 ° C (1,993 мг · мН-3). мН-3 при 950 ° C для влажного газа).

• Моделирование термодинамического равновесия действительно может быть успешно применено к экспериментальным данным газификации биомассы. Прогнозируемые значения состава газа полностью согласуются с экспериментальными данными и в худшем случае (для CO) не отклоняются более чем на 8,1 процентных пункта.

Это исследование показало газификацию Mxgig в реакторе мощностью 100 кВт. Влияние трех температур на состав газа и выход гудрона было изучено для комбинации этого типа топлива и реактора. Прогнозируемые составы газов, рассчитанные с использованием простой модели термодинамического равновесия, сравнивались с экспериментальными значениями для определения эффективности такого подхода.

Авторские взносы

MM и AS внесли равный вклад в эту работу.JN, MD провели экспериментальные работы, а AS, MM — анализ данных и моделирование равновесия. Все соавторы помогали в написании статьи, а JG критически отредактировал работу.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Эта работа в основном поддержана Energene Sp.z o.o., бюджет отдела исследований и разработок и в рамках проекта CZ.1.05 / 2.1.00 / 19.0389: Развитие исследовательской инфраструктуры CENET. Авторы также выражают признательность за поддержку BBSRC (BB / J004421 / 1).

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenrg.2018.00091/full#supplementary-material

Сокращения

Даф, сухая беззольная основа; Дб, сухая основа; I, постоянная интегрирования; LHV, низшая теплота сгорания; Mxgig, Miscanthus x giganteus ; K — константа скорости реакции; РВО, роторный испаритель; W — молярное количество воды на моль топлива; X, константа равновесия

Список литературы

Альтафини, К.Р., Вандер П. Р. и Баррето Р. М. (2003). Прогнозирование рабочих параметров газификатора древесных отходов с помощью равновесной модели. Energy Convers. Manag. 44, 2763–2777. DOI: 10.1016 / S0196-8904 (03) 00025-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бхаванам А. и Шастри Р. К. (2011). Процессы газификации биомассы в реакторах с неподвижным слоем основания: обзор. Внутр. J. Chem. Англ. Прил. 2, 425–433. DOI: 10.7763 / IJCEA.2011.V2.146

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демирбаш, А.(1997). Расчет более высокой теплотворной способности топлива из биомассы. Топливо 76, 431–434. DOI: 10.1016 / S0016-2361 (97) 85520-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эрлих, К., и Франссон, Т. Х. (2011). Нисходящая газификация древесных гранул, остатков пальмового масла и жома: экспериментальное исследование. Заявл. Энергия 88, 899–908. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2010.08.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фагбеми, Л., Хезами, Л., Капарт, Р., Фагбеми, Л., Хезами, Л., и Капарт, Р. (2001). Продукты пиролиза из различных биомасс: применение для термического крекинга гудрона. Заявл. Энергия 69, 293–306. DOI: 10.1016 / S0306-2619 (01) 00013-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фридл А., Падувас Э., Роттер Х. и Вармуза К. (2005). Прогноз теплотворной способности топлива из биомассы по элементному составу. Анал. Чим. Acta 544, 191–198. DOI: 10.1016 / j.aca.2005.01.041

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Галиндо, А.Л., Лора, Э. С., Андраде, Р. В., Хиральдо, С. Ю., Хаэн, Р. Л., и Кобас, В. М. (2014). Газификация биомассы в нисходящем газификаторе с двухступенчатой ​​подачей воздуха: влияние условий эксплуатации на качество газа. Биомасса Биоэнергетика 61, 236–244. DOI: 10.1016 / j.biombioe.2013.12.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хайденрайх, С., Фосколо, П. У. (2015). Новые концепции газификации биомассы. Прог. Энергия сгорания. Sci. 46, 72–95. DOI: 10.1016 / j.печ.2014.06.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ходжсон, Э. М., Листер, С. Дж., Бриджуотер, А. В., Клифтон-Браун, Дж., И Доннисон, И. С. (2010). Генотипические и связанные с окружающей средой вариации в составе клеточной стенки мискантуса в связи с его использованием в качестве сырья для биомассы. Биомасса Биоэнергетика 34, 652–660. DOI: 10.1016 / j.biombioe.2010.01.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ходжсон, Э. М., Новаковски, Д. Дж., Шилд, И., Riche, A., Bridgwater, A.V, Clifton-Brown, J.C., et al. (2011). Различия в химическом составе мискантуса и последствия для конверсии путем пиролиза и термохимической биопереработки топлива и химикатов. Биоресурсы. Technol. 102, 3411–8. DOI: 10.1016 / j.biortech.2010.10.017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каллис, К. X., Пеллегрини Сусини, Г. А., и Оки, Дж. Э. (2013). Сравнение гранул отходов мискантуса и биоэтанола и их производительности в газогенераторе с нисходящим потоком. Заявл. Энергия 101, 333–340. DOI: 10.1016 / J.APENERGY.2012.01.037

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хельфа А., Шарыпов В., Финкенизель Г. и Вебер Дж. В. (2009). Каталитический пиролиз и газификация Miscanthus Giganteus : гематит (Fe ₂ O ₃ ) универсальный катализатор. J. Anal. Прил. Пиролиз 84, 84–88. DOI: 10.1016 / j.jaap.2008.11.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Киркельс, А.Ф., и Вербонг, Г. П. Дж. (2011). Газификация биомассы: все еще многообещающе? 30-летний глобальный обзор. Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 15, 471–481. DOI: 10.1016 / j.rser.2010.09.046

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kuo, P.-C., Wu, W., and Chen, W.-H. (2014). Характеристики газификации сырой и торрефицированной биомассы в газификаторе с неподвижным слоем нисходящего потока с использованием термодинамического анализа. Топливо 117, 1231–1241. DOI: 10.1016 / j.fuel.2013.07.125

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, К.и Сузуки К. (2009). Свойства смол, анализ, механизм реформирования и модель газификации биомассы — обзор. Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 13, 594–604. DOI: 10.1016 / j.rser.2008.01.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пандей, С., Барал, Б., Карки, С., и Упрети, А. (2013). Прогнозирование состава синтез-газа от газификации биомассы с использованием модели термодинамического равновесия. Rentech Symp. Компенд. 3, 5–8.

Перейра, Э. Г., да Силва, Дж. Н., де Оливейра, Дж. Л., и Мачадо, К. С. (2012). Устойчивая энергетика: обзор технологий газификации. Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 16, 4753–4762. DOI: 10.1016 / j.rser.2012.04.023

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Перри Р. Х. и Грин Д. У. (1984). Справочник инженеров-химиков Перри. 6-е изд. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Книжная компания Макгоу-Хилл.

Пробштейн Р. Ф. и Хикс Р. Э. (2006). Синтетическое топливо .Нью-Йорк, Нью-Йорк: Dover Publications.

Google Scholar

Раманан, М.В., Лакшманан, Э., и Ренганараянан, С. (2008). Моделирование и экспериментальная проверка процесса газификации полукокса из скорлупы кешью с использованием подхода химического равновесия. Energy Fuels 22, 2070–2078. DOI: 10.1590 / S0104-66322008000300016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шустер Г., Лёффлер Г., Вайгл К. и Хофбауэр Х. (2001). Паровая газификация биомассы — обширное параметрическое моделирование. Биоресурсы. Technol. 77, 71–79. DOI: 10.1016 / S0960-8524 (00) 00115-2

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Симоне М., Баронтини Ф., Николелла К. и Тогнотти Л. (2012). Газификация гранулированной биомассы в пилотном газогенераторе с нисходящим потоком. Биоресурсы. Technol. 116, 403–12. DOI: 10.1016 / j.biortech.2012.03.119

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смолинский А., Станчик К. и Хованец Н.(2010). Паровая газификация выбранных энергетических культур в реакторе с неподвижным слоем. Обновить. Энергия 35, 397–404. DOI: 10.1016 / j.renene.2009.06.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Susastriawan, A. A. P., and Saptoadi, H. (2017). Малые газификаторы с нисходящим потоком для газификации биомассы: обзор. Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 76, 989–1003. DOI: 10.1016 / j.rser.2017.03.112

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тейшейра, Г., Ван де Стин, Л., Сальвадор, С., Геликс, Ф., Дирион, Ж.-Л., и Павиет, Ф. (2014). Газификация сплошного слоя древесного угля: моделирование и экспериментальный подход. Chem. Англ. Пер. 37, 247–252. DOI: 10.3303 / CET1437042

CrossRef Полный текст | Google Scholar

ван Дам, Дж., Файдж, А. П. К., Левандовски, И., и Фишер, Г. (2007). Потенциал производства биомассы в Центральной и Восточной Европе при различных сценариях. Биомасса Биоэнергетика 31, 345–366. DOI: 10.1016 / j.biombioe.2006.10.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xue, G., Kwapinska, M., Horvat, A., Li, Z., Dooley, S., Kwapinski, W., et al. (2014). Газификация Miscanthus x giganteus в псевдоожиженном слое с продувкой воздухом: предварительное исследование характеристик и агломерации. Energy Fuels 28, 1121–1131. DOI: 10.1021 / ef4022152

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зайнал, З.А., Али, Р., Лин, К. Х., и Ситхараму, К.Н. (2001). Прогнозирование производительности газогенератора с нисходящим потоком с использованием моделирования равновесия для различных материалов биомассы. Energy Convers. Manag. 42, 1499–1515. DOI: 10.1016 / S0196-8904 (00) 00078-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

EPA Закон о чистом воздухе, установка пиролиза и газификации, нормотворчество

Родственная практика и юрисдикция

Среда, 29 сентября 2021 г.

Сентябрь.8 августа 2021 года Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выпустило предварительное уведомление о предлагаемом нормотворчестве («Уведомление ANPRM»), касающееся возможного будущего регулирования установок пиролиза и газификации в соответствии с федеральным законом о чистом воздухе (CAA).

Пиролиз и газификация могут способствовать «экономике замкнутого цикла» для пластмасс, когда изделия из пластика после потребителя могут быть переработаны для производства пластика такого же или аналогичного качества, а не выброшены. И пиролиз, и газификация могут преобразовывать твердое или полутвердое сырье в полезные продукты, такие как энергия, топливо и химические товары.

К потенциально регулируемым организациям относятся производители следующей продукции: древесина, целлюлоза, бумага, картон, мебель, химические вещества и сопутствующие товары, пластмассы и резиновые изделия, цемент, неметаллические минеральные продукты и рыболовство. Дополнительные регулируемые организации включают установки для сжигания твердых бытовых отходов, разлагающие твердые бытовые отходы, операции по разведке нефти и газа, операторов горнодобывающей промышленности, операторов трубопроводов, поставщиков коммунальных услуг, частные больницы и медицинские учреждения, включая коммерческие исследовательские компании, и компании по утилизации коммерческих отходов.

Многие существующие операции, включающие пиролиз и газификацию, регулируются EPA в соответствии с разделом 129 CAA, который устанавливает определенные нормы выбросов и стандарты производительности для различных типов установок для сжигания твердых отходов. Но пиролиз и газификация были непоследовательно определены и управлялись в соответствии с существующими правилами Раздела 129. Поэтому EPA опубликовало уведомление ANPRM, поскольку считает, что «в регулируемом сообществе существует значительная путаница в отношении применимости раздела 129 CAA к установкам пиролиза и газификации.”

EPA установило 8 ноября 2021 года в качестве крайнего срока для подачи комментариев общественности. Поскольку уведомление ANPRM может привести к новым правилам для установок пиролиза и газификации, а также к изменениям в ожидающих и существующих правилах Раздела 129, отрасли, использующие пиролиз или газификацию, должны рассмотреть возможность подачи комментариев в EPA до истечения крайнего срока.

© 2021 Greenberg Traurig, LLP. Все права защищены. National Law Review, том XI, номер 272

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Автономная газификация частного дома

Автономная газификация частного дома

Жить в экологически чистом удаленном месте и работать в городе приятно и полезно для здоровья.Только мы не мыслим свою жизнь без благ цивилизации — электричество, вода, канализация и отопление не от печки. И если ваш рай на земле в окружении природы расположен слишком далеко от основных инженерных магистралей, когда централизованная электрификация и особенно газификация частного дома кажутся несбыточной мечтой, автономная система газоснабжения решит все ваши повседневные проблемы и обеспечит 100% уровень привычного городского комфорта.

Содержание

• Устройство системы автономного газоснабжения
• Составление плана дальнейших работ
• Монтаж и пусконаладочные работы бензобака

Устройство системы автономного газоснабжения

Автономное газоснабжение не является сенсация и давно применяется в больших и малых городах, где магистральные газопроводы еще не подключены.Жители частных домов в негазифицированных городах и селах используют газ только для приготовления пищи, подключая к плитам баллоны емкостью 50 или 80 литров и заполняя их газом каждые 2-3 месяца, а газификация многоквартирного дома предусмотрена от специальный подземный резервуар — газгольдер, обслуживаемый региональной региональной газовой службой. Жителям слишком далеких от цивилизации домов по-прежнему приходилось обходиться без газовых плит, не говоря уже об отоплении: стоимость доставки газового баллона могла в несколько раз превышать стоимость газа в нем.

Сегодня промышленность выпускает газгольдеры самого разного объема, а автономная газификация частного дома технически доступна каждому, где бы этот дом ни находился. Для этого достаточно выбрать и установить на участке резервуар, соответствующий потребностям и площади дома, и долить в нем газ по мере необходимости.

Газовый бак — это цилиндрический резервуар, предназначенный для хранения сжиженного углеводородного газа (СУГ), на практике это смесь газов пропана и бутана.Внешне цистерна напоминает железнодорожную цистерну, изготовлена ​​из холоднокатаной стали толщиной 10 мм, имеет собственный уникальный заводской номер и рассчитана на давление 1,6 МПа. Диапазон вместимости бензобаков от 2700 до 20 000 кубометров. м. Цистерны 2700 куб. м рассчитан на газоснабжение небольших домов до 200 кв. м., и вместимостью 20 000 куб. м можно использовать в системах газоснабжения зданий площадью более 1000 кв. м., в том числе многоквартирные дома.

Газгольдер — улучшенная альтернатива газовым баллонам, позволяющая пользоваться всеми его преимуществами вдали от цивилизации

Газовая смесь хранится в баллоне в сжиженном состоянии и, испаряясь, подается по трубам к находящейся в доме бытовой технике. .Запасы газа в газгольдерах пополняются автоцистерной 1-3 раза в год в зависимости от интенсивности использования газа.

Удобство и преимущества автономной системы газоснабжения неоспоримы:

• долговечность — оборудование практически не изнашивается;
• независимость от магистральных систем газоснабжения;
• рентабельность по сравнению с системами отопления на жидком топливе или электричестве, срок окупаемости бензобака не более 3 лет;
• экологичность — при горении не выделяются вредные для здоровья продукты сгорания, практически исключена самопроизвольная утечка газа;
• индивидуальное проектирование системы газоснабжения с учетом ландшафтных особенностей участка;
• простота и скорость установки;
• возможность подключения дополнительного газового оборудования без согласования в муниципальных разрешительных органах, в том числе газогенератор для автономного электроснабжения дома;
• нечастая дозаправка бензина в баллоне по мере его использования.

Составление плана будущих работ

Даже если вы считаете себя гением, способным решать технические задачи любой степени сложности, газификация частного дома своими руками априори исключена. Газоснабжение — это особая сфера, и требуется лицензия на деятельность.

Важно!

Приобретайте только сертифицированное оборудование для автономного газоснабжения от известных поставщиков с хорошей репутацией. Выбирая монтажную компанию, убедитесь, что у нее есть лицензия на выполнение работ, связанных с газоснабжением жилых помещений.

Организация систем автономного газоснабжения осуществляется специализированными региональными газовыми подразделениями и частными компаниями. Оба они соблюдают общие правила безопасности, но у них разные схемы работы.

Услуги частной компании могут стоить дороже, но она выполнит всю работу под ключ: подготовит и согласовывает необходимые документы для газификации частного. дома в органах власти, предложим оптимальный по функционалу и стоимости комплект оборудования, произведем его монтаж, проведем пуско-наладочные работы.

При подаче заявления в госструктуру области газификации предусматривается следующий порядок газификации частного дома.

Домовладелец обращается в местное отделение ГРС с заявлением о разработке технических условий (ТУ) на газификацию дома и установку установки для хранения сжиженного газа, прилагая копии документов:

• заграничный пасспорт;
• правоустанавливающий документ на земельный участок и его ситуационный план;
• теплотехнические характеристики системы отопления, необходимые для определения мощности котла и годового расхода газа.

Толерические условия учитывают основные правила газификации частного дома, обеспечение норм пожарной безопасности

После внесения предоплаты для оценки возможности установки бензобака специалист организации выезжает на объект. ТУ учитывает следующие правила газификации частного дома, обеспечивающие нормы пожарной безопасности:

• удаленность от жилых домов — от 10 м;
• расстояние от колодца, колодца, другого водоема — от 15 м;
• удаленность от нежилых хозяйственных построек и деревьев — от 5 м;
• удаленность от ограждений участка — не менее 2 м;
• расстояние от ЛЭП — не менее половины высоты опоры;
• возможность устройства проезжей части для бензовоза с цистерной.

В проекте газификации частного дома в обязательном порядке должна быть предусмотрена возможность устройства проезжей части для бензовоза с цистерной

В разработку технического задания также входят исследования коррозионной активности почвы и уровня блуждающих токов. При удельном сопротивлении грунта менее 50 Ом / кв.м и средней катодной плотности тока более 0,05 А / кв.м. специалист примет решение о возможности использования бака с усиленной гальванической или катодной защитой, что повлечет дополнительные разовые затраты.

Приложив ТУ к следующему заявлению, домовладелец обращается в лицензированную проектную организацию, которая разрабатывает план газификации частного дома, содержащий следующую информацию:

• генеральный план участка;
Характеристики танка
• ;
• технические решения по системам заземления, молниезащите, химической защиты;
• технические характеристики выпарной установки и конденсатоотводчика при наличии;
• внешний план газопровода.

Документ в обязательном порядке должен быть согласован в местных службах газоснабжения, электроснабжения, авторского надзора и получить независимую экспертизу органов пожарной охраны и охраны окружающей среды. В заключение проект газификации дома подлежит регистрации в территориальном подразделении Ростехнадзора, который в течение месяца выдает официальный документ — разрешение на строительство.

Монтаж и пусконаладочные работы бензобака

Получив разрешительный пакет, вы можете купить бензобак и заключить договор с монтажной организацией.

При заключении договора на установку оборудования для автономной газификации обязательно уточняйте, есть ли у компании соответствующая лицензия

Самостоятельная покупка мощности вряд ли сэкономит деньги: как правило, монтажные компании дают скидки клиентам, заказавшим у них как покупка оборудования, так и его установка. Вы можете немного снизить свои затраты, выполнив необходимые земляные работы самостоятельно в полном соответствии с проектом. Окончательная стоимость газификации частного дома зависит от протяженности газопровода, расположения всей системы, типа и объема судна, уровня сложности выполняемых работ и количества объектов, подключенных к системе. .

Место для установки бака лучше всего подготовить заранее.

Монтаж системы автономного газоснабжения на заранее подготовленную территорию обычно проводят не более двух-трех дней. Затем в присутствии представителей Ростехнадзора и регионального газового хозяйства установка проходит испытания на герметичность и после получения положительного заключения от них резервуар можно вручную засыпать песком.

Установлен газгольдер. После проверки на утечки в присутствии инспекторов Ростехнадзора и областного газового хозяйства его можно засыпать песком и на 2-3 недели забрать газ.

Между подрядчиком и домовладельцем подписывается акт сдачи-приемки недвижимости, и для системы заключается договор на обслуживание. Если строительство внутреннего газопровода и его подключение к основному оборудованию осуществляет другая организация, необходимо оформить полис страхования гражданской ответственности и составить акт о разделении ответственности. На основании заявления домовладельца и приложенного к нему пакета перечисленных документов Ростехнадзор ставит систему на учет и выдает разрешение на заправку бензобака сжиженным газом.

Преодолев все сомнения и трудности, система автономного газоснабжения дома заняла достойное место на вашем участке. Осталось ознакомиться дома с правилами техники безопасности и вы сможете насладиться всеми прелестями городского комфорта вдали от шума и смога мегаполиса.

Метод газификации иомассы в кулинарии: обзор — IJERT

БИОМАССА КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ В ИНДИИ

Домашнее приготовление пищи составляет основную долю от общего использования биомассы для производства энергии в Индии.Более двух третей всего населения Индии проживает в сельской местности, причем одна четвертая из них находится за чертой бедности. 84,5% Индии

160,9 миллионов сельских домохозяйств и 23,8% из 57,8 миллионов городских домохозяйств используют твердое биотопливо в качестве основного топлива в традиционных грязевых печах для удовлетворения своих потребностей в приготовлении пищи [1]. Доступность качественных базовых услуг для сельского населения еще не достигла желаемого уровня. В сельских районах Индии по-прежнему используются неэффективные дымовые печи (печи), которые негативно сказываются на здоровье и утомляют женщин и детей.Несмотря на экономическое развитие, традиционное твердое биотопливо, такое как древесина, сельскохозяйственные отходы и сушеный навоз, традиционно использовалось в сельских районах в качестве топлива для приготовления пищи, особенно бедными слоями населения. Биомасса по-прежнему широко используется для приготовления пищи и кондиционирования помещений, хотя потребление биотоплива для приготовления пищи на душу населения снизилось [2].

ТАБЛИЦА I. ПРОШЛОЕ И ОЖИДАЕМОЕ БУДУЩЕЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ В ДОМОХОЗЯЙСТВЕ. [3]

A. Метод газификации биомассы

Газификация — это процесс превращения твердого топлива, такого как сельскохозяйственные отходы, древесина и уголь, в горючий газ.Газификатор биомассы имеет реактор или камеру, в которые подается биомасса и подается ограниченный (ниже стехиометрического) воздух. Тепло для газификации производится за счет частичного сгорания исходного материала. Это приводит к химическому разложению топливного материала в генераторный газ. Теплотворная способность этого газа находится в диапазоне 4-6 МДж / м3 при нормальной температуре и давлении или около 10-15% теплотворной способности природного газа. Промышленный газ состоит из горючих газов, таких как водород (h3), оксид углерода (CO) и метан

(Ch5) и негорючие газы диоксид углерода (CO2) и азот (N2).В газификаторах небольшого размера твердая биомасса газифицируется в неподвижном слое, который может быть трех типов, а именно с восходящим потоком, нисходящим потоком и реактором с поперечной тягой.

Автомобили и грузовики с газификатором с нисходящим потоком широко использовались во время Второй мировой войны. Во время работы воздух втягивается через топливный слой; В этом случае газ содержит относительно меньше смол по сравнению с другими типами газификаторов. В газификаторе Updraft воздух проходит снизу вверх через штабель топлива. В связи с увеличением стоимости ископаемого топлива и газа газификаторы биомассы вновь вызывают интерес.Возможности технологии газификации биомассы для приготовления пищи привели к ряду инициатив, которые были предприняты для демонстрации потенциальных преимуществ их внедрения в развивающихся странах. Кухонные плиты могут сэкономить на расходах на топливо в развивающихся странах, повсеместном использовании газификатора и более самодостаточных сельских общинах для повышения надежности поставок топлива и улучшения качества воздуха в помещениях. Приготовление пищи на основе газификатора имеет некоторые очень привлекательные особенности, такие как высокая эффективность, чистое сгорание, бездымное, равномерное и стабильное пламя, простота управления пламенем и возможность бесфокусной работы в течение длительного периода.На кухне, что делает их привлекательной альтернативой развивающемуся миру, есть предел их широкому распространению, который связан с ограничениями по стоимости и технологиям.

ГАЗИФИКАТОРЫ НА БИОМАССЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КУХНИ Система газификации для приготовления пищи может быть

подразделяется на два основных типа:

1. Печи газификаторы а,

2. Центральная система добычи газа с сетью напорных труб для приготовления пищи.

Компактные газогорелочные аппараты газификатора i.е. газогенераторные плиты используются для приготовления пищи последние два десятилетия. Ряд кухонных плит на базе газификаторов биомассы уже эксплуатируется в развивающихся странах, таких как Индия и Китай. Во многих странах также предоставляется государственная поддержка в виде субсидий на расходы [4].

Кухонные плиты, основанные на газификации биомассы, экономичны по топливу и, кроме того, они также эффективны с точки зрения выбросов по сравнению с традиционными кухонными плитами. Традиционная кухонная плита выделяет более 10% углерода в виде продуктов неполного сгорания и имеет значительное количество смолы из-за ее низкой эффективности.На 1 кг древесины также выделяется около 100–180 г оксида углерода и 7,7 г твердых частиц. Кроме того, выделяются такие газы, как метан, N2O, и эти выбросы еще выше для рыхлой биомассы или коровьего навоза.

Некоторые кухонные плиты, основанные на сжигании газа, производимого из разработанной биомассы, приведены в таблице 2. Мощность этих плит колеблется от 3 до 20 кВт, что делает их пригодными для приготовления пищи в домашних условиях, а также в общественных местах [5].

ТАБЛИЦА II.ПЕЧЬ С ПРИРОДНЫМ ГАЗИФИКОМ РАЗРАБОТАНА В МИРЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ [5]

Дровяная газовая плита Reed and Larson для приготовления пищи использует небольшую древесную стружку и палки и производит очень низкие выбросы CO, поэтому подходит для приготовления пищи в помещении.Скорость добычи газа из газификатора можно контролировать, регулируя подачу первичного воздуха. Газификатор производит древесный уголь в качестве побочного продукта [6]. Кроме того, они модифицировали свой газификатор, работающий на естественной тяге, в печь с наддувом [7].

Рис. 1. Дровяная газовая плита Reed and Larsons.

На рис. 2 показана газовая плита для производства древесного угля Elsen Karstads. Это простая печь, разработанная для домохозяйств Восточной Африки [8].

Стэнли и Вентер разработали печь-газификатор для брикетов Holey, которая работает с использованием одного брикета биомассы с центральным отверстием, расположенным в середине камеры газификации.Печь дает около 35% эффективности при мощности 1,1 кВт. На рис. 3 проиллюстрирована схема газогенератора Stanley and Venters [9].

Рис. 2. Газовая плита Эльсен Карстад для производства древесного угля

Рис. 3. Печь с газификатором для брикетов с отверстиями, разработанная Стэнли и Вентер

Ряд переносных печей на дровах и биомассе был спроектирован за последнее десятилетие в Индийском институте науки. Использовалось топливо в виде дров, мелких прутьев, опилок и других хорошо измельчаемых сельскохозяйственных остатков.Цель такой программы — спроектировать кухонную плиту мощностью от 3 до 50 кВт.

Рисунок 4. Печь газификатора производства НИИСк.

Печь-газификатор IISc обеспечивает КПД 25-35%, печь может работать непрерывно около 2 часов при одной загрузке топлива. Выбросы из печи оказались низкими [10].

Печь с газификатором из шелухи San San Rice, разработанная в Мьянме, обеспечивает бездымное сжигание топлива из биомассы. Он эффективно использует рисовую шелуху в качестве топлива.кухонные отходы, такие как картофельная кожура, зеленые листья и свежая биомасса, измельченные на полдюймовые кусочки, могут быть вместе с рисовой шелухой для улучшения процесса газификации [11].

Рис. 5. Печь-газификатор из рисовой шелухи Сан-Сан, разработанная в Мьянме

Три модели печей-газификаторов, разработанные в AIT, а именно: печь-газификатор (IGS2), печь-газификатор для бытового использования (DGS20 и печь-газификатор (CGS3)), использующие в качестве топлива древесную щепу, ветки, скорлупу кокосовых орехов, рисовую шелуху и брикеты из опилок. работают на системе газификации с поперечной тягой.КПД этих печей находится в пределах 22-31%, в зависимости от типа печи и используемого топлива. Сгорание топлива чистое и стабильное [12, 13].

Рис. 6. Печь газификатора, разработанная в AIT, IGS2 (слева) и CGS3 (справа)

Кухонная плита на основе газификации была разработана Мигелем М. Уамусе, Кеннетом М. Перссоном и Альберто Дж. Цамба в Мозамбике. Скорлупа орехов кешью использовалась в качестве топлива для печи. Горение было чистым и бездымным. Его тепловой КПД составляет 35.5% и выходная мощность 2,19 кВт [14].

Также был опробован газификатор с централизованным управлением, который поставляет газ для приготовления пищи в общину через трубопроводы. На рисунке 7 показана схема такой системы. В Китае действует более 400 систем [15].

Рис. 7. Схема газификатора с централизованным управлением

В китайской провинции Хэнань была установлена ​​такая система газификации, которая обеспечивает удовлетворительную работу газом для приготовления пищи более чем в 100 домов [16].Базовый газификатор с технологией псевдоожиженного слоя был построен Институтом ISU для физического состояния

Рис. 7. Газификатор с псевдоожиженным слоем, вырабатывающий добывающий газ, разработанный в Китае

Исследования и технологии, скорлупа арахиса использовалась для производства добывающего газа. Разработанный в Китае газификатор с восходящей тягой, который использует сельскохозяйственные отходы в качестве топлива и производит 1400 МДж / ч, система способна обеспечить 800 м3 газового топлива девяноста семьям с помощью системы подачи газа [17].