Název:
Gasification of Pine Wood Chips with Air-Steam in Fluidized Bed
Překlad názvu:
Gasification of Pine Wood Chips with Air-Steam in Fluidized Bed
Autoři:
Salami, Najdat ; Noskievič,CSc, Pavel (oponent) ; Bébar, Ladislav (oponent) ; Skála, Zdeněk (vedoucí práce) Typ dokumentu: Disertační práce
Rok:
2015
Jazyk:
eng
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstrakt: [eng][cze]
Tato práce studovala vliv použití vzduchu a páry jako zplynovacího činidla ve zkapalňovacím generátoru plynu na vlastnosti vyprodukovaného plynu (oxid uhelnatý, vodík, obsah dehtu a nízká výhřevnost). Tato studie byla založena na experimentech které byly provedeny ve fluidním generátoru plynu Biofluid 100 v laboratoři Energetického ústavu technologické univerzity Brno s použitím páry jako zplynovacího činidla a borovicového dřeva jako výchozí suroviny. Cílem této dizertační práce je stanovit nejlepší provozní parametry systému při užití vodní páry a vzduchu ve zplynovacím zařízení biofluid 100, při kterých se dosáhne nejvyšší kvality plynu. K dosažení tohoto cíle bylo provedeno mnoho experimentů studujících účinky teploty reaktoru(T101), poměru páry a biomasy (S/B) poměru páry a vzduchu (S/A), teploty dodávané páry (Tf1), ekvivalentního poměru ER,ve složení vyprodukovaném plynu, výhřevnost, výtěžnost plynu, efektivnost přeměny uhlíku a účinnost zplynovače. Výsledky experimentů ukázaly, že zvýšení teploty reaktoru vede ke zvýšení obsahu vodíku a oxidu uhelnatého, výhřevnosti, výtěžnosti plynu, efektivnosti přeměny uhlíku, efektivnosti zplynovače a ke snížení obsahu dehtu. Příliš vysoká teplota reaktoru ale snižuje výhřevnost plynu. Dodáváním páry se zvýšila kvalita plynu, vyšší H_2,LHV a nižší obsah dehtu. Přesto ale nadměrné množství páry snižuje zplyňovací teplotu a tím i kvalitu plynu. Poměr páry a biomasy při kterém se dosáhne nejlepší kvality plynu se zvýší s teplotou reaktoru. Bylo zjištěno, že kdykoli byla teplota páry (Tf1) vyšší, byl plyn více kvalitní, ale zvyšování teploty páry také zvyšuje ekonomické náklady na vyprodukovaný plyn což se při masové produkci plynu musí brát v úvahu. Efekt ekvivalentního poměru ER, byl studován postupným zvyšováním, bylo zjištěno, že nejlepší ekvivalentní poměr pro dosažení nejvyšší kvality plynu byl kolem 0.29, při ER > 0.29 byl obsah hořlavého plynu snížen a to vedlo ke snížení kvality plynu. Obsah dehtu se snižuje jak zvýšením teploty reaktoru tak poměrem páry k biomase. Podle výsledků experimentů a diskuze, bylo zjištěno, že při použití směsi páry a vzduchu se kvalita plynu zvýší, parametry pro dosažení nejvyšší kvality vyprodukovaného plynu při experimentálních podmínkách jsou: T101 =829 S/B=0.67((kg steam)/(kg biomass)) ,S/A=0.67((kg steam)/(kg air)) , ER= 0.29 and a Tf1 je nejvyšší možná teplota,při které se vodík zvýší z 10.48 na 19,68% a výhřevnost z 3.99 na 5.52(MJ/m^3 ) a obsah dehtu z 1964(mg/m^3 ) na 1046(mg/m^3 ) zvýšením z 0 na 0.67 při T101=829 .
This work has been studied the impact of using of air-steam as gasification agent in fluidized bed gasifier on produced gas properties (Carbon monoxide, Hydrogen,tar content and low heating value . This study has been based on the experiments which have been done in fluidized bed gasifier called Biofluid 100, where exists in lab of the Institute of Power Engineering, Brno University of Technology, by using air-steam as agent of gasifier and pine wood chips as the feedstock. The aim of this thesis is to determine the best operating parameters of system air- steam gasification in biofloud 100 which achive the best gas quality. To accomplish this task , many experiments have been performed to studied the effect of reactor temperature(T101), steam to biomass ratio (S/B), steam to air ratio (S/A) , temperature of provided steam (Tf1) and equivalence ratio (ER)on produced gas composition , low heating value(LHV),gas yield ,carbon conversion efficiency and gasifier efficiency. The results of experiments have been shown , that the increase the temperature of reactor (T101) lead to increase hydrogen content , carbon monoxide content ,low heating value,gas yield , carbon conversion efficiency ,gasifier efficiency and reduce the tar content, but too high reactor temperature lowered low heating value of gas. By providing steam,the gas quality (H_2,LHVand tar content) has been imroved ,however excessive steam has been lowered gasification temperature and thus reduced gas quality. The ratio of steam to biomass, which achieve the best gas quality has been increased by reactor temperature. It has been found, that whenever steam temperature (Tf1)was higher , whenever the gas produced more quality, but the increase of steam temperature will increase the economic cost of the product gas,which must take into account when gas production widely. The effect of equivalence ratio(ER) has been studied with increase S/B , it has been found that the best value of equivalence ratio was around 0.29 which achieved the best quality of produced gas , where when ER > 0.29 the combustible gases content have been decreased so it led to lower the gas quality . Tar content decreases by increasing each of reactor temperature (T101) and steam to biomass ratio . According to the results of the experiments and discussion, it has been found, that by using the mixture of steam and air ,the gas quality will be improved ,and the parameters, which will achieve the best quality of the produced gas at experimental conditions are: T101 =829 S/B=0.67((kg steam)/(kg biomass)) ,S/A=0.57((kg steam)/(kg air)) , ER= 0.29 and Tf1 is the highest possible temperature, where hydrogen increased from 10.48 to 19,68 % and Low heating value from 3.99 to 5.52(MJ/m^3 ) and tar decreased from 1964 to 1046 (mg/m^3 ) by increasing S/B from 0 to 0.67 at T101=829 .
Klíčová slova:
air; biomass; equivalence ratio.; fluidized bed; gasification; Steam; steam to biomass ratio; tar; biomasa; dehet; ekvivalentní poměr.; fluidní lože; poměr páry a biomasy; Pára; vzduchu; zplyňování
Instituce: Vysoké učení technické v Brně
(web)
Informace o dostupnosti dokumentu:
Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT. Původní záznam: http://hdl.handle.net/11012/36072
host ::
