|
|
Gasification of Pine Wood Chips with Air-Steam in Fluidized Bed
Salami, Najdat ; Noskievič,CSc, Pavel (oponent) ; Bébar, Ladislav (oponent) ; Skála, Zdeněk (vedoucí práce)
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 .
|
|
|
Návrh metod čištění plynu při zplyňování stébelnin
Moskalík, Jiří ; Noskievič, Pavel (oponent) ; Kabát, Viktor (oponent) ; Bébar, Ladislav (oponent) ; Fiedler, Jan (vedoucí práce)
Neustálý nárůst spotřeby energie vyžaduje, aby se vývoj v energetickém odvětví zaměřoval na obnovitelné zdroje energie. Další z možností jak snížit spotřebu primárních energetických zdrojů představuje také vyhledávání nových a netradičních paliv. V geografických podmínkách ČR se jako nejvýhodnější a potenciálně nejrozšířitelnější jeví biomasa. V posledních letech ovšem energetické využívání biomasy zaznamenalo výrazný vzestup a to i ve velkých energetických zdrojích. Tento nárůst spotřeby udělal hlavně ze dřevní biomasy nedostatkové palivo a začala se zvedat jeho cena. V tomto okamžiku se začínají spotřebitelé poohlížet po jiném typu paliva. Stébelniny a mírně kontaminovaná biomasa představují zástupce těchto netradičních paliv. Stébelniny jsou většinou jednoleté rostliny primárně pěstované za účelem obživy. Odpadní část těchto rostlin lze energeticky využít. Pro stébelniny jsou specifické poměrně nízká hodnoty charakteristických teplot popelovin. Spékání popelovin v zařízení představuje jednu z překážek energetického využívání stébelnin. Spékání popelovin sebou přináší řadu provozních problémů na energetických zařízeních. Proto je část práce věnována problematice tavení popelovin. Jednu z možností efektivního využívání biomasy představuje termické zplyňování. Zplyňování lze chápat jako termochemickou konverzi pevného paliva na jiné skupenství, v tomto případě plynné. Proces spalování je obecně lépe řiditelný právě u plynných paliv. Tím lze dosáhnout na výstupu spalovacích zařízení nižších emisí nežádoucích sloučenin. Proces termického zplyňování probíhá za podstechiometrického přístupu okysličovadla. Z procesu zplyňování vystupuje nízkovýhřevný plyn. Hlavní výhřevné složky produkovaného plynu jsou vodík, oxid uhelnatý a metan. Výsledný plyn obsahuje také spoustu nežádoucích složek, které jej z energetického hlediska znevýhodňují. Mimo neutrální složky, které plyn pouze naředí, jsou to nečistoty jako prach, dehet a sloučeniny síry a chlóru. Tyto znečišťující látky komplikují další využití generovaného plynu. Zejména dehtové sloučeniny společně s prachem způsobují nánosy na transportním potrubí i na spalovacích zařízeních využívajících generovaný plyn. Dalším přepracováním a čištěním se zvyšuje kvalita produkovaného plynu. Vyčištěný plyn lze využít ke kogeneraci a spalovat jej ve spalovacích motorech a turbínách, nebo jej klasicky použít pro přitápění dle potřeb technologie. V laboratořích Energetického ústavu byl, pro experimentální účely, postaven atmosférický fluidní zplyňovací reaktor Biofluid 100. Disertační práce je zaměřena na termické zplyňování stébelnin a dalších netradičních paliv v zařízení Biofluid. Snahou je dosáhnout stabilního procesu zplyňování stébelnin a tímto ověřit možnost jejich využití jako paliva pro technologii Biofluid. Následným cílem je návrh metod čištění surového plynu od dehtových sloučenin. Z důvodu požadavků vysoké čistoty výsledného plynu se práce zaměřuje na sekundární metody čištění plynu.
|
|
|
Čištění energoplynu kovovými katalyzátory
Baláš, Marek ; Noskievič, Pavel (oponent) ; Kabát, Viktor (oponent) ; Skála, Zdeněk (vedoucí práce)
Technologie zplyňování biomasy je jedním z možných způsobů využití biomasy pro energetické účely. Biomasa jakožto perspektivní obnovitelný zdroj energie stojí v popředí zájmu energetické obce nejen v ČR, ale i v zemích EU a ve světě. Zplyňování je termochemická přeměna paliva za přístupu podstechiometrického přístupu okysličovadla. Produktem zplyňování je nízkovýhřevný plyn, jehož hlavními hořlavými složkami jsou vodík, oxid uhelnatý a metan. Generovaný plyn lze využít dalších zařízeních zejména pro výrobu elektrické a tepelné energie. Kromě hořlavých a neutrálních složek však plyn obsahuje i nečistoty, jako sloučeniny síry a chlóru, prach a dehet. Právě dehet je označován za Achillovu patu zplyňování, protože způsobuje (společně s prachem) nánosy na dopravních cestách i v koncových zařízeních a zabraňuje tak přímé aplikaci plynu. Disertační práce se zabývá návrhem filtru pro odstranění dehtu z plynu generovaného na fluidním zplyňovacím zařízení. Práce úzce navazuje na dosavadní výzkum na pracovišti Energetického ústavu, FSI na VUT v Brně. V první části se práce týká teoretického rozboru problematiky. Jsou zde zmíněny vlastnosti biomasy a jejich dopad na proces zplyňování. Jsou zde popsány typy zplyňovacích zařízení a podrobně popsán princip zplyňování včetně chemických reakcí. Zvláštní část je věnována nečistotám v plynu, zejména vzniku a vlastnostem dehtu, což bylo důležité pro další činnost. Hlavní důraz je však kladen na možnosti katalytického čištění plynu od dehtu. Je zde popsán princip rozkladu dehtu na katalyzátoru a rozebrány typy a vlastnosti katalyzátorů. Část práce byla věnována oblasti provozu a ztrátě aktivity katalyzátoru působením sloučeninami síry, slinováním krystalků a zanášení uhlíkem. Na základě rozboru v první části práce a na základě zkušeností byla vypracována koncepce odstraňování dehtu z plynu, byla navržena metoda měření na experimentálním zařízení Biofluid 100 a byl navržen filtr pro testování průmyslových katalyzátorů na bázi kovu. Dále byla provedena série experimentů zajišťujících účinky tří vybraných katalyzátorů na rozklad dehtu. Výsledky provedených experimentů jsou podrobně rozebrány a vyhodnoceny v závěru práce. Zde je také nástin ekonomického hodnocení problematiky.
|
|
|
Čištění energoplynu z biomasy v katalytickém vysokoteplotním filtru
Lisý, Martin ; Noskievič, Pavel (oponent) ; Bébar, Ladislav (oponent) ; Kabát, Viktor (oponent) ; Skála, Zdeněk (vedoucí práce)
Disertační práce je věnována vývoji horkého dolomitického filtru pro čištění plynu vznikajícího při zplyňování biomasy a odpadů. Cílem je vyčištění plynu hlavně od prachu a dehtu, ale také od sloučenin síry a chlóru, aby ho bylo možné používat v kogeneračních jednotkách se spalovacími motory. To by přispělo k rozvoji zplyňovací technologie při decentralizované výrobě elektrické energie a tepla, zejména při stavbě menších jednotek. Konkrétní cíle práce jsou stanoveny v Kap.2. Od roku 2000 je na VUT v Brně v provozu experimentální fluidní zplyňovací stend Biofluid 100, na kterém je prováděn výzkum zplyňování biomasy a odpadů. Vývoj filtru byl zahájen na základě potřeb a zkušeností, získaných v oblasti zplyňování biomasy a odpadů, během spolupráce VUT v Brně a ATEKO Hradec Králové. K čištění plynu bylo používáno vodní pračky. Tato metoda se však neukázala jako efektivní a vhodná. Na základě těchto poznatků bylo hledáno alternativní řešení. Na základě literární rešerše bylo zvoleno řešení s využitím přírodních katalyzátorů na bázi vápence. První polovina práce obsahuje literární rešerši dané problematiky. Nejprve je stručně uveden historický vývoj a charakteristika zplyňovacího procesu, včetně základního rozdělení zplyňovacích generátorů. Na tuto část navazují kapitoly zabývající se nečistotami obsaženými v plynu. Nejvýraznějšímu polutantu – dehtu – je věnována samostatná kapitola. U dehtu je popsán princip jeho vzniku, rozdělení dehtu a stručná charakteristika jeho vlastností a postupy používané pro jeho odstranění. Na tyto kapitoly navazuje stručný přehled požadavků na kvalitu plynu s ohledem na jeho použití v různých aplikacích, s důrazem na kogenerační jednotky. Druhá polovina rešeršní části je věnována metodám odstraňování dehtu z plynu se zaměřením na katalytické metody. Jsou zde uvedeny charakteristické vlastnosti dolomitu, popis kalcinace dolomitu a základní, zjednodušený kinetický model štěpení dehtu při použití dolomitu. Na základě poznatků získaných z literární rešerše byly navrženy laboratorní a ověřovací zařízení, na kterých byly testovány vlastnosti dolomitu. Jejich popis, stejně jako popis experimentálního stendu Biofluid 100, na kterém se prováděly experimentální práce, je uveden v úvodu experimentální části. V navazující kapitole je popsán kompletní návrh poloprovozního zařízení horkého katalytického filtru. Následuje obecný postup průběhu experimentálních prací, stručná charakteristika používaného paliva a katalytického materiálu. Závěrečnou část práce tvoří vyhodnocení výsledků experimentů, provedených na poloprovozním zařízení. Největší důraz je kladen na účinnost odstraňování dehtu v závislosti na provozní teplotě, množství náplně a použitém materiálu. Dále je zde uveden vliv těchto parametrů na složení plynu a na energetickou náročnost celého procesu za daných podmínek. Stručně je nastíněna možnost autonomního provozu jednotky bez elektroohřevu. Shrnutí všech důležitých výsledků je uvedeno v závěru, včetně nastínění možností dalšího vývoje horkého dolomitického filtru.
|
|
|
Čištění energoplynu z biomasy v katalytickém vysokoteplotním filtru
Lisý, Martin ; Skála, Zdeněk (vedoucí práce)
Disertační práce je věnována vývoji horkého dolomitického filtru pro čištění plynu vznikajícího při zplyňování biomasy a odpadů. Cílem je vyčištění plynu hlavně od prachu a dehtu, ale také od sloučenin síry a chlóru, aby ho bylo možné používat v kogeneračních jednotkách se spalovacími motory. To by přispělo k rozvoji zplyňovací technologie při decentralizované výrobě elektrické energie a tepla, zejména při stavbě menších jednotek. Konkrétní cíle práce jsou stanoveny v Kap.2. Od roku 2000 je na VUT v Brně v provozu experimentální fluidní zplyňovací stend Biofluid 100, na kterém je prováděn výzkum zplyňování biomasy a odpadů. Vývoj filtru byl zahájen na základě potřeb a zkušeností, získaných v oblasti zplyňování biomasy a odpadů, během spolupráce VUT v Brně a ATEKO Hradec Králové. K čištění plynu bylo používáno vodní pračky. Tato metoda se však neukázala jako efektivní a vhodná. Na základě těchto poznatků bylo hledáno alternativní řešení. Na základě literární rešerše bylo zvoleno řešení s využitím přírodních katalyzátorů na bázi vápence. První polovina práce obsahuje literární rešerši dané problematiky. Nejprve je stručně uveden historický vývoj a charakteristika zplyňovacího procesu, včetně základního rozdělení zplyňovacích generátorů. Na tuto část navazují kapitoly zabývající se nečistotami obsaženými v plynu. Nejvýraznějšímu polutantu – dehtu – je věnována samostatná kapitola. U dehtu je popsán princip jeho vzniku, rozdělení dehtu a stručná charakteristika jeho vlastností a postupy používané pro jeho odstranění. Na tyto kapitoly navazuje stručný přehled požadavků na kvalitu plynu s ohledem na jeho použití v různých aplikacích, s důrazem na kogenerační jednotky. Druhá polovina rešeršní části je věnována metodám odstraňování dehtu z plynu se zaměřením na katalytické metody. Jsou zde uvedeny charakteristické vlastnosti dolomitu, popis kalcinace dolomitu a základní, zjednodušený kinetický model štěpení dehtu při použití dolomitu. Na základě poznatků získaných z literární rešerše byly navrženy laboratorní a ověřovací zařízení, na kterých byly testovány vlastnosti dolomitu. Jejich popis, stejně jako popis experimentálního stendu Biofluid 100, na kterém se prováděly experimentální práce, je uveden v úvodu experimentální části. V navazující kapitole je popsán kompletní návrh poloprovozního zařízení horkého katalytického filtru. Následuje obecný postup průběhu experimentálních prací, stručná charakteristika používaného paliva a katalytického materiálu. Závěrečnou část práce tvoří vyhodnocení výsledků experimentů, provedených na poloprovozním zařízení. Největší důraz je kladen na účinnost odstraňování dehtu v závislosti na provozní teplotě, množství náplně a použitém materiálu. Dále je zde uveden vliv těchto parametrů na složení plynu a na energetickou náročnost celého procesu za daných podmínek. Stručně je nastíněna možnost autonomního provozu jednotky bez elektroohřevu. Shrnutí všech důležitých výsledků je uvedeno v závěru, včetně nastínění možností dalšího vývoje horkého dolomitického filtru.
|
|
|
Zplyňování drcených dřevotřísek
Hniličková, Veronika ; Baláš, Marek (oponent) ; Lisý, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se věnuje problematice zplyňování drcených dřevotřísek. Úvodní část je věnována obecné teorii zplyňování biomasy a druhům zplyňovacích generátorů. Dále je zde popsáno jaké produkty jsou v produkovaném plynu obsaženy a způsoby jejich odstranění z plynu. Práce je také věnována legislativním zákonům a novelám, podle kterých lze dřevotřísku zplyňovat. Vlastní část práce je věnována experimentálnímu zplyňování drcených dřevotřísek na zařízení Biofluid 100, který se nachází na Fakultě strojního inženýrství v Brně. Při tomto experimentu byly odebírány vrozky dehtů a plynů. Z jejich rozborů byli stanoveny hmotnostní obsahy BTEX, n-alkanů a PAHů. A podle průběhů experimentů byl navržen nejvhodnější postup zplyňování dřevotřísky. Dále byla dřevotříska popsána jako palivo.
|
|
|
Stanovení organických sloučenin v dehtu po spalování a zplyňování biomasy
Hájek, Radek ; Mravcová, Ludmila (oponent) ; Vávrová, Milada (vedoucí práce)
Spalování a zplyňování biomasy patří mezi základní technologické postupy pro její energetické využití. Vedlejším produktem těchto procesů je vznik dehtu, který představuje složitou směs látek a působí negativně jak na životní prostředí, tak také v samotných zařízeních zabývajících se zpracováním biomasy. V rámci této diplomové práce byla provedena analýza vzorků dehtu získaných spalováním různých materiálů. Pro analýzu byly použity moderní instrumentální metody reprezentované plynovou chromatografii s plamenově ionizační detekcí (GC-FID) a s hmotnostně spektrometrickou detekcí (GC-TOF-MS). Ve vzorcích dehtu byly stanoveny koncentrace sledovaných analytů ze skupiny těkavých organických látek známých jako BTEX, polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH) a vybraných fenolických sloučenin.
|
|
|
Stanovení organických sloučenin v dehtu
Magdechová, Andrea ; Čáslavský, Josef (oponent) ; Vávrová, Milada (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá stanovením organických látek v dehtu. Je zaměřena na polycyklické aromatické uhlovodíky, BTEX a n-alkany. Vzorky dehtů byly odebrány na Fakultě strojního inženýrství VUT v Brně během dvou dnů při rozdílných podmínkách zplyňování biomasy. Byly přefiltrovány a přečištěny přes kolonu se silikagelem. Na stanovení polycyklických aromatických uhlovodíků byla zvolena plynová chromatografie s hmotnostní detekcí, na stanovení BTEX a n-alkanů plynová chromatografie s plamenově ionizační detekcí.
|
|
|
Analýza dehtu vzniklého spalováním biomasy
Chytil, Václav ; Čáslavský, Josef (oponent) ; Vávrová, Milada (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na analýzu dehtu vzniklého při spalování biomasy. Vzorky dehtů byly poskytnuty Energetickým ústavem Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně. Jako stanovované skupiny látek byly zvoleny BTEX, polycyklické aromatické uhlovodíky a n-alkany. Před vlastním stanovením byly vzorky (roztoky dehtů v acetonu) upraveny. V případě BTEX a n-alkanů se jednalo pouze o filtraci a ředění, v případě polycyklických aromatických uhlovodíků byly vzorky po filtraci ještě přečištěny přes silikagel pomocí sloupcové chromatografie. Jako analytická metoda pro stanovení BTEX a n-alkanů byla zvolena plynová chromatografie s plamenovým ionizačním detektorem (GC-FID). Polycyklické aromatické uhlovodíky byly stanoveny pomocí plynové chromatografie s hmotnostně spektrometrickým detektorem (GC-MS).
|
|
| |
host ::
RSS.