Базисные принципы газификации изучаются и развиваются с начала девятнадцатого века. Во время 2-ой мировой войны около миллиона автомобилей приводились в движение при помощи газификаторов на биомассе. Энтузиазм к газификации вновь возрос во время энергетического кризиса 70-х годов, а потом свалился вкупе с понижением цен на нефть в 80-х годах. По оценкам Мирового Банка (1989) всего только 1000-3000 газификаторов установлено в мире, в большей степени в Южной Америке для производства древесного угля.
В процессе газификации древесной породы появляется горючий газ, представляющий из себя смесь водорода, угарного газа (монооксида углерода), метана и неких негорючих сопутствующих компонент. Это достигается частичным сжиганием и частичным нагревом биомассы (с внедрением тепла ограниченного горения) в присутствии древесного угля (естественного продукта сжигания биомассы). Газ может употребляться заместо бензина. При всем этом мощность авто мотора понижается на 40%. Может быть, что в дальнейшем этот вид горючего станет главным источником энергии для электрических станций.

ГАЗИФИКАЦИЯ Древесной породы

Газификация древесной породы именуется также газогенерацией либо сухой перегонкой. Сущность процесса заключается в производстве горючего газа средством нагрева древесной породы. Монооксид углерода, метиловый газ, метан, водород, газообразные углеводороды и другие составляющие в разных пропорциях могут быть получены при помощи нагрева либо сжигания древесной породы в критериях отсутствия либо недочета кислорода. Эта цель может быть достигнута в топочных устройствах, ограничивающих поступление воздуха снаружи, в итоге чего сжигание происходит не стопроцентно. Схожим процессом является нагрев древесной породы в закрытой емкости с внедрением наружного источника тепла. В различных процессах получаются различные продукты. Если при сжигании древесной породы обеспечить нужное количество кислорода, то в процессе такового сжигания образуются двуокись углерода, вода, маленькое количество золы (соответственное содержанию неорганических веществ) и тепло. Этот тип сжигания реализуется в обыденных древесносжигающих печах. После начала процесса горения можно ограничить поступление воздуха. При всем этом горение будет длиться, но с частичным сгоранием. В случае полного сгорания углеводорода (древесная порода в главном состоит из углеводородов) кислород соединяется воединыжды с углеродом, также с водородом. В итоге чего получаются CO2 (двуокись углерода) и H2O (вода). Ограниченное количество воздуха и тепло обеспечивают продолжение неполного сгорания. В этих критериях один атом кислорода соединяется воединыжды с одним атомом углерода, в то время как водород ведет взаимодействие с кислородом только отчасти. В итоге выходит монооксид углерода, вода и газообразный водород. Не считая того, образуются и другие составляющие, к примеру, углерод в виде дыма. Под воздействием тепла разрываются хим связи в молекулах сложных углеводородов, содержащихся в древесной породе (также в любом другом углеводородном горючем). Сразу в процессе объединения атомов углерода и водорода с кислородом выделяется тепло. Таким макаром, процесс поддерживает сам себя. Если количество воздуха недостаточно, то в итоге такового процесса появляется довольно тепла для разложения молекул древесной породы, но продуктами этого процесса будут монооксид углерода и водород — горючие газы. Другие продукты неполного сгорания — это в большей степени диоксид углерода и вода.

Газификация представляет собой обычной метод получения газообразного горючего из жесткой древесной породы. В отличие от массивной древесной породы, газ комфортен и может употребляться в разных имеющихся устройствах, не последним из которых является бензиновый двигатель.

При сжигании древесной породы образующаяся вода при определенных критериях может участвовать в процессе сухой возгонки. Древесная порода также содержит другие хим элементы от алкалоидов до минералов, которые тоже участвуют в этом процессе. В процессе возгонки древесной породы образуются метан, метиловый газ, водород, углекислый и угарный газы, древесный спирт, углерод, вода, также многие малые добавки. Количество метана может достигать 75%. Метан представляет собой обычной углеводород, находящийся в природном газе, который также может быть получен в процессе анаэробного бактериального разложения органических веществ (биогаз либо болотный газ). Он имеет высшую теплотворную способность и прост в использовании. Метиловый газ имеет отношение к метанолу (древесному спирту) и может сжигаться конкретно либо после перевоплощения в метанол, который представляет собой качественное жидкое горючее, применимое для сжигания в некординально измененных движках внутреннего сгорания. Разумеется, что оба базисных процесса получения древесного газа — неполное сжигание и сухая возгонка — приводят к образованию комфортного горючего, которое может заместить природные ископаемые газы (природный газ либо такие сжиженные газы, как пропан либо бутан). Он может сжигаться в имеющихся топочных устройствах либо употребляться в качестве горючего для движков внутреннего сгорания при соблюдении неких принципиальных мер предосторожности.

Газогенераторы

Простым газогенератором является резервуар, представляющий из себя перевернутый конус (воронку). Закрывающееся отверстие в высшей части позволяет юзеру загружать опилки. В высшей части также имеется отверстие для отвода газа. В нижней части «воронка» открыта. Тут происходит процесс горения. После загрузки (появляется естественная пробка) опилки поджигаются в нижней части при помощи, к примеру, пропанового факела. Опилки начинают тлеть. Процесс поддерживается при помощи вакуума, создаваемого воздуходувкой либо бензиновым двигателем. Газы подымаются через пористую древесную массу, отчасти фильтруясь при всем этом, и покидают устройство в высшей части. Тут газы вновь фильтруются и, по мере надобности, подвергаются обработке. Создание вакуума обеспечивает также и поступление воздуха, нужное для поддержания процесса. Описанный газификатор примитивен. Его работу тяжело держать под контролем, в особенности, если горение происходит в верхнем слое загруженного горючего. Так как в конструкции не предусмотрен контроль равномерного горения, то может быть сквозное прогорание слоя. После того, как огнь появился на поверхности, количество поступающего воздуха резко возрастает. При всем этом вполне сгорают как жесткое сырье (опилки), так и выделяющиеся летучие составляющие. Таким макаром, контроль процесса находится в зависимости от малой пористости опилок. К примеру, внедрение ветвей в описанной конструкции нереально из-за того, что количество воздуха будет очень огромным, и заместо тления будет происходить полное сжигание при высочайшей температуре. Такие устройства неприменимы для долгого получения газа. Но они дешевы и могут работать с различными видами сырья. Для устойчивой долговременной эксплуатации древесные газификаторы обязаны иметь более сложную систему контроля подачи воздуха и горючего. Есть разные методы заслуги этой цели. К примеру, если описанный чуть повыше газификатор стопроцентно закрыт, то можно выполнить контроль подачи воздуха. В данном случае можно удачно спаливать большее количество древесной породы.
ГАЗИФИКАЦИЯ

Обычно электроэнергию из древесной породы получают методом использования паровых турбин конденсационного типа. При всем этом биомасса сжигается в котле для производства пара, который, попадая в турбину, приводит в движение генератор. Разработка отлично известна, испытана и позволяет использовать широкий спектр топлив. Но оборудование сравнимо драгоценное, а эффективность сравнимо низкая. При всем этом способности улучшения этих характеристик в дальнейшем ограничены. Есть также трудности, связанные с внедрением пара. При атмосферном давлении пар занимает объем в 1200 раз больший, чем объем воды. Создание пара просит нагрева воды выше температуры кипения под давлением. Вода бурлит при температуре 100 оC на уровне моря. Поддержание в котле высочайшего давления позволяет существенно поднять температуру кипения. Повышение температуры пара нужно для того, чтоб прирастить его полезную работу. Пар низкой температуры будет просто конденсироваться в паропроводах и цилиндрах турбины.

Новым методом получения электроэнергии из биомассы является газификация. В данном случае заместо обычного сжигания твердого горючего часть его переводится в газообразную форму, содержащую 65-70% энергии начального горючего. Получаемые горючие газы могут употребляться аналогично природному газу для производства электроэнергии, в качестве горючего для автомобилей, в индустрии, либо для получения синтетических видов горючего. Разработка находится в стадии насыщенных исследовательских работ.

Перспективной кандидатурой является термохимическая газификация биомассы в критериях ограничения количества воздуха и внедрение получаемых газов в газовых турбинах. Газовые турбины относительно дешевенькие, более действенные и имеют отличные перспективы улучшения обоих характеристик.

Газификаторы биомассы обычно имеют четыре главные составные части:

1. Система подготовки и подачи горючего.
2. Реактор.
3. Газоочистка, охлаждающая система и смешивания.
4. Энергетическая установка, к примеру, движок внутреннего сгорания (ДВС) с генератором либо насосной установкой, либо газовая горелка в котле либо печи.

Внедрение газа в ДВС с следующим созданием электроэнергии предъявляет жесткие требования к газификатору и качеству получаемых газов. Необходимость чистки, остывания и смешивания газа делает технологию довольно сложной. Опыт эксплуатации схожих устройств в мире показал, что они чувствительны к изменению характеристик горючего, изменению нагрузки оборудования, качеству обслуживания и условиям среды.

К газификаторам, применяемым только для производства тепла, не предъявляются настолько жесткие требования, потому их легче проектировать и эксплуатировать, они дешевле и поболее действенные с энергетической точки зрения.

Все типы газификаторов требуют использования горючего с низкой влажностью и малым содержанием летучих компонент. Потому древесный уголь неплохого свойства является наилучшим видом горючего. Но его внедрение просит дополнительного оборудования, что понижает общую эффективность способа.

В простейшей газовой турбине с открытым циклом жаркие газы выбрасываются конкретно в атмосферу. Другой возможностью является их внедрение для производства пара при помощи утилизатора тепла. Пар может употребляться для подогрева в когенерационных системах, а конкретно для повторного впрыска в газовую турбину. Это приводит к повышению производства энергии и увеличению общей эффективности системы (цикл STIG — газовые турбины с инжекцией пара в паровых турбинах и цикл GTCC — комбинированный газопаровой цикл). Природный газ является более желаемым топливом, потому немногие поставщики грядущего оборудования имеют стимулы растрачивать миллионы баксов на исследования и развитие термохимической газификации угля для снабжения газовых турбин. Большая часть этих работ применима к системам, объединяющим газификацию биомассы и газовые турбины (BlG/GTs). Биомассу легче газифицировать, чем уголь. К тому же, она имеет наименьшее содержание серы. Внедрение технологий BlG/GTs для когенерации, также для производства электроэнергии в почти всех случаях возможно окажется дешевле, чем внедрение для этих целей огромных централизованных угольных термических станций, для которых нужно проводить сероочистку, также атомных и гидростанций.

Газификаторы, использующие древесную породу и древесный уголь, становятся коммерческим продуктом. В неких странах проводятся исследования по использованию других видов биомассы (отходов) в качестве горючего. При всем этом нужно решить препядствия чувствительности газификаторов к изменению характеристик горючего, некие технические трудности, также соответствие экологическим требованиям. Серьезные издержки могут быть существенно уменьшены в случае использования для строительства местных материалов. К примеру, цена газификатора, построенного из железобетона в Азиатском технологическом институте (Бангкок) оказалась в 10 раз меньше западных аналогов. Для развивающихся государств перспективной перспективой является внедрение технологии BlG/GTs для потребностей сладкой индустрии и производства этанола.

Огромное внимание газификации уделяется в Индии, так как тут имеется база для широкомасштабной коммерциализации. Газификация биомассы может удовлетворить многие потребности в энергии, в особенности в земельном секторе. Детализированный микро- и макроэкономический анализ (Jain, 1989) показал, что в Индии общий потенциал газификации биомассы мог достигнуть в 2000 году от 10000 до 20000 МВт установленной мощности. Сюда могли бы заходить как малые установки для ирригации и электрификации деревень, так и большие промышленные энергоустановки и сетевые электростанции, работающие на энергетических плантациях.