Quels types de biomasse peuvent être utilisés dans un gazéificateur de 30 tonnes?

Avec la demande mondiale croissante de solutions énergétiques durables, la technologie de gazéification de la biomasse attire de plus en plus d'attention en tant que moyen efficace de convertir les déchets organiques et les ressources renouvelables en énergie propre. Le processus de gazéification consiste à convertir la biomasse en gaz de synthèse combustible (Syngas) riche en monoxyde de carbone (CO), en hydrogène (H2) et en une petite quantité de méthane (CH4) par pyrolyse à haute température et réactions d'oxydation dans des conditions limitées ou non d'oxygène. Ce gaz de synthèse peut être utilisé pour la production d'électricité, l'alimentation thermique et encore plus de synthèse de carburants liquides ou de produits chimiques.

Pour un système de gazéificateur à grande échelle avec une capacité de traitement de 30 tonnes / jour, la sélection de la bonne matière première de biomasse (c'est-à-dire le "carburant de la biomasse" ou la "matière première de biomasse") est la clé pour assurer un fonctionnement efficace et stable du système. Différents types de biomasse ont des propriétés physiques et chimiques différentes, ce qui affectera directement les performances du gazéificateur, le rendement et la qualité du gaz de synthèse et l'économie de l'ensemble du système.

1. Biomasse boisée

La biomasse boisée est l'un des combustibles de gazéificateurs les plus courants et les plus utilisés, avec les avantages d'une composition relativement uniforme, d'une faible teneur en cendres et d'une valeur calorifique élevée.

1. Chips de bois et sciure

Source: Principalement des déchets des usines de transformation du bois (comme la sciure de bois, les copeaux de bois), les résidus d'exploitation forestière (tels que les branches, l'écorce) et les forêts énergétiques spécialement plantées.

Avantages: Valeur calorifique élevée: la biomasse ligneuse a une teneur élevée en carbone et a généralement une bonne valeur calorifique.

Faible cendre: Par rapport à d'autres biomasse, le bois a une teneur en cendres plus faible, ce qui contribue à réduire le risque de slagage dans le gazéificateur et simplifie la manipulation des cendres.

Structure stable: Les copeaux de bois et la sciure correctement traités ont une forme physique relativement stable et sont faciles à transporter et à stocker.

Considérations: teneur en humidité: la teneur en humidité du bois est un facteur clé. Une teneur en humidité trop élevée réduira l'efficacité de la gazéification et la valeur calorifique de Syngas. Idéalement, la teneur en humidité doit être contrôlée à environ 10% à 20% et la pré-séchage peut être nécessaire.

Uniformité de la taille des particules: La taille uniforme des particules aide à distribuer et réagir uniformément les matériaux du gazéificateur. Les particules trop grandes ou trop petites peuvent causer des problèmes.

Impuretés: Évitez de mélanger les impuretés inorganiques telles que le sable, les pierres ou les métaux, ce qui augmentera la teneur en cendres et peut endommager l'équipement.

Applicabilité: les gazéificateurs de 30 tonnes sont très adaptés au traitement des copeaux de bois et des copeaux de bois, en particulier dans les zones avec les industries du bois développées.

2. Cultives énergétiques - Woody
Source: Espèces d'arbres à croissance rapide telles que les saules et les peupliers plantés spécifiquement à des fins énergétiques.

Avantages: Alimentation durable: les cultures énergétiques sont une source de biomasse renouvelable et contrôlable qui peut assurer une alimentation à long terme et stable.

Bonne uniformité: par rapport aux déchets mixtes, la composition des cultures énergétiques est plus uniforme, ce qui est propice au contrôle stable du processus de gazéification.

Considérations: Coûts de plantation: impliquant des coûts de plantation tels que les terres, les ressources en eau et la main-d'œuvre.

Distance du transport: l'emplacement géographique de la forêt énergétique affectera le coût du transport.

Applicabilité: les forêts énergétiques sont idéales pour les projets de gazéification à grande échelle qui souhaitent établir une chaîne d'approvisionnement à long terme et stable de biomasse.

2. Résidus agricoles
Les déchets agricoles sont une énorme ressource de biomasse, et son utilisation contribue à résoudre les problèmes de pollution de l'environnement et à créer une valeur économique.

1. Cosse de riz et paille de blé
Source: Le résidu après la récolte de riz et de blé.

Avantages: Sortie grande: une énorme sortie globale, c'est une source de biomasse bon marché et facilement accessible.

Neutralité du carbone: En tant que déchets agricoles, son utilisation aide à atteindre la neutralité du carbone.

Considérations: faible densité: la densité de volume des coques de riz et de la paille de blé est très faible, ce qui signifie que les coûts de stockage et de transport sont élevés et que le prétraitement (comme l'équilibre ou le briquetting) peut être nécessaire pour augmenter la densité.

Contenu à cendres élevé: la balle de riz, en particulier, peut avoir une teneur en cendres de 15 à 20% ou même plus, et a une teneur élevée en silicium, ce qui est enclin à des slagus dans le gazéificateur, plaçant des exigences plus élevées sur la conception et le fonctionnement du gazéificateur.

Contenu en métal alcalin: la paille de culture comme la paille de blé contient des métaux alcalins élevés (comme le potassium et le sodium), ce qui peut facilement conduire à un point de fusion à cendres plus faible et à des scories.

Applicabilité: malgré les défis, Gasificateurs de 30 tonnes Peut utiliser efficacement ces déchets de cultures en améliorant la conception de gazéificateurs (tels que les gazéificateurs à lit fluidisé ont une meilleure adaptabilité aux cendres et aux scolarisés) et aux mesures de prétraitement.

2. Bagasse
Source: Un sous-produit de l'industrie sucrière, c'est le résidu fibreux après que la canne à sucre a été pressée pour extraire du jus.

Avantages: Alimentation centralisée: les sucreries produisent généralement une grande quantité de bagasse de manière centralisée, ce qui est facile à collecter.

Valeur calorifique modérée: il a une certaine valeur calorifique et peut être utilisé comme un bon carburant.

Considérations: Contenu en humidité: La bagasse fraîchement pressée a une teneur élevée en humidité et doit être séchée.

Transport: Bien que relativement compact, il peut encore devoir être compacté pour réduire les coûts de transport.

Applicabilité: Bagasse est un carburant localisé idéal pour les gazéificateurs de 30 tonnes autour des sucreries.

3. Corn Stover et Cornus de maïs

Source: Cornus et oreilles de maïs après la récolte.

Avantages: rendement élevé: énorme rendement dans les principales zones de production de maïs.

Considérations: Coût de collecte: les tiges de maïs sont difficiles à collecter et nécessitent des machines spéciales et des processus d'exploitation.

Métaux de cendres et alcalins: similaires aux autres pailles, il y a aussi des problèmes avec une teneur élevée en cendres et en métaux alcalins.

Applicabilité: Dans les zones avec une grande production de maïs, elle peut être utilisée dans des gazéificateurs de 30 tonnes après un prétraitement approprié.

4. Shels de noix

Source: comme les coquilles de noix, les coquilles d'amande, les coquilles d'arachide, etc.

Avantages: densité plus élevée: par rapport aux autres déchets agricoles, les coquilles de noix sont généralement plus denses, ce qui est pratique pour le stockage et le transport.

Bonne valeur calorifique: il a une valeur calorifique élevée.

CONTRACTION DE CASSE: La plupart des coquilles de noix ont une teneur en cendres relativement faible.

Considérations: Alimentation: L'approvisionnement dépend de l'échelle de l'industrie de la transformation des noix et peut ne pas être aussi courant que le bois ou la paille.

Applicabilité: Il convient aux gazéificateurs de 30 tonnes près des usines de transformation des noix en tant que carburant de biomasse de haute qualité.

3. Composants de biomasse en déchets solides municipaux (MSW)
Les composants organiques des déchets solides municipaux classifiés et prétraités peuvent également être utilisés comme carburant pour les gazéificateurs.

Source: déchets biologiques tels que les déchets de cuisine, les déchets de jardin, le papier, les textiles, etc.

Avantages: Traitement des déchets: Il résout le problème du traitement des déchets urbains et réalise l'utilisation des ressources.

Récupération d'énergie: recyclez l'énergie dans les ordures.

Considérations: Prétraitement complexe: La composition de MSW est complexe et inégale, et un prétraitement strict tel que le tri, l'écrasement et le séchage est nécessaire pour éliminer les incombustibles et contrôler l'humidité et la taille des particules. Cela augmentera considérablement les coûts et les difficultés techniques.

Polluants: Il peut contenir des polluants tels que les métaux lourds et le chlore, et des gaz nocifs peuvent être produits pendant le processus de gazéification, nécessitant un système de purification strict des gaz de combustion.

Valeur calorifique instable: la valeur calorifique entre les lots de MSW peut fluctuer considérablement.

Applicabilité: Pour un gazéificateur de 30 tonnes, l'utilisation de MSW comme carburant nécessite une technologie de prétraitement très mature et des mesures strictes de contrôle des émissions environnementales.

5. Déchets industriels
Les déchets organiques générés dans certains processus de production industrielle peuvent également être utilisés pour la gazéification.

Source: Écorce et liqueur noire des papeteries, résidus des usines de transformation des aliments, lies, résidus pharmaceutiques, etc.

Avantages: Alimentation centralisée: généralement concentrée dans les parcs industriels, ce qui est pratique pour la collecte et le transport.

Utilisation des déchets: il résout le problème du traitement des déchets industriels et se conforme au concept d'économie circulaire.

Considérations: Composition complexe: La composition de différents déchets industriels varie considérablement et peut contenir des polluants spécifiques ou des cendres élevées.

Prétraitement: Un prétraitement ciblé peut être tenu de répondre aux exigences du gazéificateur.

Applicabilité: il doit être évalué en fonction des propriétés des déchets spécifiques et de la conception du gazéificateur.

6. Exigences générales et paramètres clés pour les carburants de la biomasse
Quel que soit le type de biomasse utilisé, les paramètres et exigences clés suivants sont essentiels pour un gazéificateur de 30 tonnes:

1. Contenu en humidité
Impact: La teneur en humidité est l'un des facteurs les plus importants affectant l'efficacité de la gazéification et la qualité de Syngas. Une teneur en humidité excessive réduira la température de gazéificateur, augmentera la consommation d'agent de gazéification et réduira la valeur calorifique de Syngas (car une partie de la chaleur est utilisée pour évaporer l'humidité).

Plage idéale: il est généralement recommandé de se situer entre 10% et 20% (base sec), et le maximum ne doit pas dépasser 30% à 35%. Pour les grands gazéificateurs, l'équipement de séchage est généralement équipé pour prétraiter la biomasse à haute forme.

2. Taille des particules

Impact: La taille des particules affecte directement la fluidité, l'efficacité de la chaleur et du transfert de masse et le taux de réaction de gazéification de la biomasse dans le gazéificateur.

Exigence: Généralement, la taille des particules doit être uniforme et dans une plage spécifique. Pour les gazéificateurs à lit fixe, des particules plus grandes et relativement uniformes (telles que des copeaux de bois) sont généralement nécessaires; Pour les gazéificateurs à lit fluidisé, des particules plus petites et plus uniformes (telles que la sciure et les coques de riz) sont nécessaires. Des particules trop grandes peuvent entraîner une gazéification ou un blocage incomplet, tandis que des particules trop petites (poudre fine) sont facilement emportées par le flux d'air, augmentant la quantité de cendres volantes.

3. Contenu des cendres

Impact: Les cendres sont un minéral non incombustible qui occupe l'espace du gazéificateur, réduit le volume de réaction efficace et est finalement déchargé sous forme de laitier. Une teneur élevée en cendres augmente la quantité de scories à gérer et peut provoquer des problèmes de scoris.

Plage idéale: Généralement, plus le meilleur, idéalement moins de 5%. Les coques de riz et la paille ont une teneur en cendres plus élevée, qui nécessite des gazéificateurs spécialement conçus pour gérer.

4. Point de fusion / d'adoucissement des cendres
Impact: Les cendres fondent à haute température et formeront le clinker, qui bloquera le gazéificateur ou couvrira la surface de réaction, affectant sérieusement le fonctionnement stable du gazéificateur.

Besoin: La biomasse avec un point de fusion de cendres plus élevé doit être sélectionnée, ou les scolarissages doivent être évités en ajoutant du flux, en contrôlant la température de gazéification, etc.

5. Valeur de chauffage
Impact: La valeur calorifique de la biomasse détermine directement sa production d'énergie. La biomasse avec une valeur calorifique élevée peut produire plus d'énergie.

Exigence: La biomasse avec une valeur calorifique élevée doit être sélectionnée autant que possible.

6. Contenu du chlore et du soufre
Impact: Ces éléments formeront des gaz corrosifs (tels que HCl et H2S) pendant le processus de gazéification, provoquant la corrosion à l'équipement de gazéificateur et augmentant la difficulté et le coût de la purification de Syngas.

Exigence: La biomasse à faible chlore et soufre doit être sélectionnée autant que possible. Certains déchets agricoles (comme une certaine paille) peuvent contenir un chlore élevé.

7. densité en vrac

Impact: La densité affecte l'efficacité du stockage, du transport et de l'alimentation de la biomasse. La biomasse basse densité nécessite plus d'espace de stockage et des coûts de transport plus élevés.

Exigence: La densité de la biomasse peut être augmentée par des méthodes de prétraitement telles que le briquet et la tarding.

7. Stratégie de sélection et perspectives futures
Pour un projet de gazéification de la biomasse de 30 tonnes / jour, le choix du bon type de biomasse est un processus de compromis multi-facteurs qui doit être pris en compte:

Accessibilité des ressources locales: hiérarchisez les ressources abondantes et durables de la biomasse près du site du projet pour réduire les coûts de transport.

Caractéristiques de la biomasse: En fonction des paramètres ci-dessus, sélectionnez la biomasse adaptée à une technologie de gazéificateurs spécifique (comme le lit fixe, le lit fluidisé, etc.).

Exigences et coûts de prétraitement: évaluer le prétraitement (séchage, écrasement, compactage, etc.) et les coûts requis pour différentes biomasse.

Application de gaz de synthèse: Selon les exigences de qualité du gaz de synthèse pour l'utilisation finale du gaz de synthèse (production d'électricité, alimentation thermique, synthèse du carburant, etc.), sélectionnez réversement le type de biomasse.

Règlement sur l'environnement: s'assurer que les émissions de la biomasse sélectionnée et de ses produits de gazéification sont conformes aux réglementations environnementales locales.

En regardant vers l'avenir, alors que la technologie de gazéification continue de mûrir et que la technologie de prétraitement en biomasse se développe, de plus en plus de types de biomasse seront utilisés plus efficacement. Par exemple, la technologie de cofilaté de biomasse permet l'utilisation simultanée de biomasses multiples, équilibrant les avantages et les inconvénients de différentes biomasses en optimisant le rapport de mélange, améliorant ainsi l'efficacité de la gazéification et les avantages économiques. Dans le même temps, pour la biomasse à haute cendre et à haute teneur en métaux alcalins, les chercheurs développent également des types de fournaises et des technologies de traitement des cendres qui sont plus résistantes aux sling.