Abstrak: Sebagai energi bersih terbarukan, teknologi gasifikasi biomassa telah berkembang pesat.Makalah ini memperkenalkan secara singkat prinsip dasar gasifikasi biomassa dan jenis proses gasifikasi, serta menjelaskan prinsip kerja serta kelebihan dan kekurangan jenis utama gasifier.Efisiensi gasifikasi tinggi tetapi strukturnya rumit;analisis karakteristik gasifier memiliki arti penting dalam perancangan dan pengoperasian proyek gasifikasi biomassa.
perkenalan
Dengan semakin seriusnya krisis energi global dan rusaknya lingkungan ekologi, biomassa, sebagai energi bersih terbarukan, merupakan sumber daya terbesar keempat setelah minyak, batu bara, dan gas alam, dan telah menarik perhatian besar.Teknologi gasifikasi biomassa tidak hanya dapat memasok gas dan pembangkit listrik, tetapi juga dapat digunakan untuk mensintesis metanol dan amonia.Ini memiliki fleksibilitas teknis yang memadai, kebersihan yang baik, ekonomi tinggi, dan efisiensi tinggi.Negara-negara di seluruh dunia secara aktif Mempromosikan penelitian tentang teknologi gasifikasi biomassa.
1 Prinsip gasifikasi biomassa
Gasifikasi biomassa adalah kumpulan reaksi yang lebih kompleks.Dari sudut pandang makro, dapat dibagi menjadi empat tahap reaksi: pengeringan, pirolisis, oksidasi (pembakaran) dan reduksi.
Pengeringan adalah proses fisik sederhana, yang umumnya terjadi antara 100 dan 150 °C, dan seluruh proses perlu menyerap banyak panas.Ketika suhu mencapai di atas 15 °C, biomassa mulai mengalami pirolisis, zat-zat yang mudah menguap diendapkan, dan arang dibiarkan membentuk lapisan untuk reaksi lebih lanjut.Produk gas dari pirolisis biomassa antara lain CO, CO2, CH4, H2, dll, yang akan mengalami reaksi oksidasi (pembakaran) dengan oksigen, dan mengeluarkan banyak panas, memberikan panas yang cukup untuk reaksi pengeringan, pirolisis dan reduksi, serta mempertahankan suhu. seluruh proses gasifikasi.Gigih.Uap air dan CO2 yang dihasilkan dari reaksi oksidasi (pembakaran) akan bereaksi dengan karbon menghasilkan H2 dan CO, sehingga menyelesaikan konversi bahan bakar padat menjadi bahan bakar gas.Proses ini merupakan reaksi reduksi (reaksi endotermik).Semakin tinggi suhunya, semakin intens reaksinya.Ketika suhu lebih rendah dari 800°C, reaksi pada dasarnya berada dalam keadaan stagnan.
2 gasifier unggun tetap
Dalam gasifier unggun tetap, bahan bakar biomassa mengalami pengeringan, pirolisis, oksidasi (pembakaran) dan reduksi dan diubah menjadi gas yang mudah terbakar.Menurut posisi suplai bahan gasifikasi dan urutan aliran melalui lapisan bahan bakar, terdapat tipe hisap atas, tipe hisap bawah, tipe hisap silang dan tipe terbuka, dan dua jenis gasifier pertama yang paling banyak digunakan.
2.1 Gasifier aliran atas
Lapisan reaksi gasifier hisap atas, dari atas ke bawah, adalah lapisan pengering, lapisan pirolisis, lapisan reduksi, dan lapisan oksida.Biomassa dimasukkan ke dalam gasifier dari atas, pertama dipanaskan dan dikeringkan oleh gas, dan kemudian dipirolisis oleh panas, sejumlah besar bahan mudah menguap diendapkan, dan karbon padat memasuki lapisan reduksi dan lapisan oksida di bawahnya secara bergantian. .Agen gasifikasi disuplai dari bagian bawah dan pertama-tama mengalami reaksi oksidasi dengan karbon padat, melepaskan panas untuk meningkatkan suhu aliran gas dan lapisan dengan cepat, dan aliran gas penuh dengan produk pembakaran.Setelah memasuki lapisan pereduksi, hasil pembakaran dan karbon mengalami reaksi reduksi, dan reaksi endotermik menurunkan suhu.Ketika suhu turun di bawah 800 °C, laju reaksi menjadi lambat bahkan terhenti.Aliran udara berlanjut ke atas, memberikan panas untuk pirolisis dan pengeringan bahan bakar.
2.2 Gasifier aliran bawah
Lapisan reaksi gasifier downdraft, dari atas ke bawah, adalah lapisan pengeringan, lapisan pirolisis, lapisan oksida, dan lapisan reduksi.Ada dua jenis gasifier downdraft tergantung pada lokasi di mana bahan gasifikasi disuplai: satu adalah gasifier downdraft dengan bagian leher tengah, dan bahan gasifikasi disuplai dari bagian atas bagian leher tengah.;Yang kedua adalah gasifier downdraft tanpa bagian leher perantara, dan bahan gasifikasi disuplai dari bagian atas.Prinsip kerja gasifier downdraft pada dasarnya sama dengan jenis updraft, hanya saja panas yang dibutuhkan untuk pengeringan bahan bakar dan pirolisis berasal dari lapisan oksida bagian bawah.
3 Gasifier unggun terfluidisasi
Mekanisme reaksi gasifikasi utama dari fluidized bed dan fixed bed pada dasarnya sama, tetapi tidak ada fixed bed yang jelas.Saat ini, ada tiga tipe utama fluidized bed: bubble fluidized bed, sirkulasi fluidized bed, dan double fluidized bed.
3.1 Gasifier Tempat Tidur Fluidisasi Gelembung (BFB)
Dalam lapisan terfluidisasi yang menggelembung, ketika kecepatan gas melebihi kecepatan kritis gas fluidisasi, padatan mulai terfluidisasi, gelembung muncul di lapisan, dan zona fase padat tempat partikel berkumpul dan zona fase encer yang didominasi oleh gelembung muncul.
Badan tungku relatif tebal dan gemuk, dan bagian bawahnya merupakan area fase padat dengan lapisan lapisan yang jelas.Reaksi gasifikasi terutama terjadi di daerah fase padat.Untuk mencegah bahan bakar partikel halus terbawa keluar dari area fase padat oleh aliran udara, bagian atas tungku dirancang dengan bagian ekspansi untuk mengurangi kecepatan gas., yang juga memperpanjang waktu reaksi bahan bakar di daerah fase encer.
3.2 Sirkulasi fluidized bed gasifier (CFB)
Badan tungku gasifier CFB ramping dan ramping, dan pemisah siklon dipasang di saluran keluar atas tungku untuk memisahkan dan mengumpulkan partikel padat bersuhu tinggi dan mengirimkannya kembali ke tungku.
Lapisan CFB mengisi seluruh ruang wadah, dan tidak ada zona fase padat dan zona fase encer.Kondisi yang diperlukan untuk mempertahankan konsentrasi partikel dalam unggun adalah tingginya jumlah partikel padat yang bersirkulasi.Jika sirkulasi tidak baik, semua partikel di dalam lapisan dapat terhempas keluar.Karena karakteristik fluidisasi bahan bakar biomassa yang buruk, gasifier CFB pada dasarnya menggunakan pasir sebagai media fluidisasi tambahan.
Gasifier CFB memiliki dua karakteristik: laju aliran gas tinggi, umumnya antara 4~7m/s, unggun bekerja di zona fluidisasi cepat;tingkat sirkulasi partikel tetap yang tinggi adalah antara 10~20.
3.3 Gasifier unggun terfluidisasi ganda (DFB)
Gasifier unggun terfluidisasi ganda mengadopsi dua tungku unggun terfluidisasi, satu adalah gasifier dan yang lainnya adalah tungku pembakaran.Bahan bakar biomassa ditambahkan ke gasifier dengan pasir panas sebagai bahan dasar, dan sejumlah pasir diserap, dan reaksi pirolisis dilakukan.Produk gas membawa sisa karbon dan pasir dan dipisahkan di separator.Residu karbon dan pasir yang dipisahkan dibakar dengan udara di tungku pembakaran untuk memanaskan pasir, dan pasir panas dibawa oleh gas buang dan dipisahkan oleh pemisah, dan pasir panas dikembalikan ke gasifier.Fitur luar biasa dari gasifier DFB adalah bahwa partikel bahan bakar diangkut dalam dua tungku fluidized bed dengan memanfaatkan kapasitas transportasi yang kuat dari fluidized bed.
4 Karakteristik berbagai jenis gasifier
Gasifier fixed-bed memiliki struktur sederhana, kemampuan beradaptasi bahan baku yang luas, ukuran partikel hingga 100mm, sensitivitas rendah terhadap slagging, dan kandungan abu terbang gas yang rendah, namun hanya cocok untuk operasi gasifikasi skala kecil dan sulit untuk diukur. .
Gasifier unggun terfluidisasi memiliki efisiensi gasifikasi yang tinggi dan nilai kalor yang tinggi, namun strukturnya relatif kompleks.Ini memiliki persyaratan tertentu pada ukuran partikel, keseragaman, kadar air dan sudut akumulasi alami bahan bakar.Sensitif terhadap slagging, dan kandungan gas fly ash Jika banyak, perlu dilengkapi dengan sistem penghilangan dan pemurnian debu.Saat ini, proyek gasifikasi biomassa skala besar secara bertahap mengadopsi teknologi gasifier fluidized bed bertekanan.
5. Kesimpulan
Saat ini, persyaratan emisi karbon global menjadi semakin ketat, dan pentingnya biomassa dengan karakteristik “emisi karbon nol” menjadi semakin jelas.Makalah ini secara singkat memperkenalkan prinsip gasifikasi biomassa dan membandingkan serta menganalisis berbagai jenis gasifier.Terlihat bahwa fixed bed dan fluidized bed memiliki kelebihannya masing-masing, namun fluidized bed lebih cocok untuk skala besar dan merupakan arah pengembangan di masa depan, sehingga memberikan sedikit petunjuk penting pada desain dan pengoperasian. proyek gasifikasi biomassa.
Waktu posting: 29 Maret 2022