SC SCORPION EXIM SRL

PROGRAM: INVENT Subprogram nr.1 – MDPContract: 209/12.12.2005

Proiect: Valorificarea brevetului „Sistem de separare a fazei solide din aerodispersii” în instalaţii avansate de gazeificare a biomaseiAcronim: SINGAZ-TECH

MODEL EXPERIMENTAL INSTALAŢIE GAZEIFICARE BIOMASĂ

AIM ICTCM SCORPION

Drd. Ing. Elena LASLU Dr. Ing. Stefan Tudorel CRACIUNOIU Ing. Dinu Ştefan

Ing. Gabriel Laslu Ing. Domnica Cotet Sing. Buzu Constantin

Ing. Ionescu Lucian Ing. Sârbu Gheorghe

Ing. Bloţ Dumitru

biomasaBiomasa este definită ca un material care a participat la aşa numitul „ Ciclu natural de dezvoltare” („growing cycle”). Deşeurile din agricultură, deşeurile forestire, deşeurile urbane de lemn, masele lemnoase şi ierboase în general sunt materiale denumite curent biomasă. Bio-energia este termenul european consacrat pentru a defini atât tehnologiile de valorificare energetică a biomasei, biogazului, gazului de depozit cât şi tehnologiile de obţinere a biocombustibilului.Curent, biomasa este procesată fie prin conversie termală, fie prin fermentare anaerobică, fie ca îngrăşământ.

Piroliză ; Gazeificare (1)

În mod uzual combustibilul solid este compus din elementele, carbon, hidrogen şi oxigen. În gazeificare se consideră că biomasa este încălzită prin combustie. În gazeificarea clasică se pot distinge patru procese diferite: uscarea, piroliza, oxidarea şi reducerea.

Piroliză ; Gazeificare (2)Reacţiile chimice ce au loc sunt:

Reacţii exoterme:Combustie: {volatile din biomasă + cărbune/char} + O2 → CO2Oxidare partiala: {volatile din biomasă + cărbune/char} + O2 → COMetanizare: {volatile din biomasă + cărbune/char} + H2 → C2H2Comutare apa-gaz: CO + H2O → CO2+H2Metanizare CO : CO + 3H2

Reactii endoterme: Abur – Carbon: {volatile din biomasă + cărbune/char} + H2O → CO+H2Reactia Boudouard: {volatile din biomasă + cărbune/char} + CO2 → 2CO

Piroliză ; Gazeificare (3)

Definim:Piroliză rapidă: Degradarea termică a deşeurilor în absenţa aerului pentru a produce cărbune de lemn (char), combustibil de piroliză (bio-oil), şi singaz (de exemplu, conversia lemnului în mangal). În aceste condiţii se produc vapori organici, gaze de piroliză şi mangal. Vaporii sunt condensaţi pentru a forma bio-oil.

Piroliză ; Gazeificare (4)Gazeificare: Spargerea hidrocarbonilor (vaporilor organici) în gaz de sinteză (singaz) odată cu controlul îngrijit al cantităţii de oxigen prezentă în proces.

Gazul de sinteză este format în principal dintr-un amestec de hidrogen (H2) şi oxid de carbon (CO) şi dintr-un procent mic de bioxid de carbon (CO2), apă (H2O), metan (CH4), hidrocarboni mari (C2+) şi azot (N2). Reacţiile se petrec la temperaturi ridicate (500-1400 0C) şi presiune atmosferică sau la presiuni ridicate până la 33 bar. Oxidantul utilizat poate fi aerul, oxigenul pur, aburul sau un amestec al acestora. Gazeificarea bazată pe aer produce în mod tipic singaz cu conţinut ridicat de azot şi din această cauză cu o putere calorifică mică (4-6 MJ/m3). Gazeificarea bazată pe utilizarea aburului sau oxigenului pur (în absenţa aerului) produce un singaz cu o putere calorică mult mai mare (10-20 MJ/m3)

Fig. 1 Schema instalaţiei de gazeificareLegendă: 1- reactor; 2- Dispozitiv pulse jet alimentare biomasă; 3- Dispozitiv pulse jet transport nisip; 4- Arzător; 5- Condensator; 6- Filtru cu saci; 7-Ciclon superior; 8- Rezervor bio-oil

INSTALAŢIA INIŢIALĂ

- INSTALAŢIE GAZEIFICARE BIOMASĂ – IG 25.0000.00.0- REACTOR – IG 25.1000.00.0

- GRUP ALIMENTARE (ALIMENTATORUL CU NISIP) – IG 25.5000.00.0- ALIMENTATOR CU BIOMASĂ – IG 25.4000.00.0

- ALIMENTATOR CU CHAR – IG 25. 9000.00.0- COLOANĂ CONDENSARE – IG 25.2000.00.0

- FILTRU CU SACI – IG 25.7000.00.0

COMPONENŢA

INSTALAŢIA INIŢIALĂ detaliu

INSTALAŢIA INIŢIALĂ detaliu

CAMERA DE ARDERE CU CICLONUL CENTRAL

Ejectorul pulse jet de transport nisip

Ejectorul pulse jet transport biomasă

Partea inferioară a radiatorului condensatorului după probeSe remarcă stropii de condens (bio-oil) rămaşi pe aripioarele radiatorului

Arzătorul de 70 000-300 000 kcal/h

CAMERA DE COMANDĂ

Prelungirea tubului central şi realizarea încălzirii indirecte a biomasei

ZONA ARZĂTORULUI DUPĂ PROBE

Nr. crt

Parametrul/Caracteristica Realizat Previzionat în proiect

Tipul reactorului realizat Cu circulaţie pulsatorie a biomasei şi încălzire indirectă

Etapa de dezvoltare Pilot , model experimental

Tipul biomasei I. Rumeguş (fag, răşinoase) densitate în vrac 160 kg/m3; umiditate 30%

II. Rumeguş (plăci aglomerate), densitate în vrac 280 kg/m3; umiditate 25%

Biomasă

Debit de biomasă gazeificată [kg/h]

20 180 20 – 50 kg/h

Condiţii de reacţie:

-presiune bar atmosferică atmosferică atmosferică

- Temperatura în zona de reacţie 0C 200-peste 800 200- peste 800 200-800 (1000)

- Reactanţi Aer/ Vapori din umiditatea biomasei

Aer/ Vapori din umiditatea biomasei

Aer sau gaz neutru/vapori

Tabel cu parametrii caracteristici ai procesului de gazeificare înregistraţi la probele reactorului SINGAZ – TECH; Program INVENT

-0,2-0,30,2-0,3- Raport vapori, biomasă kg/kg

-0,15-0,31,2 – 2,3- Raport aer, biomasă kg/kg

Aer sau gaz neutru/vapori

Aer/ Vapori din umiditatea biomasei

Aer/ Vapori din umiditatea biomasei

- Reactanţi

200-800 (1000)200- peste 800200-peste 800- Temperatura în zona de reacţie 0C

atmosfericăatmosfericăatmosferică-presiune bar

Condiţii de reacţie:

Compoziţia estimată a singazului:

-- H2 % 7-9 13-16 20-25%

-- CO % 15-18 38-45 40-45%

-- CO2 % 12-14 10-15 13-14%

-- CH4% 6-9 5-8 16-23%

- N2 % 40-45 14-18 -

Altele % 8-10 8-10 -

Puterea calorică MJ/Nm3 5-7 12-14 Peste 10

Curăţire de cenuşă, cărbune şi tar Strat de nisip şi filtru cu saci

Strat de nisip şi filtru cu saci

Strat de nisip şi filtru cu saci

Grad de filtrare final al gazelor % 99,9 99,9 99,9

Separare fracţii condensabile (bio-oil) Condensator cu separarea fazelor

Condensator cu separarea fazelor

Condensator cu amestecul fazelor

TABEL REZULTATE CONTINUARE

PropuneriI. Continuarea proiectului prin realizarea prototipului instalaţiei. În acest sens se propune redepunerea proiectului, plecând de la stadiul actual de dezvoltare a instalaţiei, la o altă competiţie a programului INVENT sau la alte competiţii interne.

Avantajele instalaţiei:Este o instalaţie simplă, ieftină şi compactăFuncţie de destinaţia singazului, se pretează la ample dezvoltări

ulterioare: injecţia biomasei cu gaz neutru comprimat şi injecţie numai de vapori de apă ca reactanţi în scopul obţinerii unui procent mare de hidrogen în gaze sau utilizarea oxigenului comprimat pentru injecţia biomasei dacă se urmăreşte creşterea puterii calorice a singazului. De asemenea poate fi dezvoltată ca instalaţie de tratare a deşeurilor municipale, a deşeurilor de combustibili etc.

Prin modificări constructive adecvate poate fi crescut procentul de biomasă ce pirolizează rapid şi se pot dezvolta instalaţii simple de obţinerea bio-oil-ului.

II. Brevetarea instalaţiei având în vedere următoarele elemente de noutate:

Realizarea unei instalaţii noi cu circulaţie pulsatorie a biomaseişi încălzire indirectă prin introducerea biomasei în ciclonul reactorului cu mare viteză realizată prin pulsuri puternice de presiune, cu o instalaţie pulse-jet,

Circulaţia stratului de nisip de la baza reactorului la partea sa superioară prin pulsuri puternice de presiune, cu o instalaţie pulse-jet,

Realizarea pirolizei foarte rapide (sub o secundă), faţă de minim 2 secunde realizate în prezent la nivel mondial, a unei părţi însemnate de biomasă şi crearea posibilităţii dezvoltării unor instalaţii noi de obţinere de bio-oil

Mulţumesc!

Prezentarea este disponibilă pe

site-ul www.aim-srl.ro

secţiunea Biomasă ...