RU|EN

Альтернативная энергетика

 

  В настоящее время для термической переработки углеродсодержащих отходов можно выделить  две  различные  технологии:

  • Технология термической газификации (технология  получения генераторного газа)
  • Технология   пиролизной  переработкинаш выбор)

  
   Термохимическая газификация представляет собой процесс неполного окисления углеродсодержащего сырья воздухом (кислородом, водяным паром) при высокой температуре с получением газообразного энергоносителя – генераторного газа. Получаемый газ состоит из монооксида углерода, водорода, диоксида углерода, небольшого количества углеводородных соединений более высокого порядка, таких как метан и этан, содержит пары воды, значительное количество азота (при воздушном дутье) и различные примеси, такие как смолы, частицы углистого вещества и золы. В качестве окислителя при газификации применяют различные виды окислителей (дутья): воздух; смесь водяного пара с воздухом или кислородом; воздух, обогащённый кислородом. Необходимая температура процесса составляет 800‑1300 оС.                                       

 Основные отличительные  особенности  технологии термохимической газификации: 

  • Анализ  состава генераторного газа показывает низкую эффективность процесса газификации углеродсодержащего сырья – в среднем более 57% выходных продуктов газификации составляют негорючие элементы.
  • Необходимым условием процесса получения генераторного газа является высокая температура.
  • Существенным, редко освещаемым недостатком технологии получения генераторного газа является его насыщенность окислами серы, окислами азота и особенно опасной канцерогенной примесью – бенз-а-пиреном. Указанные примеси образуются при горении и выработке генераторного газа в температурном диапазоне 800 ‑ 1200оС.
  • Большая  материалоемкость газогенераторных реакторов.
  • Содержание в  генераторном  газе  значительного количества высокообразивной  золы затрудняет  его дальнейшее использование.  (Размеры зольных частиц имеют очень широкий диапазон, что требует большого количества расходных материалов для систем очистки генераторного газа  либо сложных и/или дорогостоящих конструкций самих систем).

   

     Используемая нами Технология пиролизной переработки (без доступа воздуха) лишена перечисленных выше особенностей технологии газификации и является на наш взгляд более эффективной и предпочтительной для переработки углеродсодержащих отходов (например, отходов  угля, кокса, деревообработки, растениеводства, пластика, резинотехнических изделий, различной   биомассы, в том числе хозбытовых стоков и т.п.). Кроме того, позволяет эффективно перерабатывать различное углеродсодержащее сырье, например торф, нетоварный уголь и т.д. 

 

 ОПИСАНИЕ  ТЕХНОЛОГИИ  ПИРОЛИЗНОЙ  ПЕРЕРАБОТКИ  УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

 Пиролиз представляет собой процесс термического разложения органических соединений без доступа воздуха.  Пиролизная переработка углеродсодержащего сырья полностью исключает образование канцерогенных и загрязняющих веществ, выделяемых в окружающую среду в процессе окисления.

При  пиролизе  углеродсодержащего сырья  образуются два продукта:  неочищенный конденсируемый пиролизный газ и полукоксовый порошок. При охлаждении и очистки полученного пиролизного газа выделяется пиролизный  углеводородный дистиллят. 

Выход полукоксового порошка при пиролизе достигает 30‑35% массы исходного сырья. Выход очищенного пиролизного газа может достигать 70% массы бертированного сырья. Имеющаяся теплотворная способность продуктов, получаемых в процессе пиролиза, повышается, если их использовать сразу, без последующего охлаждения.

Кроме вышеуказанных продуктов, процесс пиролиза обеспечивает получение тепловой энергии при прохождении внутренних экзотермических реакций в реакторах пироретортных установок.

 
     В следующей таблице приведен средний состав получаемого пиролизного газа:
 
  №п/п  

    Состав пиролизного газа      

      Процентное         
    содержание, %  


        Калорийность (низшая), ккал/м3    

 1

Углеводороды (СnНm)

19 – 2015 226 – 33 528
 2Метан (СН4 33 – 458 555
 3Водород (Н2)12 – 282 579
 4Оксид углерода (СО) 11 – 183 018
 5Углекислый газ (СО21,5 – 2,5  -
                     ВСЕГО: 9 043,4 ккал/м3

Температура реакций:

    Температура процесса пиролиза находится  в диапазоне  350-850оС.  Температура пиролизной  переработки  влияет на  соотношение количества получаемых первичных продуктов пиролиза, так,  с  увеличением  температуры увеличивается выход газовой составляющей, а при понижении температуры процесса пиролиза  происходит увеличение выхода жидкой фракции и полукокса.

    Оптимальная температура пиролиза составляет 500‑550оС для основных видов используемого углеродсодержащего сырья  и  500‑850оС - для измельченного угля и горючего сланца. Правильно подобранный температурный режим позволяет обеспечить скоростной выход жидких и газовых продуктов в необходимых пропорциях.

 

Основные факторы, влияющие на эффективность пиролизной переработки:

  •  Оптимальный уровень влажности сырья - 18-20%

Требование к определенной влажности сырья особенно существенно, поскольку влага участвует в процессе пиролиза. Пары воды, взаимодействующие в пирохимических реакциях, являются основными донорами водорода, а также кислорода для реакций проходящих с образованием монооксида углерода. В синтез-газе монооксид углерода (СО) является основной составляющей.

  • Размер частиц сырья – фракции не более 5 мм

Частицы сырья должны иметь небольшие размеры, чтобы обеспечить возможность быстрого и глубокого нагрева для обеспечения высокой производительности и эффективности технологического процесса.

  • Зольность сырья – не более 50%

Зола в составе сырья не перерабатывается и является балластом при пиролизной  переработке, увеличивающим энергозатраты и уменьшающим выход продуктов пиролиза. Соответственно пиролизная переработка  углеродосодержащего сырья и отходов с зольностью  выше 50%  может  быть нерентабельна.

 

Отличительными особенностями  технологии пиролизной переработки, реализованной и предлагаемой  НПЭО «НЕРОАЭРА», являются:

  • непрерывность  технологического процесса;
  • получение нескольких энергетических продуктов: высококалорийного заменителя природного газа, полукокса,  пиролизного  дистиллята;
  • обеспечение качественной очистки пиролизного газа;
  • возможность подбора температурного режима процесса пиролиза, позволяющая управлять процессами синтеза углеводородов;
  • низкие энергетические затраты (в среднем энергозатраты пироретортной установки не превышают 10% от ее мощности);
  • возможность дальнейшей глубокой переработки первичных продуктов пиролиза с выработкой товарных коммерческих продуктов.

 

 ПЕРЕРАБОТКА  И  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА

 Дальнейшая  глубокая переработка  трех  первичных  продуктов пиролиза  позволяет получить ряд  ценных  и  высоколиквидных  энергетических  продуктов:

  

Переработка продуктов пиролиза 

 

    1.  Заменитель природного газа  с калорийностью до 30000 кДж/м3

Разработанная  нами  новая система  очистки  пиролизного газа «НЕРОБЛОК» позволяет с высокой эффективностью очистить пиролизный газ от конденсируемых  и получить топливный газ  с  калорийностью  до  30000 кДж/м3 (заменитель природного газа).  

Возможное применение:  Топливный газ может быть использован для получения  электрической и тепловой энергии; для перекачки в стандартные баллоны природного газа и использования в двигателях внутреннего сгорания; для сжигания в печах с получением высокотемпературной тепловой энергии; газ может быть частично использован в пироретортных  установках  как топливо. 

    2.  Печное топливо с калорийностью не менее 7000 ккал/кг.  

Совместная переработка пиролизного дистиллята и полукокса с помощью имеющихся современных технологий позволяет получить вторичное углеводородное сырье в виде печного топлива с калорийностью не менее 7000 ккал/кг. Печное топливо является востребованным и высоколиквидным топливным продуктом (заменителем мазута).

Возможное применение:  Печное топливо можно использовать для сжигания  в дизельных горелках для работы котельного оборудования, а также для работы  любого оборудования, использующего мазут. Кроме того, печное топливо может быть использовано для получения технического углерода.

   3.  Полукокс с развитой поверхностью микропор, достигающей 400‑600 м2/г и высшей калорийностью в пределах 6000‑7000 ккал/кг.

Возможное применение: Полукокс можно использовать для  получения печного топлива, активированного угля, угольных брикетов, в металлургической,  электроугольной,  фармакологической отраслях,  а также для очистки воды и газа.   Кроме того,  отличные результаты показало использование получаемого полукокса для  увеличения плодородности земель в сельском хозяйстве.

   4.  Электрическая  энергия  

Получаемый топливный газ (заменитель природного газа)  позволяет  эффективно вырабатывать  электрическую энергию  в   энергогенерирующем  оборудовании.

    5.  Тепловая энергия  

получается  при охлаждении оборудования пиролизной переработки,  а  также (значительное количество)  при охлаждении энергогенерирующего оборудования. Кроме того, тепловая энергия может быть получена при  сжигании горячего неочищенного пиролизного газа в изготавливаемых   НПЭО «НЕРОАЭРА» специализированных горелках.

   6.  Топливные жидкие продукты (дизельное топливо, бензин, керосин и т.д.)

Дальнейшая глубокая переработка  пиролизного  дистиллята дает возможность получать различные товарные топливные продукты, такие как дизельное топливо, бензин, керосин, мазут, солярное масло и т.д. На рентабельность дальнейшей переработки дистиллята существенно влияет вид и характеристики используемого сырья  для пиролиза.  

Усредненная  себестоимость получаемых продуктов пиролиза составляет:

  • топливный газ (заменитель природного газа):                      0,52 руб./м3;
  • полукоксовый порошок с высоким содержанием углерода:    0,55 руб./кг;
  • печное топливо:                                                               0,60 руб./кг;
  • выработка электрической энергии (на ЗПГ):                        0,31 руб./кВтч
 Пирореторта 
   

       Технология пиролизной переработки  углеродсодержащего сырья/отходов  реализована  нами  в  Линии  пиролизной  переработки углеродсодержащих отходов и сырья.   Данная  Линия позволяет перерабатывать практически любое углеродсодержащее сырье/отходы  и  является  основным модулем  в  производимых  нами  Когенерационных  комплексах  глубокой  переработки  продуктов пиролиза  с  получением  различных товарных  энергетических,  топливных  и других ценных продуктов.

 

 

© «НЕРОАЭРА», 2007
630123, г. Новосибирск, ул. Красногорская 26
e-mail: office@neroaera.com
тел./факс: (383) 243-01-55, 243-02-06
Разработка сайта - Art54