Những loại sinh khối nào có thể được sử dụng trong máy khí hóa 30 tấn?

Với nhu cầu toàn cầu về các giải pháp năng lượng bền vững ngày càng tăng, công nghệ khí hóa sinh khối ngày càng thu hút sự chú ý hơn như một cách hiệu quả để chuyển đổi chất thải hữu cơ và tài nguyên tái tạo thành năng lượng sạch. Quá trình khí hóa là chuyển đổi sinh khối thành khí tổng hợp dễ cháy (tổng hợp) giàu carbon monoxide (CO), hydro (H2) và một lượng nhỏ metan (CH4) thông qua phản ứng nhiệt độ và oxy hóa nhiệt độ cao trong điều kiện hạn chế hoặc không có điều kiện oxy. Khí tổng hợp này có thể được sử dụng để phát điện, cung cấp nhiệt và thậm chí tổng hợp nhiên liệu hoặc hóa chất lỏng.

Đối với hệ thống khí hóa quy mô lớn có khả năng xử lý 30 tấn/ngày, chọn nguyên liệu thô sinh khối phù hợp (tức là "nhiên liệu sinh khối" hoặc "nguyên liệu sinh khối") là chìa khóa để đảm bảo hoạt động hiệu quả và ổn định của hệ thống. Các loại sinh khối khác nhau có các đặc tính vật lý và hóa học khác nhau, sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của máy khí hóa, năng suất và chất lượng của khí tổng hợp và nền kinh tế của toàn bộ hệ thống.

1. Sinh khối gỗ

Sinh khối gỗ là một trong những loại nhiên liệu khí hóa phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất, với những ưu điểm của thành phần tương đối đồng đều, hàm lượng tro thấp và giá trị nhiệt lượng cao.

1. Chip gỗ và mùn cưa

Nguồn: Chủ yếu từ chất thải từ các nhà máy chế biến gỗ (như mùn cưa, vỏ gỗ), dư lượng khai thác lâm nghiệp (như cành, vỏ cây) và rừng năng lượng được trồng đặc biệt.

Ưu điểm: Giá trị nhiệt lượng cao: Sinh khối gỗ có hàm lượng carbon cao và thường có giá trị lượng lớn.

Tro thấp: So với các sinh khối khác, gỗ có hàm lượng tro thấp hơn, giúp giảm nguy cơ bị xẹp trong khí hóa và đơn giản hóa việc xử lý tro.

Cấu trúc ổn định: Chip gỗ được xử lý đúng cách và mùn cưa có dạng vật lý tương đối ổn định và dễ vận chuyển và lưu trữ.

Cân nhắc: Độ ẩm: Độ ẩm của gỗ là yếu tố chính. Độ ẩm quá cao sẽ làm giảm hiệu quả khí hóa và giá trị nhiệt lượng của tổng hợp. Lý tưởng nhất, độ ẩm nên được kiểm soát ở mức khoảng 10%-20%và có thể cần khô trước.

Tính đồng nhất kích thước hạt: Kích thước hạt đồng đều giúp phân phối đều và phản ứng các vật liệu trong khí hóa. Các hạt quá lớn hoặc quá nhỏ có thể gây ra vấn đề.

Tạp chí: Tránh trộn các tạp chất vô cơ như cát, đá hoặc kim loại, sẽ làm tăng hàm lượng tro và có thể làm hỏng thiết bị.

Khả năng ứng dụng: Máy khí hóa 30 tấn rất phù hợp để chế biến chip gỗ và chip gỗ, đặc biệt là ở các khu vực có ngành gỗ phát triển.

2. Cây trồng năng lượng - gỗ
Nguồn: Các loài cây phát triển nhanh như cây liễu và cây dương được trồng đặc biệt cho mục đích năng lượng.

Ưu điểm: Cung cấp bền vững: Cây trồng năng lượng là một nguồn sinh khối có thể tái tạo và có thể kiểm soát được, có thể đảm bảo cung cấp nhiên liệu lâu dài và ổn định.

Tính đồng nhất tốt: So với chất thải hỗn hợp, thành phần của cây trồng năng lượng đồng nhất hơn, có lợi cho sự kiểm soát ổn định của quá trình khí hóa.

Cân nhắc: Chi phí trồng trọt: Liên quan đến chi phí trồng như đất, tài nguyên nước và lao động.

Khoảng cách vận chuyển: Vị trí địa lý của rừng năng lượng sẽ ảnh hưởng đến chi phí vận chuyển.

Khả năng ứng dụng: Rừng năng lượng là lý tưởng cho các dự án khí hóa quy mô lớn muốn thiết lập chuỗi cung ứng sinh khối lâu dài và ổn định.

2. Dư lượng nông nghiệp
Chất thải nông nghiệp là một nguồn tài nguyên sinh khối khổng lồ, và việc sử dụng nó giúp giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường và tạo ra giá trị kinh tế.

1. Trấu và rơm lúa mì
Nguồn: dư lượng sau khi thu hoạch lúa và lúa mì.

Ưu điểm: Sản lượng lớn: Sản lượng toàn cầu khổng lồ, nó là một nguồn sinh khối rẻ và dễ tiếp cận.

Tính trung lập carbon: Là chất thải nông nghiệp, việc sử dụng của nó giúp đạt được tính trung lập carbon.

Cân nhắc: Mật độ thấp: Mật độ khối lượng của trấu và rơm lúa mì rất thấp, điều đó có nghĩa là chi phí lưu trữ và vận chuyển cao, và tiền xử lý (như ốpal hoặc riquetting) có thể được yêu cầu để tăng mật độ.

Hàm lượng tro cao: Đặc biệt, vỏ trấu có thể có hàm lượng tro từ 15-20% hoặc thậm chí cao hơn, và có hàm lượng silicon cao, dễ bị đánh vào khí hóa, đặt các yêu cầu cao hơn về thiết kế và hoạt động của máy khí hóa.

Hàm lượng kim loại kiềm: rơm như rơm lúa mì chứa kim loại kiềm cao (như kali và natri), có thể dễ dàng dẫn đến điểm nóng chảy tro thấp hơn và tát.

Khả năng ứng dụng: Mặc dù có những thách thức, Máy khí hóa 30 tấn Có thể sử dụng hiệu quả các chất thải của cây trồng này bằng cách cải thiện thiết kế khí hóa (như máy khí hóa lỏng có khả năng thích ứng tốt hơn với tro và tát) và các biện pháp tiền xử lý.

2. BAGASSE
Nguồn: Một sản phẩm phụ của ngành công nghiệp đường, đó là dư lượng sợi sau khi mía được ép để chiết xuất nước ép.

Ưu điểm: Cung cấp tập trung: Các nhà máy đường thường sản xuất một lượng lớn tiền bã theo cách tập trung, rất dễ thu thập.

Giá trị nhiệt độ vừa phải: Nó có một giá trị nhiệt lượng nhất định và có thể được sử dụng làm nhiên liệu tốt.

Cân nhắc: Độ ẩm: BAGASSE mới ép có độ ẩm cao và cần được sấy khô.

Giao thông vận tải: Mặc dù tương đối nhỏ gọn, nhưng nó vẫn có thể cần được nén để giảm chi phí vận chuyển.

Khả năng ứng dụng: BAGASSE là một loại nhiên liệu cục bộ lý tưởng cho các máy lọc 30 tấn xung quanh các nhà máy đường.

3. Corn Stover và Corn Cobs

Nguồn: STALKS CORN và tai sau khi thu hoạch.

Ưu điểm: Năng suất cao: Năng suất lớn trong các khu vực sản xuất ngô chính.

Cân nhắc: Chi phí thu thập: Thân cây ngô rất khó thu thập và yêu cầu máy móc và quy trình vận hành đặc biệt.

Kim loại tro và kiềm: tương tự như các ống hút khác, cũng có vấn đề với hàm lượng kim loại tro và kiềm cao.

Khả năng ứng dụng: Trong các khu vực có sản xuất ngô lớn, nó có thể được sử dụng trong máy khí hóa 30 tấn sau khi xử lý trước.

4. Vỏ đai ốc

Nguồn: chẳng hạn như vỏ quả óc chó, vỏ hạnh nhân, vỏ đậu phộng, v.v.

Ưu điểm: Mật độ cao hơn: So với chất thải nông nghiệp khác, vỏ hạt thường dày hơn, thuận tiện cho việc lưu trữ và vận chuyển.

Giá trị nhiệt lượng tốt: Nó có giá trị nhiệt độ cao.

Hàm lượng tro thấp: Hầu hết các vỏ hạt có hàm lượng tro tương đối thấp.

Cân nhắc: Cung cấp: Cung cấp phụ thuộc vào quy mô của ngành chế biến hạt và có thể không phổ biến như gỗ hoặc rơm.

Khả năng ứng dụng: Nó phù hợp cho các máy khí hóa 30 tấn gần các nhà máy chế biến hạt dưới dạng nhiên liệu sinh khối chất lượng cao.

3. Các thành phần sinh khối trong chất thải rắn thành phố (MSW)
Các thành phần hữu cơ trong chất thải rắn thành phố được phân loại và tiền xử lý cũng có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho máy khí hóa.

Nguồn: Chất thải hữu cơ như chất thải nhà bếp, chất thải vườn, giấy, dệt may, v.v.

Ưu điểm: Xử lý chất thải: Nó giải quyết vấn đề xử lý chất thải đô thị và nhận ra việc sử dụng tài nguyên.

Phục hồi năng lượng: Tái chế năng lượng trong rác.

Cân nhắc: Tiền xử lý phức tạp: Thành phần của MSW rất phức tạp và không đồng đều, và tiền xử lý nghiêm ngặt như phân loại, nghiền và sấy là cần thiết để loại bỏ sự cháy và kiểm soát độ ẩm và kích thước hạt. Điều này sẽ làm tăng đáng kể chi phí và khó khăn kỹ thuật.

Các chất gây ô nhiễm: Nó có thể chứa các chất ô nhiễm như kim loại nặng và clo, và các loại khí có hại có thể được sản xuất trong quá trình khí hóa, đòi hỏi một hệ thống tinh chế khí thải nghiêm ngặt.

Giá trị nhiệt độ không ổn định: Giá trị nhiệt lượng giữa các lô MSW có thể dao động rất nhiều.

Khả năng ứng dụng: Đối với một máy khí hóa 30 tấn, sử dụng MSW làm nhiên liệu đòi hỏi công nghệ tiền xử lý rất trưởng thành và các biện pháp kiểm soát khí thải môi trường nghiêm ngặt.

5. Chất thải công nghiệp
Chất thải hữu cơ được tạo ra trong một số quy trình sản xuất công nghiệp cũng có thể được sử dụng để khí hóa.

Nguồn: Vỏ cây và rượu đen từ các nhà máy giấy, dư lượng từ các nhà máy chế biến thực phẩm, lees, dư lượng dược phẩm, v.v.

Ưu điểm: Cung cấp tập trung: thường tập trung trong các công viên công nghiệp, thuận tiện cho việc thu thập và vận chuyển.

Sử dụng chất thải: Nó giải quyết vấn đề xử lý chất thải công nghiệp và tuân thủ khái niệm kinh tế tuần hoàn.

Cân nhắc: Thành phần phức tạp: Thành phần của chất thải công nghiệp khác nhau rất khác nhau và có thể chứa các chất ô nhiễm cụ thể hoặc tro cao.

Tiền xử lý: Tiền xử lý được nhắm mục tiêu có thể được yêu cầu để đáp ứng các yêu cầu của máy khí hóa.

Khả năng ứng dụng: Nó cần được đánh giá dựa trên các tính chất của chất thải cụ thể và thiết kế của máy khí hóa.

6. Yêu cầu chung và các thông số chính cho nhiên liệu sinh khối
Bất kể loại sinh khối được sử dụng, các tham số và yêu cầu chính sau đây là rất quan trọng đối với bộ khí hóa 30 tấn:

1. Độ ẩm
Tác động: Độ ẩm là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu quả khí hóa và chất lượng tổng hợp. Độ ẩm quá mức sẽ làm giảm nhiệt độ khí hóa, tăng mức tiêu thụ chất khí hóa và giảm giá trị nhiệt lượng của tổng hợp (vì một phần của nhiệt được sử dụng để làm bay hơi độ ẩm).

Phạm vi lý tưởng: Thường được khuyến nghị là từ 10%-20%(cơ sở khô) và tối đa không được vượt quá 30%-35%. Đối với các bộ khí hóa lớn, thiết bị sấy thường được trang bị cho sinh khối lượng cao cấp trước.

2. Kích thước hạt

Tác động: Kích thước hạt ảnh hưởng trực tiếp đến tính lưu động, hiệu quả truyền nhiệt và khối lượng và tốc độ phản ứng khí hóa của sinh khối trong khí hóa.

Yêu cầu: Nói chung, kích thước hạt được yêu cầu phải đồng đều và trong một phạm vi cụ thể. Đối với các bộ khí hóa giường cố định, các hạt lớn hơn, tương đối đồng đều (như chip gỗ) thường được yêu cầu; Đối với các chất hóa khí cầu hóa lỏng, các hạt nhỏ hơn, đồng đều hơn (chẳng hạn như mùn cưa và trấu gạo) là bắt buộc. Các hạt quá lớn có thể dẫn đến khí hóa hoặc tắc nghẽn không hoàn chỉnh, trong khi các hạt quá nhỏ (bột mịn) dễ dàng mang theo bởi luồng không khí, làm tăng lượng tro bay.

3. Nội dung tro

Tác động: Tro là một khoáng chất không cháy, chiếm không gian của chất hóa khí, làm giảm thể tích phản ứng hiệu quả và cuối cùng được thải ra dưới dạng xỉ. Hàm lượng tro cao làm tăng lượng xỉ cần xử lý và có thể gây ra các vấn đề về tội lỗi.

Phạm vi lý tưởng: Nói chung, càng thấp, lý tưởng ít hơn 5%. Tràn gạo và rơm có hàm lượng tro cao hơn, đòi hỏi các máy lọc được thiết kế đặc biệt để đối phó.

4. Điểm nóng chảy/làm mềm điểm
Tác động: Tro sẽ tan chảy ở nhiệt độ cao và tạo thành clinker, sẽ chặn bộ hóa khí hoặc che phủ bề mặt phản ứng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động ổn định của máy khí hóa.

Yêu cầu: Biomass có điểm nóng chảy tro cao hơn nên được chọn, hoặc tránh bị xáo trộn bằng cách thêm thông lượng, kiểm soát nhiệt độ khí hóa, v.v.

5. Giá trị gia nhiệt
Tác động: Giá trị nhiệt lượng của sinh khối trực tiếp xác định sản lượng năng lượng của nó. Sinh khối có giá trị lượng lớn có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Yêu cầu: Sinh khối có giá trị nhiệt lượng cao nên được chọn càng nhiều càng tốt.

6. Hàm lượng clo và lưu huỳnh
Tác động: Các yếu tố này sẽ hình thành các loại khí ăn mòn (như HCl và H2S) trong quá trình khí hóa, gây ra sự ăn mòn cho thiết bị khí hóa và làm tăng độ khó và chi phí tinh chế Syngas.

Yêu cầu: Sinh khối với clo thấp và lưu huỳnh nên được chọn càng nhiều càng tốt. Một số chất thải nông nghiệp (như một số rơm) có thể chứa clo cao.

7. Mật độ số lượng lớn

Tác động: Mật độ ảnh hưởng đến việc lưu trữ, vận chuyển và hiệu quả cho ăn sinh khối. Sinh khối mật độ thấp đòi hỏi nhiều không gian lưu trữ hơn và chi phí vận chuyển cao hơn.

Yêu cầu: Mật độ của sinh khối có thể được tăng lên bằng các phương pháp tiền xử lý như riquetting và pelletizing.

7. Chiến lược lựa chọn và triển vọng trong tương lai
Đối với dự án khí hóa sinh khối 30 tấn/ngày, chọn loại sinh khối phù hợp là một quá trình đánh đổi đa yếu tố cần được xem xét:

Khả năng tiếp cận tài nguyên địa phương: Ưu tiên tài nguyên sinh khối phong phú và bền vững gần trang web dự án để giảm chi phí vận chuyển.

Đặc điểm sinh khối: Dựa trên các tham số trên, chọn sinh khối phù hợp cho công nghệ khí hóa cụ thể (như giường cố định, giường lỏng, v.v.).

Yêu cầu tiền xử lý và chi phí: Đánh giá tiền xử lý (sấy khô, nghiền, nén, v.v.) và chi phí cần thiết cho sinh khối khác nhau.

Ứng dụng khí tổng hợp: Theo các yêu cầu về chất lượng tổng hợp khí cho việc sử dụng khí tổng hợp cuối cùng (phát điện, cung cấp nhiệt, tổng hợp nhiên liệu, v.v.), chọn đảo ngược loại sinh khối.

Quy định môi trường: Đảm bảo rằng khí thải của sinh khối được chọn và các sản phẩm khí hóa của nó tuân thủ các quy định môi trường địa phương.

Nhìn về tương lai, khi công nghệ khí hóa tiếp tục trưởng thành và công nghệ tiền sinh khối phát triển, ngày càng có nhiều loại sinh khối sẽ được sử dụng hiệu quả hơn. Ví dụ, công nghệ đồng phát sinh sinh khối cho phép sử dụng đồng thời nhiều sinh khối, cân bằng các ưu điểm và nhược điểm của các sinh khối khác nhau bằng cách tối ưu hóa tỷ lệ pha chế, do đó cải thiện hiệu quả khí hóa và lợi ích kinh tế. Đồng thời, đối với sinh khối có hàm lượng tro cao và kim loại kiềm cao, các nhà nghiên cứu cũng đang phát triển các loại lò và công nghệ xử lý tro có khả năng chống lại nhiều hơn. .