Меньшие углы горловины (25 °) имеют тенденцию приводить к более высокой эффективности преобразования, как видно на Рисунке 6, тогда как большие углы горловин (40 ° и 90 °) снижают эффективность преобразования, поскольку последнее снижает температуру реакции газификации из-за расходящихся эффект. Хотя меньший угол горловины увеличивает эффективность, он также требует более длительного периода газификации для достижения максимальной эффективности преобразования [1].

3.3. Сравнение с экспериментальными данными на основе литературных источников

Однако в исследовании не рассматривались экспериментальные данные; тем не менее, было предпринято сравнение между изученным смоделированным процессом и экспериментальными данными, основанными на литературе. В таблице 5 представлено сравнение параметров, рассматриваемых для оптимальной эффективности газификации, между смоделированными данными из этого исследования и экспериментальными данными предыдущих авторов.

Результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными, содержащимися в литературе, как видно в таблице 5, и полезны для понимания процессов, воспроизводящих экспериментальные данные.

4. Заключение

Компьютерное моделирование газификатора биомассы с нисходящим потоком было выполнено на жмыхе сахарного тростника, и результаты показали, что некоторые характеристики влияют на процесс газификации и характеристики жмыха сахарного тростника, включая содержание влаги и диаметр частиц, а также рабочие параметры газогенератора, такие как угол зева. , диаметр горловины и температура входящего воздуха.Результаты также показали, что эти параметры достаточно взаимосвязаны. Скорость газификации, эффективность процесса и теплотворная способность газа зависят от каждого из этих параметров. Объем газа увеличивается при пониженном содержании влаги, а теплотворная способность газа в значительной степени зависит от объема горючих газов в синтез-газе, что, в свою очередь, влияет на эффективность преобразования процесса газификации. Также было обнаружено, что эффективность преобразования увеличивается при низком содержании влаги. Эффективность преобразования также немного увеличивается с увеличением температуры входящего воздуха из-за дополнительной энтальпии, необходимой для протекания реакции.Уменьшение угла горловины и диаметра горловины также повысило эффективность преобразования процесса газификации. В результате исследования было установлено, что с использованием результатов моделирования можно разработать как лабораторный, так и крупномасштабный газогенератор с повышенной эффективностью преобразования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Это исследование было поддержано Технологическим институтом Форт-Хара, Университетом Форт-Харе и Эском, а также Национальным исследовательским фондом и Центром исследований и разработок Гована Мбеки в форме предоставленного финансирования, и их поддержка выражена с благодарностью.

Превращение свалки в энергию | Исследования и инновации

Это благодаря процессу, называемому газификацией, который включает превращение углеродных материалов в газ путем их нагрева до высокой температуры, но без сжигания. Газ можно хранить до тех пор, пока он не понадобится для выработки электроэнергии.

По словам разработчиков, для усовершенствованной газификации можно использовать пластик, биомассу, текстиль — практически все, кроме металла и щебня. На другом конце идет синтез-газ — чистый, легко воспламеняющийся газ, состоящий из окиси углерода и водорода.

Основы технологии устарели. Еще в 19 веке во многих крупных городах Европы существовали установки по газификации, которые превращали уголь в угольный газ для отопления и освещения.

Газификация пошла на убыль после открытия запасов природного газа в начале прошлого века. Затем, за последние 20 лет или около того, у него был небольшой ренессанс, когда появились заводы газификации для переработки древесных отходов.

В новой усовершенствованной реализации, однако, можно обрабатывать гораздо более широкий спектр материалов, а выходной газ намного чище.«Газификация явно набирает обороты, но мы пошли дальше», — сказал Жан-Эрик Пети из французской компании CHO Power, базирующейся в Бордо.

«Мы думаем, что мы первые, кто его взломал».

Жан-Эрик Пети, CHO Power, Франция

Возобновляемые источники энергии

Газификация включает нагрев без сжигания. При температурах выше 700 ° C многие материалы на углеводородной основе распадаются на газ, состоящий из окиси углерода и водорода — синтез-газ, который можно использовать в качестве возобновляемого топлива.

Для таких материалов, как дерево, это относительно просто. Однако попробуйте это с другими углеводородными материалами, особенно с промышленными отходами, которые трудно перерабатывать, и в результате реакции будут образовываться загрязнители, такие как смола.

Но смола сама по себе является просто более сложным углеводородом. Вот почему Пети и его коллеги разработали процесс с более высокой температурой, около 1200 ° C, при котором даже деготь разрушается.

В результате синтез-газ без каких-либо дополнительных загрязнений. Фактически, он достаточно чистый, чтобы его можно было подавать непосредственно в высокоэффективные газовые двигатели, вырабатывая электроэнергию с вдвое большей эффективностью, чем паровые турбины, используемые при традиционной газификации, — говорит Пети.

Компания CHO Power уже построила в Морсенксе, Франция, передовую станцию ​​газификации, которая преобразует 55 000 тонн древесины, биомассы и промышленных отходов в год в 11 мегаватт электроэнергии.

В декабре ЕС объявил, что компания получит от Европейского инвестиционного банка ссуду в размере 30 миллионов евро для строительства еще одного завода в районе Туарсе во Франции.

Компания не первая предпринимает попытки усовершенствованной газификации в промышленных масштабах. Но, сказал Пети: «Мы думаем, что мы первые, кто взломал ее.’

Заводы по газификации CHO Power по-прежнему нуждаются в доставке отходов. Однако компания Hysytech из Турина, Италия, планирует довести газификацию до дверей промышленности.

Идея состоит в том, чтобы построить небольшую газификационную установку, перерабатывающую не менее 100 кг отходов в час, рядом с любым промышленным предприятием, работающим с углеводородными материалами — например, производителем текстиля или пластмасс.

Затем любые отходы, производимые промышленным предприятием, можно превратить прямо в синтез-газ для производства электроэнергии на месте, избегая выбросов, связанных с транспортировкой отходов на централизованную установку газификации.

Малые

Проблема в том, что исторически газификация в таких масштабах обходилась слишком дорого, чтобы отвечать интересам отрасли. Но Hysytech считает, что она сделала небольшую газификацию рентабельной, разработав новый реактор, известный как псевдоожиженный слой.

Когда отходы загружаются в этот реактор, через них пропускается жидкость, чтобы создать равномерную температуру и позволить газу легко уйти. Если материалам требуется много времени, чтобы превратиться в газ, они остаются в реакторе до тех пор, пока они не газифицируются, но жидкость можно ускорить, если материалы быстро превращаются в газ.

В результате, по крайней мере, для небольших предприятий, процесс становится более эффективным и рентабельным. «Наша система спроектирована и построена для круглогодичной работы с хорошей эффективностью, простотой эксплуатации и минимальными затратами на обслуживание», — сказал Андрес Сальдивиа, руководитель отдела развития бизнеса Hysytech.

Компания Hysytech построила пилотную установку, производительность которой составляет примерно одну десятую запланированной, по переработке 10 кг отходов в час в синтез-газ. В настоящее время его инженеры строят полноразмерную демонстрационную установку, которая будет включать дополнительную систему преобразования энергии в газ, чтобы связать газификацию с избыточной энергией от ветряных турбин и солнечных батарей.

В этой дополнительной системе избыточная энергия используется для разделения воды на водород и кислород. Вместе с синтез-газом эти газы генерируют метан, который можно использовать как обычный природный газ.

«Наша цель — подготовить его к выходу на рынок к 2019 году», — сказал Сальдивия.

Газ, производимый в процессе газификации CHO Power, очищается при температуре 1200 ° C на их турбоплазменной установке (слева), чтобы его можно было использовать в газовом двигателе (справа) для выработки электроэнергии. Кредит — CHO Power

Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею в социальных сетях.

The Issue

Новаторские европейские стартапы часто не могут получить финансирование для создания крупномасштабных прототипов, необходимых для превращения их идей в коммерчески жизнеспособные технологии. Это означает, что они могут попасть в так называемую долину смерти между технологическими инновациями и коммерциализацией.

Это одна из причин, по которой ЕС, Европейский инвестиционный фонд и Европейский инвестиционный банк проводят инициативу под названием InnovFin, которая предоставляет ссуды, гарантии и акционерное финансирование новаторам, которым в противном случае может быть сложно получить финансирование.

Более 300 миллионов евро было выделено для финансового инструмента InnovFin Energy Demonstration Projects, чтобы облегчить внедрение на рынок новых инновационных низкоуглеродных энергетических технологий.

Наряду с программой демонстрационного проекта InnovFin Energy, InnovFin также включает такие инициативы, как Гарантийный фонд InnovFin для малых и средних предприятий и InnovFin SME Venture Capital.

Влияние торрефикации на эффективность преобразования процесса газификации жмыха сахарного тростника

Реферат

Жмых сахарного тростника был подвергнут торрефикации для улучшения его качества с точки зрения свойств перед газификацией.Торрефикация проводилась при 300 ° C в инертной атмосфере N ₂ при 10 ° C · мин ^-1 скорости нагрева. Время выдержки 5 мин позволило быстро отреагировать на материал во время торрефикации. Торрефицированный и ненасыщенный жом были охарактеризованы для сравнения их пригодности в качестве сырья для газификации. Результаты показали, что торрефицированный жмых имел более низкие атомные отношения O – C и H – C, составляющие примерно 0,5 и 0,84, по сравнению с таковым в ненасыщенном жмыхе с 0,82 и 1,55, соответственно.Теплотворная способность около 20,29 МДж · кг ^-1 была также измерена для торрефицированного жома, что примерно на 13% выше, чем у ненасыщенного жмыха со значением ок. 17,9 МДж · кг ^-1 . Это подтверждает, что первое является гораздо более подходящим сырьем для газификации, чем второе, поскольку эффективность газификации является функцией теплотворной способности сырья. Результаты СЭМ также выявили волокнистую структуру и сердцевину на микрофотографиях как торрефицированного, так и неморрефицированного жома, что указывает на углеродистую природу обоих материалов, при этом торрефицированный жмых демонстрирует более проницаемую структуру с большей площадью поверхности, что является одним из признаков, способствующих газификации.Процесс газификации торрефицированного жома основан на компьютерном моделировании, чтобы установить влияние торрефикации на эффективность газификации. Оптимальная эффективность была достигнута с помощью торрефицированного жмыха из-за его незначительно измененных свойств. Эффективность преобразования процесса газификации торрефицированного жмыха увеличилась с 50% до приблизительно 60% после компьютерного моделирования, тогда как эффективность преобразования неоррефицированного жома оставалась постоянной на уровне 50%, даже когда время газификации увеличилось.

Ключевые слова: жмых сахарного тростника, торрефикация, газификация, эффективность, компьютерное моделирование

1.Введение

Ожидается, что рост мирового населения и экономическое развитие, ожидаемые в развивающихся странах, таких как Южная Африка, будут в значительной степени способствовать накоплению парниковых газов (ПГ) в атмосфере и его последствиям с прямым влиянием на соперничество в энергетике. Уголь является основным источником энергии в Южной Африке, так как примерно (примерно) 93% потребностей страны в энергии напрямую получают из угля, в то время как около 92% потребляется на африканском континенте, причем производство в основном происходит из Южной Африки [1, 2].Утилизация угля заслуживает особого внимания, учитывая тот факт, что только на его сжигание приходится около 30-40% выбросов парниковых газов в атмосферу [3]. Интерес к разработке или модификации альтернативных источников энергии, которые полагаются на материалы биомассы, такие как жом сахарного тростника, в качестве исходного сырья, был вызван необходимостью смягчить негативное воздействие на окружающую среду, связанное с использованием угля. Однако существуют различные пути преобразования биомассы в полезную энергию и другие химические продукты, при этом первостепенное значение придается эффективности преобразования каждого из различных процессов [4,5,6,7].Тем не менее, при использовании биомассы в качестве энергетического ресурса возникает ряд проблем. Эти проблемы возникают в основном из-за неоднородности биомассы по отношению к их физическим характеристикам и химическому составу, на которые также влияет происхождение биомассы. Следовательно, для повышения эффективности использования и эффективности процессов преобразования биомассы и выхода выбранных продуктов предварительная обработка перед преобразованием необходима, но применяемый метод предварительной обработки зависит от маршрута преобразования биомассы [8,9, 10,11,12].Для термохимического преобразования биомассы торрефикация считается эффективным методом предварительной обработки, поскольку он основан на термической обработке биомассы при относительно умеренных температурах (200–300 ° C) в инертной атмосфере для увеличения объемной плотности энергии, измельчаемости и гидрофобные свойства биомассы, которые могут повысить эффективность преобразования биомассы [13,14,15,16,17].

По сравнению с углем природная биомасса имеет более низкий элементарный углерод и связанный углерод (FC), а также более низкую более высокую теплотворную способность (HHV).Биомасса имеет HHV ок. 15,20 МДж · кг ⁻¹ , в то время как у угля около 23,35 МДж · кг ⁻¹ [18,19]. При повышении качества путем торрефикации биомасса становится твердым топливом более высокого качества, пригодным для преобразования в энергию посредством газификации, поскольку основные компоненты (целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин) термически разлагаются. Последнее приводит к получению материала с лучшим качеством топлива, поскольку приводит к снижению содержания летучих веществ (ЛВС) от ок. От 75,50 мас.% До прибл. 34,85 мас.% Или менее, в зависимости от концентрации органических веществ в биомассе; в то время как FC увеличивается с прибл.От 10,74 мас.% До прибл. 13,45 мас.% [20,21,22,23,24]. Концентрация основных элементарных компонентов (углерода и кислорода) биомассы также изменяется с примерно 41,52 мас.% До более 45,68 мас.% И от примерно 44,63 мас.% До примерно 11,45 мас.% Для углерода и кислорода соответственно [23,25, 26,27]. Весовой% торрефицированной биомассы обычно находится в диапазоне 24–95 вес.%; с HHV от 16 до 29 МДж · кг ^-1 [18]. В результате выход энергии составит около 29,98% в зависимости от температуры и времени торрефикации [18,28,29,30,31].Процесс газификации ненасыщенной формы биомассы имеет более низкую эффективность, чем процесс газификации ее торрефицированной формы, но могут возникнуть дополнительные расходы из-за тепла и N ₂ , необходимых для торрефикации [32]. Следовательно, для успешной коммерциализации торрефикации жизненно важно снижение эксплуатационных расходов.

Сахарный тростник выращивают во многих странах мира, включая Южную Африку, и побочные продукты, полученные при переработке сахарного тростника, имеют потенциал для увеличения стоимости.В частности, сахарная промышленность Южной Африки производит избыточное количество жмыха сахарного тростника (SCB) (около 3,3 миллиона тонн в год), при этом большая часть его неэффективно сжигается в низкоэффективных котлах, чтобы избавиться от излишков. генерируется жом [33]. Были проведены многочисленные исследования торрефикации биомассы для различных целей, но ни одно из них не было направлено на торрефикацию SCB с целью газификации с использованием нисходящей системы. Chang et al. [34] исследовали СКБ, подвергнутые торрефикации в шнековом реакторе при температурах 260, 280 и 300 ° C соответственно.Они сообщили, что торрефикация приводит к удалению влаги и некоторых легких органических соединений из жома, указывая на то, что температура торрефикации и химический состав SCB оказали значительное влияние на распределение продукта. Влияние температуры торрефикации и времени пребывания на свойства различных сельскохозяйственных остатков, в том числе SCB, также исследовали Pimchuai et al. [35], которые обнаружили, что температура оказывает более сильное влияние, чем время пребывания, на повышение плотности энергии торрефицированного SCB.Аналогичный вывод был сделан Бриджманом и соавт. [21], которые исследовали поведение при горении различных материалов биомассы. Влияние термической обработки сосновой древесины при 260 ° C в инертной атмосфере при различном времени пребывания также исследовали Бургуа и Гийонне [36], которые пришли к выводу, что газы, образующиеся в процессе торрефикации, были неконденсируемыми газами, содержащими CO, CO ₂ , O ₂ и N ₂ в качестве основных компонентов по результатам хроматографических анализов.Вес торрефицированного материала также исследовали вместе с предварительным и окончательным анализами, и результаты показали, что масса H и O уменьшалась при изменении времени пребывания от 15 минут до 4 часов. Они также сообщили, что концентрация элементарного C в торрефицированном материале увеличивается с увеличением времени пребывания. Pentananunt et al. [37] также оценили характеристики торрефицированной биомассы с точки зрения ближайшего и окончательного анализов, включая плотность материала. В их экспериментах температура и время пребывания варьировались от 250–270 ° C и 2–3 ч соответственно.Они обнаружили результаты, аналогичные результатам, полученным в исследовании Bourgois and Guyonnet, 1988 [36], с точки зрения снижения содержания H и O, а также с точки зрения увеличения содержания C при увеличении температуры процесса торрефикации и времени пребывания. Они провели испытание на горение торрефицированных материалов и обнаружили, что торрефицированная биомасса показала более подходящее поведение, потому что она производила менее плотный дым, меньше сажи и более высокие скорости во время горения по сравнению с сырой биомассой.

Однако, по сравнению со сжиганием, широко признано, что технология газификации более эффективна и экологически безопасна с точки зрения эксплуатации и считается важным путем преобразования SCB в энергию.Газификация топлива более низкого качества приводит к плохому качеству газа и высокой концентрации смол [38]. Предварительная обработка биомассы с использованием торрефикации необходима для решения проблемы низкого качества биомассы для эффективного преобразования энергии. Торрефицированная биомасса может быть успешно измельчена, чтобы обеспечить физическое преобразование в подходящие условия для газификации или даже совместной газификации с углем, если возникнет необходимость [16,39]. Исследование Prins et al. [40] сообщили, что обожженная древесина может быть более эффективно газифицирована, чем необработанная древесина, в системе газификации с унесенным потоком с продувкой кислородом.Выход газа и кинетику реакции исследовали Couhert et al. [41] во время газификации торрефицированной древесины бука с использованием пара в качестве газифицирующего агента в системе газификации с увлеченным потоком. Они сообщили, что торрефицированная древесина дает больше H ₂ и CO, чем сырье. Таким образом, данная исследовательская работа направлена ​​на изучение влияния торрефикации не только на характеристики SCB, но также и на эффективность преобразования процесса его газификации в стандартных условиях газификации с целью сравнения и определения исходного сырья (торрефицированного или ненасыщенного SCB), которое может быть более подходящим для газификации по эффективности.Процесс газификации как торрефицированного, так и неподтвержденного SCB основывался на компьютерном моделировании, в котором использовалась программа, специально разработанная для систем газификации с нисходящим потоком.

2. Материалы и методы

2.1. Подготовка образца

Жмых сахарного тростника (SCB), использованный для этого исследования, был получен с местного завода по производству сахарного тростника в провинции Квазулу-Натал, Южная Африка, с содержанием ок. Содержание влаги 40 мас.% В исходном состоянии. SCB сушили на воздухе на открытом воздухе при температуре окружающей среды около 32 ° C в течение семи дней для снижения содержания влаги.Высушенный SCB измельчали ​​с помощью криогенного измельчителя до небольшого диапазона размеров частиц 1–2 мм, а затем просеивали для получения среднего размера от 20 до 100 мкм, чтобы поддерживать однородность, требуемую приборами, используемыми для анализа. Кроме того, нерегулярный размер биомассы приводит к неравномерному торрефикации, что может вызвать задержки тепломассопереноса [42,43]. Образец помещали в герметичный флакон и хранили в эксикаторе для дальнейших анализов. Согласно Остермейеру [44], количества торрефицированной биомассы, которые используются на демонстрационном и лабораторном уровне, недостаточны для тестирования продуктов торрефикации в промышленных масштабах.

Важно отметить, что жом сахарного тростника (SCB) и жом сахарного тростника использовались взаимозаменяемо в этой статье. Очевидно, они означают одно и то же.

2.2. Процесс торрефикации

Торрефикация SCB проводилась в муфельной печи периодического действия в лабораторном масштабе, соединенной с системой, которая подает газ N ₂ . За один раз с помощью этой печи можно обжигать не более 0,5 кг образца. Печь ок. 42 см в диаметре, около 66 см в высоту и 49 см в длину.Его камера сгорания имеет диаметр около 26 см, высоту и длину 20 см. Экспериментальная установка состояла из сосуда трубчатого типа из нержавеющей стали, предназначенного для установки внутри печи, держателя образца, который также помещается внутри трубчатого сосуда, а также конденсатора для сбора выпущенных газов. Максимальная рабочая температура печи около 3000 ° C. С образцом внутри печи эксперимент проводили при 300 ° C в течение 1 ч. Упрощенное схематическое изображение печи, используемой для торрефикации, представлено на рис.

Схематическое изображение оборудования, используемого для торрефикации жмыха. Воспроизведено с разрешения из [45].

Около 15 г SCB взвешивали и помещали на держатель образца и устанавливали на внутренний цилиндр сосуда трубчатого типа. Установлено соединение сосуда с входом в систему газоснабжения N ₂ , а также конденсатор. Газ N ₂ продували через сосуд трубчатого типа со скоростью потока 5 л · мин ^-1 , чтобы очистить систему от любого кислорода в системе и исключить присутствие летучих веществ в трубке.Затем расход газа N ₂ был снижен до примерно 0,5 л · мин ^-1 , чтобы предотвратить полное улетучивание летучих веществ и газов в атмосферу, поскольку некоторые из них были собраны для анализа после эксперимента; однако основная функция N ₂ , поставляемого в процесс торрефикации, поскольку он конденсируется и замерзает при определенной температуре, заключалась в предотвращении перегрева печи. Предварительный нагрев печи до заданной температуры производился перед тем, как трубчатый реактор, содержащий образец, был помещен в печь для проведения процесса торрефикации.По мере проведения эксперимента по торрефикации в печи скорость нагрева образца в печи была предварительно установлена ​​на 10 ° C · мин ^-1 , что характерно для скорости нагрева процесса газификации, связанной с газификаторами с неподвижным слоем. Эксперимент проводился при максимальной температуре 300 ° C в течение часа, отсчитываемого от момента начала эксперимента при комнатной температуре до момента, когда температура образца внутри печи достигала 300 ° C. Время пребывания образца в сосуде составляло 5 мин, чтобы обеспечить быструю реакцию и охлаждение образца, пока он еще находится в печи, что исключает возможность частичного возгорания образца во время его охлаждения в атмосфере воздуха.Это время пребывания было относительно коротким, чтобы предотвратить серьезное разложение образца, когда он еще находится в сосуде. После эксперимента по обжигу и по истечении времени пребывания весь сосуд извлекали из печи и оставляли охлаждаться на окружающем воздухе. Твердый продукт (образец), называемый торрефицированным материалом, также удаляли из камеры сосуда, охлаждали и взвешивали для определения выхода твердого вещества. Твердый образец помещали в герметичные флаконы и хранили в эксикаторе для дальнейших анализов.Летучие вещества, образующиеся в процессе, собирались и охлаждались в конденсаторе, в то время как неконденсирующиеся газы собирались с 15-минутными интервалами в небольших мешках для отбора проб газа для анализа. а, б показывают поджаренный и неподкарженный жом.

Изображения жома сахарного тростника: ( a ) Торрефицированный при 300 ° C с временем пребывания 5 мин; ( b ) без исправлений.

Также были определены масса и выход энергии торрефицированного жома. Они были рассчитаны на сухой и беззольной основе (daf) в соответствии с уравнениями (1) и (2) [46]:

Массовый выход (мас.%) = (MtorrefiedMuntorrefied) × 100%

(1)

Энергетический выход (мас.%) = Массовый выход × (CVtorrefiedCVuntorrefied) × 100%

(2)

где M, — масса, а CV — теплотворная способность торрефицированного и ненасыщенного жмыха соответственно.

2.3. Характеристика продукта

Все тесты, проведенные в этом исследовании, были повторены не менее трех раз, и представленные результаты представлены средним значением этих тестов, и, где это применимо, также представлено стандартное отклонение для измеренных свойств.

2.3.1. Анализ газообразных продуктов

Было проведено исследование газообразных продуктов торрефикации жмыха с целью определения состава и выхода продуктов при температуре реакции торрефикации 300 ° C.Это необходимо для сравнения состава газообразных продуктов, образующихся при торрефикации СКБ, с продуктами, образующимися при его газификации.

Неконденсирующиеся газы, образующиеся при торрефикации жома, анализировали с помощью прибора для газовой хроматографии (ГХ) Perkin Elmer Autosystem XL (Perkin Elmer, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США). В качестве газа-носителя использовали аргон при скорости потока 35 мл · мин ^-1 , при этом анализ состава газа проводился с использованием смешанного стандартного газа в качестве внешнего стандарта.

2.3.2. Анализ твердых продуктов

Выход твердых веществ после торрефикации биомассы является мерой устойчивости биомассы к термическому разложению, которая определяется согласно уравнению (1) [47]. Торрефицированный образец взвешивали и получали массу 12,3 г.

Выход твердого продукта получали с использованием уравнения (1). Затем образец был проанализирован с точки зрения непосредственного и окончательного анализов, а также с точки зрения теплотворной способности для количественного определения количества энергии, доступной для преобразования.Результаты этих анализов были использованы для компьютерного моделирования процесса газификации торрефицированного SCB и результатов процесса газификации по сравнению с таковыми для неподдерживаемого SCB.

2.3.3. Предварительный и окончательный анализ

Свойства сырья биомассы, относящиеся к газификации, обычно описываются в терминах приблизительного анализа, который разделяет биомассу на четыре категории (влага, летучие вещества, связанный углерод и зола), которые имеют важное значение для термического преобразования материалов биомассы; и окончательный анализ, который обеспечивает относительное обильное количество отдельных элементов, таких как C, H, O, N и S, содержащихся в материале [48].

Параметры приблизительного анализа были определены из графиков термогравиметрического анализа в соответствии с модифицированным методом стандартного метода испытаний ASTM D 5142-04 [49,50]. Содержание влаги определяли по потере массы при температурах ниже 100 ° C, в то время как содержание летучих веществ представляло собой массу, выделившуюся между температурами 100–1000 ° C. После окислительного нагрева образца примерно до 1000 ° C во время анализа ТГ оставшаяся масса считалась золой. Сумма ФК была получена по разнице.

Концентрацию C, H, N и S в образцах измеряли с помощью элементного анализатора ThermoQuest CHNS (ThermoQuest, Manasquan, NJ, USA). Около 10 мг торрефицированного жома смешивали с окислителем в оловянной капсуле, которую затем сжигали в реакторе при температуре около 1000 ° C. Бурная реакция во временно обогащенной O ₂ среде развивалась по мере того, как образец и контейнер плавились. Триоксид вольфрама (WO ₃ ) и медь (Cu) использовали в качестве катализаторов после камеры сгорания для обеспечения полного окисления.Окислитель катализатора (WO ₃ ) и восстановитель (Cu) поддерживали при температуре 1000 ° C. Продукты сгорания, такие как CO ₂ , SO ₂ и NO ₂ , были произведены в процессе и транспортировались постоянным потоком газа-носителя, богатого гелием. При заданной температуре NO ₂ каталитически восстанавливается до N ₂ , в то время как другие компоненты (C, H и S) остаются в их окисленных формах, которые представляют собой CO ₂ , H ₂ O и SO. ₂ соответственно.Затем эти газы были разделены с помощью ГХ и измерены детектором теплопроводности.

2.3.4. Определение теплотворной способности

Теплотворная способность, также известная как более высокая теплотворная способность, является свойством сырья, которое влияет на эффективность систем термохимического преобразования и остается основным показателем качества биомассы как топлива для производства энергии; это энергия, доступная в биомассе, как оценка тепла, выделяющегося при полном сгорании биомассы до CO ₂ и H ₂ O [48].

CV торрефицированного и неоррефицированного жома рассчитывалась с использованием уравнения, разработанного Sheng и Azevedo, 2005 [51]. Это представлено уравнением (3):

C V ( M J · k g ⁻¹ ) = −1,3675 + 0,3137 × C + 0,7009 × H18 + 0,0

(3)

где CV — теплотворная способность биомассы в МДж · кг ^-1 ; : C представляет собой массовый процент (мас.%) Углерода в биомассе, определенный с помощью окончательного анализа; H отображает массовый процент водорода в биомассе, определенный также с помощью окончательного анализа; O — это массовый процент кислорода, определяемый разницей с окончательным анализом на сухой и беззольной основе, т.е.е., O = 100 — ( C + H + N ). Из-за отсутствия специализированных аналитических приборов для определения кислорода его массовый процент обычно определяется разницей в весовых долях других элементарных компонентов.

2.3.5. Термогравиметрический анализ

Температуру, при которой начинаются реакции, приводящие к разложению образцов, можно контролировать с помощью термогравиметрического анализатора (ТГ). Потеря массы (TG) и график ее производной (DTG) образцов были измерены как функция температуры.Этот анализ был предпринят не только для установления термической стабильности и температуры газификации SCB, но также для определения основных параметров, которые влияют на термическое преобразование SCB.

Perkin Elmer TGA 7 (Perkin Elmer, Norwalk, CA, USA) был использован для изучения термического разложения торрефицированного SCB. 3,288 мг образца равномерно диспергировали в тигле с плоским дном толщиной ок. Толщиной 8 мм и глубиной 3 мм. Образец нагревали в широком диапазоне температур 20–1000 ° C в присутствии неокисляющей атмосферы N ₂ при скорости нагрева 10 ° C · мин ^-1 .Несущественное количество образца и низкая скорость нагрева использовались, чтобы избежать ограничений теплопередачи и минимизировать влияние массопереноса. Другой причиной используемой низкой скорости нагрева было то, что она характерна для систем газификации с неподвижным слоем.

Обязательно отметить, что термические условия, используемые в ТГ, отличаются от тех, которые используются во время торрефикации, потому что первый использовался для изучения термического поведения образца в широком диапазоне температур, поскольку целью анализа ТГ было использование образец в процессе газификации, который также является процессом высокотемпературного преобразования энергии; Последний процесс (торрефикация) использовался для улучшения характеристик образца в мягких температурных условиях.Максимальная температура для этого процесса (торрефикация) составляла 300 ° C. Однако начало реакции как для торрефикации, так и для ТГ происходило при комнатной температуре (20 ° C).

2.3.6. Сканирующий электронный микроскопический анализ

Морфологические характеристики образцов были предприняты для определения влияния торрефикации на микро- и макроструктурные преобразования SCB. Они были исследованы с использованием SEM-модели JEOL (JSM-6390LV) (JEOL, Токио, Япония). Образцы были покрыты золотом перед анализом с использованием устройства для нанесения покрытий распылением (Eiko IB3 Ion coater, Eiko Engineerin Co.Ltd., Токио, Япония) и поместили на держатель образца, называемый заглушкой, с помощью двухсторонней углеродной ленты и закрепили в камере для образцов прибора для морфологического наблюдения. Инструмент SEM требует, чтобы образцы были покрыты ультратонким покрытием из электропроводящих материалов, обычно золота (Au), чтобы обеспечить хороший выход вторичных электронов, что, в свою очередь, приведет к получению изображения хорошего качества. Другой причиной нанесения покрытия Au является минимизация накопления поверхностных зарядов, которые могут снизить разрешение.Чтобы уменьшить ошибки и подтвердить результаты, каждый анализ повторяли в трех экземплярах при одинаковых условиях. В каждое из микрографических изображений торрефицированного и неподдержанного жома включены конкретные условия исследования для анализа.

2.3.7. Моделирование газификации

Экспериментальные процедуры, включающие фактическую газификацию SCB, довольно дороги и требуют много времени, следовательно, используются быстрые и быстрые методы моделирования для процесса газификации жмыха, который намного дешевле.

Программа моделирования газификации биомассы использовалась для компьютерной репликации процессов газификации торрефицированных и ненасыщенных SCB. Компьютерная программа была основана на модели, специально разработанной для систем с нисходящим потоком, чтобы оценить влияние рабочих и проектных переменных на работу газогенератора. Программное обеспечение было разработано Chen et al. [52] и изменено Jayah et al. [53]. Он состоит из двух подмоделей в виде подмоделей зоны пламенного пиролиза и газификации.Подмодель зоны пламенного пиролиза часто используется для определения концентрации продукта и температуры газа, выходящего из зоны пламенного пиролиза, в то время как подмодель зоны газификации используется для прогнозирования выхода продукта газа и длины зоны газификации в любой момент времени. [53]. Подробное описание программы моделирования газификации было представлено в предыдущей статье [38]. Профили газа, полученные после моделирования, были использованы для вычисления теплотворной способности синтез-газа на основе процентного состава горючих газов, содержащихся в синтез-газе, как показано в уравнении (4) [54]:

CVgas = [(COvol × CVCO) + (h3vol × CVh3) + (Ch5vol × CVCh5) 100]

(4)

где CV _газ — теплотворная способность газа в МДж · Нм ⁻³ , CO _об. — объемная концентрация (в%) газообразного монооксида углерода, CVCO — теплотворная способность газообразного монооксида углерода ( обычно 12.64 МДж · Нм ⁻³ по стандарту) [55], H _2vol — объемная концентрация (в%) газообразного водорода, CVH ₂ — теплотворная способность газообразного водорода (10,1 МДж · Нм ⁻³ по стандарту) [56], тогда как CH _4vol — объемная концентрация (в%) газообразного метана, CVCH ₄ — теплотворная способность метанового газа (обычно 38 МДж · Нм ⁻³ по стандарту) [55]. Теплотворная способность горючих газов была получена из стандартной газовой таблицы.

Эффективность преобразования газификатора была определена после компьютерного моделирования процесса газификации по уравнению (5) [54]:

η = [(CVгаз × 2CVfuel) × 100%]

(5)

где η — КПД (в%) газификатора, CV _газ — теплотворная способность газа, а CV _{топливо} — теплотворная способность SCB. Коэффициент «2» в уравнении (6) представляет собой расход газа из газификатора и измеряется в Нм ³ · ч ^-1 [53].Параметры, используемые при моделировании газификации торрефицированного и неноррефицированного SCB, представлены в.

Таблица 1

Параметры, использованные при компьютерном моделировании процессов газификации торрефицированного и ненасыщенного жома сахарного тростника.

Горловина в газификаторах с нисходящим потоком — это особая уникальная особенность газификатора, отвечающая за равномерное распределение тепла вокруг зоны сгорания газификатора и, следовательно, вдоль оси газификации. Следовательно, угол горловины и диаметр в основном относятся к геометрии газогенератора по отношению к площади поперечного сечения на определенной высоте газификатора.Толщина изоляции означает сопротивление теплопроводному потоку внутри газификатора, а теплопроводность означает способность проводить тепло вне газификатора. Температура входящего воздуха, измеренная в градусах Кельвина (K), и температура воздуха на входе в газогенератор, измеряемая в кг · ч ^-1 , на самом деле являются разными параметрами. В то время как первое представляет собой температуру воздуха, вдуваемого в газификатор, второе отображает количество воздуха, вводимого в газификатор, в килограммах в час.Обратите внимание, что газификаторы обычно работают при температуре окружающего воздуха 27 ° C (300 K) [54]. Входное сырье — это количество SCB, подаваемого в газификатор, а значение 12,8% указывает количество потерянного тепла, которое может быть восстановлено другими методами; однако это выходит за рамки данного исследования, которое требует дальнейшего изучения, чтобы фактически определить методы, которые могут быть использованы для рекуперации тепла.

Также стоит отметить, что диаметр частиц как для торрефицированного, так и для неморретированного SCB был принят одинаковым, поскольку сырье необходимо брикетировать перед газификацией.Такой формы брикета практически невозможно достичь в процессах газификации, основанных на компьютерном моделировании, поэтому необходимо учитывать диаметр / размер частиц. С другой стороны, также почти невозможно газифицировать исходное сырье с мелкими частицами, поскольку это может создать множество технических проблем, включая отсутствие гравитационной подачи в газификатор, сжигание вместо газификации и так далее [54].

3. Результаты

Результаты этого исследования представлены в следующих подразделах.Информация, относящаяся к профилям температуры, была представлена ​​в предыдущей публикации, в которой исследовалось влияние температуры на различные параметры во время торрефикации SCB [57].

3.1. Распределение продуктов при торрефикации жмыха

Во время торрефикации биомассы обычно образуется довольно много продуктов реакции, и их выход сильно зависит от условий торрефикации, включая температуру, время и скорость нагрева, а также характеристики биомассы [58].Продукты от торрефикации SCB были идентифицированы как состоящие из твердого продукта (торрефицированный жмых), конденсируемых жидких и газообразных продуктов. Анализ был выбран таким образом, чтобы он в достаточной мере описывал условия, существующие в процессе газификации. На а и б показано влияние торрефикации на выход продуктов, а также на состав и мольные доли газообразных продуктов, образующихся в результате торрефикации жмыха сахарного тростника (SCB).

Продукты, полученные при обжиге жмыха: ( a ) Выход продукта с SP, LP и GP, представляющими твердые, жидкие и газообразные продукты, соответственно; ( b ) композиция газообразных продуктов, образованных в результате обжига жома сахарного тростника при 300 ° C и при 5-минутном времени пребывания.

Торрефикация биомассы при температуре выше 300 ° C приводит к обширному удалению летучих веществ и инициирует пиролиз [59]. По этой причине, как упоминалось ранее, для данного исследования была выбрана температура торрефикации, не превышающая 300 ° C. Влияние температуры на различные параметры торрефикации и их значение для газификации исследовалось в предыдущей публикации [60]. Однако, как видно из а, почти 80% торрефицированного SCB осталось в виде твердого продукта по сравнению с более низкими выходами конденсируемых жидких и газообразных продуктов с процентным выходом 7.3% и 15,7% соответственно, что согласуется с наблюдением, что около 70–80% биомассы обычно сохраняется после торрефикации, как сообщает Луо [45]. Масса торрефицированного SCB, оставшегося в виде твердого продукта, была связана с тем, что торрефикация проводилась в неокислительной среде; эта масса означает снижение веса примерно на 20% и была приписана изменениям, происходящим в структуре гемицеллюлозы во время торрефикации образца. Потеря веса биомассы во время торрефикации в значительной степени зависит от температуры вследствие разложения целлюлозы и содержания гемицеллюлозы в биомассе; а температура термического разложения этих компонентов находится в диапазоне 150–500 ° C [15,61,62].Этот температурный диапазон также соответствует температуре, используемой для процесса торрефикации SCB (300 ° C). Рассматривая газификацию как высокотемпературный процесс, такого рода тепловое поведение SCB во время торрефикации также ожидается во время его газификации, однако степень выхода продуктов будет в значительной степени зависеть от условий газификации, а также от источника SCB, что в конечном итоге повлияет на его состав и характеристики [53,63].

Влияние торрефикации также очевидно на состав газообразных продуктов, образующихся в результате торрефикации SCB.Это очевидно из b, поскольку газообразные продукты в основном содержат CO ₂ , CO и следы H ₂ и CH ₄ в различных пропорциях, главным образом из-за термического разложения гемицеллюлозы вместе с некоторыми короткоцепочечными компонентами лигнина, которые являются среди основных химических составляющих материалов биомассы [58]. Торрефикация становится полностью экзотермической при температурах выше 280 ° C, что приводит к образованию различных пропорций газов, таких как CO, H ₂ , CO ₂ и CH ₄ [59].Это согласуется с различными долями газов, полученными в результате этого исследования во время торрефикации SCB. При температуре реакции торрефикации около 300 ° C образование CO ₂ происходило в основном из-за реакций декарбоксилирования в результате нестабильных карбонильных групп в структуре гемицеллюлозы торрефицированного материала, в то время как вторичные реакции CO ₂ и пара с проницаемыми Уголь вместе с низкомолекулярными карбонильными соединениями, образующимися в результате декарбонилирования в результате торрефикации, объясняет образование CO [64,65,66].Однако CO образовывался более агрессивно из-за вышеупомянутых вторичных реакций. Низкий состав H ₂ объясняется низким содержанием влаги в торрефицированном SCB. Производство H ₂ увеличивалось с увеличением содержания влаги в материале и температуры (поскольку процесс торрефикации контролировался от комнатной температуры до 300 ° C) как следствие усиления эндотермических реакций во время торрефикации [67,68,69]. Производство CH ₄ также происходило в основном в результате образования и потребления CH ₄ , которые оба происходили при высоких температурах из-за уменьшения состава и образования CH ₄ при повышении температуры; CO, H ₂ , CH ₄ и CO ₂ являются основными составляющими синтез-газа, получаемого во время газификации биомассы, и их состав и выход зависят от нескольких факторов процесса, наиболее важным из которых является температура [70].

3.2. Масса и выход энергии

Рассматривая торрефикацию как один из методов улучшения свойств биомассы для целей производства энергии, входные и выходные параметры должны быть тщательно сбалансированы. Эти входные и выходные параметры часто измеряются с точки зрения массы и выхода энергии, которые являются основными параметрами, используемыми для оценки процессов торрефикации, поскольку они служат средой, используемой для описания перехода от массы и химической энергии от биомассы к твердому продукту [58] . Интенсивность торрефикации СКБ оценивали по массе и выходу энергии.Эти параметры также имеют первостепенное значение для проектирования и окончательного анализа оптимизации газификационных установок, включая цепочку создания стоимости между сырой и торрефицированной биомассой [71]. показывает влияние торрефикации на выход массы и энергии от процесса торрефикации SCB. Эти выходы массы и энергии были получены из уравнений (1) и (2) соответственно.

Масса и выход энергии из SCB, торрефицированного при 300 ° C при времени пребывания 5 мин.

In, можно наблюдать высокий выход массы и энергии в твердом продукте, что было связано с высвобождением летучих веществ и временем пребывания, допустимым для процесса торрефикации (5 мин), а также проведением эксперимента торрефикации в нерабочем состоянии. -окислительная среда.Неокислительная торрефикация всегда дает более высокий выход массы и энергии, чем окислительная торрефикация, независимо от типа торрефицированной биомассы [47]. Эти параметры (масса и выход энергии) являются следствием разрушения волокнистой структуры SCB, которое было приписано реакциям разложения, что делает образец высушенным и энергоемким. Торрефикация приводит к увеличению выхода массы с улучшенными энергетическими свойствами биомассы; в расчете на сухую и беззольную основу выход может достигать 80% для массового выхода и прибл.90% для выхода энергии [72,73,74]. Полученные высокие массовые и энергетические выходы означают, что торрефицированный SCB будет способствовать высокотемпературной газификации, которая приведет к оптимальной эффективности газификации, поскольку преобразование сырья в желаемые продукты описывается выходом массы и энергии в процессе газификации [75].

3.3. Анализ физической, химической и теплотворной способности

Как упоминалось ранее, параметры приблизительного анализа являются важными показателями твердого топлива, предназначенного для производства энергии.Ключевые свойства, относящиеся к эффективному термическому преобразованию торрефицированного и неморрефицированного SCB, представлены в. Также представлены значения стандартного отклонения для измеренных свойств, которые были определены из среднего значения измеренных свойств и извлечения положительного квадратного корня из их дисперсии.

Таблица 2

Измеренные ключевые характеристики торрефицированных и неподдерживаемых SCB.

Из этого видно, что два материала (торрефицированный и неморщенный жмых) проявляют разные свойства, особенно с точки зрения содержания летучих веществ и связанного углерода, а также содержания углерода и кислорода, включая теплотворная способность. Относительные пропорции содержания летучих веществ и связанного углерода связаны с выходами и составом твердых, жидких и газообразных продуктов, образующихся во время газификации [76]. Содержание летучих веществ снизилось с 71.От 73% в необорженном SCB до 30,07% в торрефицированном SCB, что согласуется с тем фактом, что торрефикация снижает содержание летучих веществ в биомассе, как сообщает Sarkar et al. и Ли и др. [77,78,79]. Фиксированный углерод также увеличился в торрефицированном SCB по сравнению с неморрефицированным SCB. Содержание золы также увеличилось на 92% (с 1,32% до 16,61%) в торрефицированном материале, и наблюдаемое увеличение содержания золы и связанного углерода в основном объяснялось эффектом концентрации из-за потери массы, что привело к увеличению содержания минерального вещества. содержание торрефицированных SCB, которые вносят основной вклад в состав золы [48].Во время торрефикации биомассы щелочные и щелочноземельные металлы, которые в основном являются золообразующими элементами, обычно остаются в торрефицированном материале, в основном, в результате относительно низкой температуры удаления летучих веществ в процессе [80,81]. Содержание влаги в обоих образцах относительно низкое и связано с сушкой перед анализом, что еще больше снизило уровень влажности в образцах. Чтобы сделать материалы биомассы пригодными для процессов преобразования, необходимо отрегулировать влажность, поскольку неконтролируемые изменения могут привести к снижению эффективности процесса и увеличению затрат [82].

Образцы также различаются по элементному составу, поскольку результаты показывают, что ненасыщенный жмых характеризуется высоким содержанием O и относительно низким содержанием C и H. ₂ . Значительные количества O и других элементов делают сырую биомассу термически нестабильной, в то же время производя значительные количества смолы, которая может создать проблемы, которые могут привести к снижению скорости тепломассопереноса во время газификации [83,84]. Исходя из этих весовых долей, неочищенный SCB может быть классифицирован как материал биомассы с низкой теплотворной способностью.Снижение содержания O и H в торрефицированном SCB является причиной увеличения содержания в нем C. Это делает торрефицированный материал более подходящим в качестве топлива для производства энергии [85,86]. Это также очевидно из того, что торрефицированный SCB имеет немного более низкое отношение O – C (0,50) по сравнению с неуторенированным жмыхом (0,82). Это небольшое различие может быть связано с содержанием в материалах целлюлозы и лигнина. Более высокое соотношение лигнин – целлюлоза в биомассе отражает пониженное соотношение H – C, а также более низкое соотношение O – C; Для повышения качества продуктов газификации требуется определенная стехиометрия H – C [87,88].Однако изменение химического состава торрефицированного SCB привело к небольшому снижению его отношения O – C. Более низкие отношения O – C приводят к улучшенным характеристикам газификации торрефицированной биомассы [40]. Отношение H – C у торрефицированного SCB также значительно ниже, со значением 0,84, чем у неноррефицированного SCB, у которого отношение H – C составляет ок. 1.6. Что касается газификации, это означает, что полное преобразование торрефицированного материала потребует добавления дополнительных материалов, таких как H ₂ в форме пара или удаления C в форме CO ₂ [89, 90].

Также представлены результаты теплотворной способности, демонстрирующие влияние элементного состава на теплотворную способность торрефицированного SCB. Теплотворная способность торрефицированного SCB увеличилась примерно на 12% по сравнению с теплотворной способностью неподготовленного SCB. Это объясняется пониженными соотношениями O – C и H – C, а также высоким содержанием C. Низкие соотношения O – C и H – C повышают теплотворную способность материалов биомассы после торрефикации и делают ее близкой к углю [ 91]. У необеспеченного SCB намного ниже, вероятно, из-за высокого содержания кислорода.Кислород мало или совсем не выделяет энергии во время термохимического преобразования биомассы и разлагается после термической обработки; Оптимальная эффективность конверсии процесса газификации достигается при использовании сырья с высокой теплотворной способностью [51,38,92].

3.4. Термические характеристики

Термическая стабильность и поведение при горении торрефицированного и неподдерживаемого SCB были исследованы с помощью ТГА и его производной (DTG). Потеря веса и скорость, с которой она происходит, представлены как функция температуры.Оба они представлены на a, b.

TGA и DTG-графики SCB, полученные при 10 ° C · мин ^-1 скорость нагрева: ( a ) торрефицированный SCB; ( b ) не исправленный SCB.

Три основных компонента биомассы — это целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин. Из-за структурных различий этих компонентов их обычно различают и идентифицируют с помощью ТГА, а температурные диапазоны разложения этих компонентов были измерены в предыдущих исследованиях другими исследователями [93,94].Разложение гемицеллюлозы происходит при 220–315 ° C, целлюлозы — при 315–400 ° C, а лигнин разлагается в широком диапазоне температур, начиная с 160–900 ° C [95].

Кривая ТГА и ДТГ торрефицированного образца SCB демонстрирует сложный процесс термической деградации, включающий несколько этапов (1–4), которые начинаются при температуре окружающей среды и заканчиваются при температуре, близкой к 1000 ° C, в то время как кривая незакрепленного SCB показывает два различных веса стадии потерь (пронумерованные 1 и 2), как показано пиком DTG. Однако показатели потери веса (R _W ), описанные DTG как для торрефицированного, так и для незаправленного SCB, показывают, что R _W составляет 0 в a (для торрефицированного SCB) и 0 в b (для неподдерживаемого SCB). .Причина этой разницы в R _W , вероятно, связана с природой образцов, так как характеристики торрефицированного SCB были изменены из-за торрефикации по сравнению с характеристиками неморрефицированного SCB, что могло повлиять на процесс термического разложения торрефицированного SCB. .

Первый этап похудания начался ок. 25 ° C и 98 ° C для торрефицированного и неморрефицированного SCB соответственно. Разница в начальной потере веса при указанных температурах была связана с предварительной термической обработкой SCB перед анализом ТГА в результате несоответствия химического состава обоих образцов.Эта начальная стадия потери веса может быть связана с испарением влаги из образцов [38,96]. Вторая, третья и четвертая стадии потери веса торрефицированного SCB являются отражением термического разложения других компонентов, а также карбонизации [97]. Оставшийся конечный продукт, который термически стабилен примерно при (примерно) 1000 ° C, рассматривался как зола. Как указывалось ранее, из b можно ясно увидеть, что процесс термической деградации неподдержанного SCB сильно отличается от процесса термического разложения торрефицированного SCB.Первая потеря веса, соответствующая этой кривой, была объяснена ранее; однако второй пик указывает на начало выделения летучих около 260 ° C. По данным DTG торрефицированного SCB (а) максимальная потеря веса произошла примерно при 20 мин. 550 ° C, как показано широким пиком (стадия 4 потери веса). Это произошло в результате термического разложения, связанного с выделением летучих веществ и разложением углеводородов и FC, а также с газификацией полукокса, поскольку исследования материалов биомассы с участием TGA часто считаются такими же, как исследования газификации полукокса [98].Для неочищенного SCB максимальная потеря веса произошла при 360 ° C, в основном из-за потери летучих веществ, которая также была связана с разложением основных химических компонентов образца, таких как целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин [34].

Процесс термического разложения торрефицированного SCB объяснялся главным образом разложением связанного углерода, тогда как в случае неоррефицированного SCB в процессе его термического разложения преобладали разложение и выброс летучих веществ, очевидно, из-за более высокого содержания летучих веществ.Чем выше содержание летучих веществ биомассы, тем легче ее воспламенение и разложение [99]. Что касается газификации, однако, анализ успешно установил тепловые параметры, которые будут влиять на газификацию как торрефицированного, так и неуторретированного SCB. Это температура, время и скорость нагрева. Согласно графикам a и b, максимальная температура разложения торрефицированного SCB составляет ок. 860 ° C, в то время как для неподдерживаемого SCB максимальная температура разложения составляет около 1000 ° C, при этом торрефицированный SCB показывает несколько стадий потери веса по сравнению с неподдерживаемым SCB, что объясняется изменением характеристик в результате торрефикации.Это означает, что во время газификации при вышеупомянутых температурах оба материала полностью разложились бы, оставив определенное количество побочных продуктов (таких как зола, смола и сажа), на состав и выход которых будет влиять состав обоих образцов, а также условия газификации.

3.5. Морфологическая характеристика

Микроструктура и макроструктура образцов были исследованы с целью получить более глубокое представление о влиянии торрефикации на структурное преобразование торрефицированного материала и сравнить это преобразование с неоррефицированным материалом.СЭМ-изображения торрефицированных и неподтвержденных образцов SCB были взяты в одних и тех же условиях анализа (увеличение было × 850 при 15 кВ) для получения наилучших результатов сравнения. Изображения представлены в формате.

СЭМ-изображения SCB, полученные при тех же условиях анализа с: ( a ) торрефицированными; и ( b ) без поправок.

Из этого видно, что микроскопические структуры двух образцов различаются. С точки зрения морфологии поверхности торрефицированный SCB выглядит более темным по цвету с шероховатой поверхностью по сравнению с неочищенным SCB с более светлой и гладкой поверхностью.Однако морфологические изменения не заметны на поверхности структуры неоррефицированного SCB (b) из-за отсутствия предварительной обработки перед анализом, тогда как для торрефицированного SCB (a) наблюдается обратное, поскольку морфологические изменения довольно очевидны на поверхность его структуры. Очевидно, это можно отнести к термической обработке. Тем не менее, две основные морфологические особенности ясно показаны на изображениях обоих образцов и обозначены стрелками. Это волокнистая структура и сердцевина, которые четко обозначены буквами «F» и «P» в a, b соответственно.Заметная сердцевина на рис. B несколько разорвана после термической обработки, как показано стрелкой на рис. Параллельные полосы, частично покрытые остаточным материалом, образуют основную часть поверхности волокна в a. Изображение торрефицированного SCB также показывает сильно разупорядоченную углеродную структуру, которая может способствовать высокой реакционной способности во время газификации [100]. Волокнистая структура (F) в b четко видна на a; это происходило главным образом из-за потребления гемицеллюлозы и лигнина во время торрефикации. Различия в макро- и микроструктуре объясняют, почему измельчаемость торрефицированной биомассы превосходит измельчаемую биомассу [15].Более проницаемая структура с большей площадью поверхности также может наблюдаться на изображении торрефицированного SCB по сравнению с незаправленным SCB. Эти благоприятные свойства приводят к высокой эффективности преобразования во время газификации и подтверждают, что торрефицированный SCB представляет собой сырье на основе углерода, которое больше подходит для газификации в системе с нисходящим потоком, надлежащим образом разработанной для сохранения характеристик сырья.

3.6. Процесс моделирования газификации

Эффективность преобразования процесса газификации является важным фактором, который определяет фактическую техническую операцию, а также экономическую целесообразность использования системы газификации; он определяется как выражение содержания энергии газообразных продуктов, образующихся во время газификации, к содержанию энергии биомассы, используемой в качестве сырья [54].Программное обеспечение, описанное в разделе 2.3.7, использовалось для компьютерного моделирования процессов газификации как торрефицированного, так и недействующего SCB в стандартных рабочих условиях газогенератора. Параметры, используемые при моделировании газификации, представлены в. Программа моделирования использовалась для определения процентного состава синтез-газа, полученного в результате процессов газификации как торрефицированного, так и неморрефицированного SCB. a, b показывает процентный состав синтез-газа, полученного при газификации торрефицированного и не подкрепленного SCB, полученный после компьютерного моделирования.

Состав синтез-газа, полученный после компьютерного моделирования процессов газификации ( a ) торрефицированного SCB; и ( b ) не исправленный SCB.

Из a совершенно очевидно, что газы, образующиеся во время газификации торрефицированного SCB, по составу сравнимы с газами, полученными во время его торрефикации (представлены в b). Такие же газы производились даже для газификации недосыпаемого СКБ (б). Эти газы вместе представляют состав синтез-газа; подразумевая, что предварительная обработка сырья не меняет конечный продукт процесса газификации.Синтез-газ остается конечным продуктом газификации независимо от типа метода предварительной обработки, применяемого до газификации, но его концентрация и качество могут соответственно меняться [25]. Из а, б также ясно, что не так много различий в процентном составе составляющих синтез-газа, полученного после газификации торрефицированного и неморрефицированного SCB; однако состав газов оставался постоянным даже при увеличении времени газификации. Состав N ₂ , приблизительно 60%, представляет собой газ с наивысшим составом из-за разбавления синтез-газа, с воздухом, содержащим N ₂ , который используется в качестве газифицирующего агента во время компьютерного моделирования процессов газификации как торрефицированного, так и немодифицированного SCB.Состав синтез-газа, производимого во время газификации биомассы, зависит от типа газификатора, и используемый газифицирующий агент, поскольку синтез-газ, полученный с использованием пара в качестве газифицирующего агента, будет иметь более низкий процент N ₂ (около 3%) по сравнению с тем, который образуется при использовании пара в качестве газифицирующего агента. в качестве газифицирующего агента используется воздух, который обычно имеет состав N ₂ выше 41–50% [101]. Снижение улетучивания топлива вокруг зоны пиролиза из-за количества тепла, передаваемого из зоны окисления, что, как следствие, привело к непрерывному улетучиванию, которое также является предвестником образования компонентов синтез-газа (CO, H ₂ , CO ₂ , CH ₄ , N ₂ ).В результате доступа окислителя в зону пиролиза происходило сгорание продуктовых газов, что дополнительно приводило к уменьшению количества интегральных компонентов (CO и H ₂ ) синтез-газа. Состав синтез-газа, полученного в результате газификации, фактически зависит от природы и состава используемого сырья, поскольку сырье биомассы различается по составу [62].

Эффективность преобразования процессов газификации как торрефицированного, так и неподдерживаемого SCB, полученная после компьютерного моделирования, представлена ​​в.

Эффективность преобразования, полученная при компьютерном моделировании процессов газификации торрефицированных и неподдерживаемых SCB.

Эффективность конверсии процесса газификации обоих образцов показала, что более высокая эффективность была достигнута с торрефицированным SCB по сравнению с эффективностью, достигаемой при использовании ненасыщенного SCB в качестве сырья. Это очевидно из того факта, что эффективность процесса газификации торрефицированной биомассы всегда выше, чем у неиспользованной биомассы, как сообщает Дорде [32].Эта разница в эффективности значительна, потому что эффективность торрефицированного SCB увеличивалась со временем примерно с 50% до максимального процента примерно в 10%. 60%, в то время как у незаправленного SCB КПД начинался примерно с 50% и оставался постоянным даже при увеличении времени газификации. Это процентное увеличение эффективности между обоими образцами составляет примерно 14%, что является статистически значимым и может быть объяснено в основном изменениями свойств SCB после торрефикации, особенно изменением химического состава, которое привело к снижению отношения O – C, а также повышенное содержание C и теплотворная способность, как четко указано в.При пониженном соотношении O – C характеристики газификации торрефицированных материалов биомассы улучшаются по сравнению с неочищенными материалами, а эффективность преобразования процесса газификации зависит от характеристик исходного сырья; низкая эффективность преобразования и низкое качество газа, включая высокую концентрацию смолы, являются следствием газификации биомассы низкого качества [40,62]. Различие в эффективности процессов газификации торрефицированного и неаррефицированного SCB также можно отнести к каталитическому эффекту золы из-за разницы в содержании каталитических элементов в торрефицированном SCB, хотя для установления этого факта может потребоваться анализ неорганических элементных компонентов.Высокое содержание неорганических веществ из-за повышенного содержания золы в торрефицированной биомассе может повысить эффективность газификации, поскольку скорость газификации также зависит от каталитически активных компонентов биомассы [62,102].

4. Обсуждение

Твердый продукт, полученный при обжиге жмыха, показал улучшенные характеристики по сравнению с данными, полученными для характеристик ненасыщенного жома, особенно в отношении содержания углерода и теплотворной способности, которые были повышены после обжига.Изменение цвета от светло-коричневого до относительно темного после обжига, как показано на a, b, предполагает полную карбонизацию торрефицированного SCB, что соответствует изменениям физических и химических свойств, что дополнительно указывает на улучшение характеристик. После этого образовывался ряд продуктов реакции, состав и выход которых сильно зависели от определенных условий торрефикации, при этом температура, время и скорость нагрева были определены как наиболее важные факторы. Среди продуктов, полученных в процессе обжига жома сахарного тростника (SCB), были твердые, жидкие и газообразные продукты в различных пропорциях.Твердый продукт, идентифицированный как торрефицированный материал, имел больший выход жидкости и газа. Повышенный выход торрефицированного SCB также повлиял на процентный состав синтез-газа, полученного во время газификации материала. Согласно Xue et al. [62], повышенный выход торрефицированной биомассы в процентах по массе, полученный после торрефикации, истолковывается как означающий более высокий выход синтез-газа, что отражает повышенную эффективность преобразования во время газификации. Газообразные продукты процесса торрефикации (b) включали CO, CO ₂ , H ₂ и CH ₄ в различных пропорциях и были аналогичны составу синтез-газа, полученного во время газификации.Состав и выход этих газов также зависели от нескольких технологических факторов, таких как температура. Кроме того, массовые и энергетические выходы процесса торрефикации жмыха сахарного тростника показали повышенные выходы, что также отражало улучшенные свойства материала из-за разрушения волокнистой структуры торрефицированного SCB, что также положительно сказалось на эффективности, достигнутой во время его обработки. газификация. Разрушение волокнистой структуры SCB во время торрефикации способствовало повышению температуры и повышению реакционной способности во время газификации, что привело к повышению эффективности газификации торрефицированного SCB.Это согласуется с исследованиями, проведенными Xue et al., Посвященными влиянию торрефикации на свойства Miscanthus giganteus , относящиеся к газификации. [62], которые пришли к выводу, что после торрефикации волокнистая природа биомассы разрушается, так что, когда биомасса используется в качестве сырья в процессе газификации, повышение температуры и реакционной способности биомассы непосредственно влияет на эффективность газификации. Таким образом, улучшенные характеристики торрефицированного SCB сыграли роль в его газификации, поскольку разница в эффективности около 10% была достигнута во время компьютерного моделирования процессов газификации обоих образцов.

Для дальнейших исследований рекомендуются анализы жидких продуктов из торрефицированного SCB и их влияние на газификацию, эффективность торрефикации SCB при различных температурах и влияние изменения температуры на выход массы и энергии, относящийся к газификации. Анализ содержания минеральных веществ в торрефицированных СКБ и их влияния на состав золы и на эффективность преобразования процесса газификации, проводимого в различных условиях работы газификатора, также являются другими областями исследований, заслуживающих дальнейшего изучения, поскольку полная конверсия углерода в сырье зависит от полукокса. остаточная реактивность, а также от условий работы газификатора [54].Сообщается о высокозольном составе торрефицированного жмыха, что объясняется рядом факторов, в том числе поглощением питательных веществ во время роста растения сахарного тростника. Сердцевина — это ткань стебля растений, отвечающая за хранение и транспортировку питательных веществ через растения. В отличие от этого, характеристики газификации очищенного SCB также заслуживают изучения, чтобы установить его влияние на состав золы, а также определить, является ли очищенный SCB сырьем, подходящим для операций газификации, особенно с использованием системы газификации с нисходящим потоком.

Несмотря на глобальные усилия, направленные на разработку технологий торрефикации, необходимо решить ряд технических и экономических проблем, прежде чем эта технология будет полностью коммерциализирована [103]. Стоимость торрефикации биомассы может быть компенсирована более высокой эффективностью газификации торрефицированной биомассы; тем не менее, было проведено не так много исследований технико-экономического аспекта процессов торрефикации, и даже несмотря на то, что газификация торрефицированной биомассы приводит к улучшенным свойствам текучести биомассы и повышенным уровням H ₂ и CO в полученном синтез-газе и увеличивает отсутствует общая эффективность процесса, всесторонние знания и опыт в отношении возможностей и ограничений использования торрефицированной биомассы в процессах газификации.Это область, в которой системные исследования и разработки были бы чрезвычайно полезны [104].

Рециркуляция и повышение ценности СО2 в процессе паровой газификации биомассы

Этот проект связан с рециркуляцией СО2 и его валоризацией в процессе паровой газификации лигноцеллюлозной биомассы, выполняемом в псевдоожиженном слое, с целью производства газообразного топлива (биопсихологический природный газ: синтетический природный газ) или жидкого топлива (с синтезом Фишера-Тропша).
В этом процессе газ, непосредственно поступающий в результате термохимического преобразования биомассы, содержит CO2.Кроме того, для производства топлива, как правило, необходимо выполнить стадию конверсии водяного газа, чтобы отрегулировать соотношение h3 / CO, что приводит к дополнительному образованию CO2.
Этот проект направлен на изучение рециркуляции части этого CO2 путем повторного ввода его в газификатор либо вместо нейтрального газа с подачей биомассы, либо для замены части пара в самом газификаторе, CO2 затем действует как газифицирующий агент.

Некоторые экспериментальные исследования показали, что пиролиз и газификация биомассы протекают по-разному в смеси h3O и CO2 и в смеси h3O и N2.Обзор литературы показывает, что данные все еще отсутствуют и механизмы не совсем понятны. Итак, настоящий проект направлен, во-первых, на изучение и понимание механизмов, которые управляют пиролизом и газификацией биомассы в смеси h3O + CO2, и, во-вторых, на оценку возможностей и преимуществ рециркуляции СО2, произведенного в процессе двойного псевдоожиженного слоя, как с технической точки зрения, так и с экономической точки зрения. и экологические точки зрения.

Во-первых, аналитические исследования будут проводиться в масштабе частиц, чтобы выделить механизмы пиролиза и газификации и, таким образом, лучше понять вовлеченные явления.Параметрами будут температура и состав газовой атмосферы вокруг частицы. Будет использовано несколько дополнительных установок, реализованных в CEA и RAPSODEE.
На втором этапе те же механизмы будут изучены в псевдоожиженном слое, в который непрерывно подается биомасса. В этой установке явления не изолированы и поэтому могут мешать. Все результаты, полученные в масштабе частиц и в масштабе небольшого пилотного газогенератора, будут синтезированы, чтобы показать прогресс, достигнутый в механизмах реакции и понимании ключевых параметров.

После этого важного экспериментального шага эти результаты будут проанализированы и перенесены, чтобы их можно было использовать в инструментах технико-экономического моделирования для оценки промышленных процессов. Будет смоделирована газификация биомассы в процессе двойного псевдоожиженного слоя для производства СПГ и дизельного топлива Фишера-Тропша. Для каждого из обоих приложений эталонный случай без рециркуляции СО2 будет сравниваться с несколькими вариантами рециркуляции СО2.
Последний шаг проекта состоит в экологической оценке процесса и его альтернатив в соответствии с обоими изученными приложениями.Этот подход снова будет сосредоточен на экологических преимуществах и недостатках различных вариантов рециркуляции CO2. Закончится анализом жизненного цикла изучаемых процессов.

Эффективный метод и устройство для газификации для производства синтетического топлива из биомассы | Центр и сеть климатических технологий

Твердые углеродсодержащие материалы, такие как древесная щепа, могут быть преобразованы в жидкое топливо с использованием процесса газификации. Потенциал этой технологии долгое время игнорировался, поскольку производство энергии с использованием традиционных методов было более рентабельным.Однако в связи с недавним повышением стоимости энергии и опасениями по поводу выбросов углерода газификация становится более привлекательной в качестве альтернативного источника энергии. В процессе газификации органический материал или сырье, называемое биомассой, преобразуется в синтез-газ, называемый синтез-газом, который превращается в топливо с использованием хорошо зарекомендовавшего себя процесса, называемого синтезом Фишера-Тропша. Однако традиционные методы преобразования имеют серьезные потери в эффективности на промежуточном этапе, называемом пиролизом, на котором для разрушения биомассы используются высокие температуры.На этом этапе биомасса нагревается с использованием слоя частиц песчаной стали, воздуха или воды в качестве теплоносителя. Процесс пиролиза становится дорогостоящим, поскольку требует, чтобы биомасса была представлена ​​в виде опилок или в жидкой форме. Кроме того, современные теплоносители могут привести к проблемам с увеличением эффективности или загрязнению синтез-газа. Использование жидкометаллических теплоносителей с высокими скоростями теплопередачи и широким диапазоном рабочих температур может позволить разработать новую систему газификации с уменьшенными размерами сложности и стоимостью.Исследователи UW Madison создали более эффективный метод и устройство газификации, в которых жидкий металл используется для нагрева органического сырья и производства синтез-газа. В этом способе можно использовать сырье или сырую биомассу, состоящую из любого углеродсодержащего органического материала, такого как древесная щепа. В процессе производится синтез-газ на уровне, близком к теоретическому максимуму для метода газификации. Этот новый процесс газификации начинается с нагрева сырья в ванне с расплавленным металлом до температуры от 100 ° C до 200 ° C — температуры, которая вытесняет всю влагу без разрушения органических компонентов.Высушенную биомассу затем перекачивают в более горячую ванну, обычно от 300 ° C до 1200 ° C того же расплавленного металла. В этой высокотемпературной фазе вода добавляется обратно контролируемым образом для ускорения пиролиза, тем самым высвобождая побочные газообразные продукты и оставляя смолу и уголь. На последнем этапе газы, которые были выпущены на втором этапе, могут быть закачаны в камеру для повышения уровня температуры и давления. Исходный природный газ также может быть добавлен для облегчения реакции газификации и дальнейшего повышения эффективности системы.Углеродистая смола и газы реагируют с образованием синтез-газа, который состоит в основном из водорода и окиси углерода. Затем синтез-газ откачивают и используют в синтезе Фишера-Тропша для производства этанола, метана, дизельного топлива или другого топлива. Расплавленный металл из последней ванны фильтруется и рециркулируется, а часть синтез-газа продукта может использоваться для нагрева ванн и запуска реакций для повышения самодостаточности системы.

Преимущества:

1) Обеспечивает эффективное мелкомасштабное и крупномасштабное преобразование биомассы в топливо 2) Быстрее, чем обычные газификаторы, поскольку полная газификация происходит за секунды, а не за минуты 3) Более полная газификация биомассы 4) Обеспечивает высокое качество и относительно чистый синтез-газ 5) Использует низкую стоимость сырье 6) Включает биомассу любого органического материала, производимого растениями или животными 7) Повышает эффективность системы за счет рециркуляции жидкого металла и части синтез-газа 8) Обеспечивает автономный мобильный рециркулирующий топливный генератор 9) Использует жидкий металл, который поглощает загрязняющие вещества, такие как сера, которые могут быть отфильтрованы позже 10) Адаптируется к различным уровням выработки топлива 11) Могут быть добавлены металлические катализаторы для увеличения скорости реакции.12) Восстанавливает и повторно использует воду, делая внешний источник воды ненужным 13) Обеспечивает углеродно-нейтральный источник энергии 14) Не требует внешней энергии для работы газификатора 15) Дешевле собирать, эксплуатировать и обслуживать, чем обычные газификаторы 16) Может быть разработан как самостоятельный -мощный …

Автор содержания:

Фонд исследований выпускников Висконсина (WARF)

Газификация отходов | Центр и сеть климатических технологий

Хотя технология газификации используется уже более 200 лет, газификация ТБО все еще находится на начальной стадии развития.Несмотря на то, что технология газификации потенциально более энергоэффективна, чем другие варианты обращения с отходами, такие как WTE, и может быть конкурентоспособна в финансовом отношении с ними, внедрение технологий термической газификации ТБО только недавно начало набирать обороты. Вместо этого во всем мире применяется газификация угля для производства «городского газа» для отопления, приготовления пищи и освещения (Jenkins, 2007). Хотя газификация ТБО может считаться жизнеспособной технологией, то есть доказано, что отдельные описанные процессы работают хорошо, объединение шагов, необходимых для производства электроэнергии, является довольно новым и еще не разработанным (AES, 2004).Лишь недавно газификации ТБО стало уделяться больше внимания за счет внедрения установок, вырабатывающих либо пар, либо электричество. С ростом стоимости свалок в Европе, в том числе из-за более высоких налогов за захоронение, вариант «газификации» стал более интересным, и несколько заводов уже работают в различных европейских странах. В основном это объекты с псевдоожиженным слоем, построенные за последние десять лет (Jenkins, 2007).

Отходы можно подвергать термической обработке путем добавления достаточного количества воздуха, в результате чего отходы просто сжигаются, в результате чего полностью выгорает зольный остаток и дымовой газ, или путем поддержания дефицита воздуха, в результате чего отходы подвергаются пиролизу или газификации.В последнем случае результатом является частично сгоревший газ, который можно направить на отдельную установку для сжигания, например, в газовый двигатель или, предпочтительно, в газовую турбину для производства энергии. Потенциально количество энергии, производимой на тонну отходов, будет больше, чем при применении метода прямого сжигания WTE. Однако, в зависимости от конкретных обстоятельств, газ может быть загрязнен смолой и тяжелыми металлами. Следовательно, его необходимо промыть перед сжиганием, в результате чего энергия, потребляемая в процессе пиролиза / газификации, остынет (Kleis and Dalager, 2004).Затем можно было бы сжечь извлеченный газ в газовой турбине с комбинированным циклом — так называемом комбинированном цикле с интегрированной газификацией биомассы (BIGCC) — что еще больше повысит эффективность.

Так называемая «плазменная газификация» может быть более эффективной с точки зрения производства электроэнергии, чем обычная газификация. Эта технология применялась в сталеплавильном производстве и используется для плавления золы WTE с целью соблюдения ограничений по содержанию диоксинов / фуранов. Он был установлен в промышленных масштабах в Японии для обработки ТБО и остатков от автоматических измельчителей.Интересные возможности также могут возникнуть в результате интеграции традиционной технологии газификации с пиролизом. Затем можно произвести больше синтез-газа, поскольку углеродный полукоксий, оставшийся от процесса пиролиза, можно повторно направить в соседнюю камеру газификации. Таким образом, это приведет к более высокой эффективности преобразования. Другой вариант получения синтетического газа с использованием конверсионной технологии — его дальнейшая переработка для производства метанола или этанола, например, для использования в кухонных плитах в развивающихся странах (см. Кухонные плиты по газификации этанола / метанола и биомассы).Соответственно, можно получить синергетический эффект между различными технологическими процессами преобразования, когда одна технология производит сырье для другой.

С точки зрения барьеров, муниципалитеты, похоже, не решаются серьезно рассматривать вариант газификации ТБО (Jenkins, 2007). В технико-экономических расчетах отрицательно сказываются на пропускной способности ТБО и последующей экономии на масштабе, которую можно получить. Также могут потребоваться институциональные изменения. Конкретный случай в США показал, какие организационные проблемы могут препятствовать дальнейшему внедрению технологии газификации ТБО.В 2002 году в Калифорнии был принят закон, признающий термическую газификацию ТБО возобновляемым ресурсом, отличным от сжигания. Однако было также решено, что определение газификации ТБО необходимо пересмотреть, и не было определено, как газификация вписывается в ранее существовавшую иерархию методов обращения с ТБО. Это требование затормозило дальнейшее развитие газификации ТБО в Калифорнии.

80 (R) HB 3732 — Отчет комитета палаты представителей, версия

АНАЛИЗ СЧЕТА

С.S.H.B. 3732

Автор: Хардкасл

Энергетические ресурсы

Отчет комитета (замененный)

ИСТОРИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ

Учитывая растущий спрос на электроэнергию, изобилие угля в США и Техасе, а также надежность и рентабельность производства электроэнергии на основе угля — это критически важно, чтобы такая генерация оставалась жизнеспособным компонентом энергоснабжения Техаса.Чистый уголь и сверхчистая энергия с использованием угля, биомассы, нефти кокс и твердые отходы могут значительно снизить выбросы в атмосферу обеспечивая при этом надежное и доступное электричество в Техасе.

Потому что сверхчистая энергия, включая, но не ограничиваясь газификация, в настоящее время более дорогая и менее продемонстрированная, чем другие чистые энергетические технологии, финансовые стимулы необходимы для обеспечения того, чтобы в Техасе строятся и обслуживаются сверхчистые энергетические проекты.Кроме того, некоторые компоненты процесса получения регулирующих разрешений добавляют ненужную сложность и Пришло время разрешить установку сверхчистой энергии в Техасе.

Этот законопроект создает более предсказуемый процесс выдачи разрешений для установка сверхчистой энергии при сохранении права общественности на уведомление и слушание. Законопроект устанавливает грант и заем на сверхчистую энергию. программа, которая предоставит Государственному управлению по энергосбережению значительную ресурсы для поощрения развития технологий сверхчистой энергии.В законопроект также создает финансовые стимулы для проектов сверхчистой энергии за счет разрешающие ограничения оценочной стоимости имущества, используемого для таких целей, усиление освобождения от уплаты налога на имущество в целях контроля за загрязнением и освобождение продажа сверхчистой энергии за счет налогообложения валовой выручки.

ОРГАН, ПРИНИМАЮЩИЙ РЕГУЛИРОВАНИЕ

По мнению комитета, нормотворческий орган прямо предоставлено Техасской комиссии по качеству окружающей среды (ранее известная как Комиссия по сохранению природных ресурсов Техаса) в РАЗДЕЛАХ 3, 4, 5, & 11 этого законопроекта.

АНАЛИЗ

Этот законопроект вносит поправки в Правительственный кодекс для создания Ultraclean Программа грантов и займов для энергетических проектов будет находиться в ведении Государственной энергетики. Управление охраны природы (SECO). Этот законопроект создает проект сверхчистой энергии. счет в общем фонде доходов для финансирования гранта проекта Ultraclean Energy и кредитная программа. Этот законопроект устанавливает параметры того, что будет состоит из того, как распределяются средства и как распределяются гранты.

В этом законопроекте даны определения следующих терминов; «Счет,» «Программа», «Проект сверхчистой энергии», «Чистый уголь». технологии »,« Уголь »и« Твердые отходы ».

В этом счете излагаются параметры и процедуры и определяет сроки выдачи разрешений на воздух для сверхчистого энергетического проекта. Этот законопроект разъясняет существующий закон, заявляя, что «заявитель на разрешение в соответствии с этой главой для проекта сверхчистой энергетики не требуется для доказать, в рамках анализа того, будет ли в проекте использоваться лучшее доступная технология контроля или сокращение выбросов до минимально достижимого уровня, что чистая угольная технология или ультрачистая энергетическая технология предложили стать использованного в связи с проектом, была продемонстрирована выполнимость в коммерческая эксплуатация.«

В этом законопроекте говорится, что в целях борьбы с загрязнением освобождение от уплаты налога на имущество для частных лиц, Техасская комиссия по охране окружающей среды Качество (TCEQ) должно принять правила, устанавливающие неисключительный список объекты, устройства или методы для контроля воздуха, воды или земли загрязнение и описывает, что должен включать этот список. Этот законопроект устанавливает параметры, связанные с обновлением этого списка. Этот закон также устанавливает параметры, касающиеся определения определенных квалификаций, описанных в заявление о разрешении.

В этот счет вносятся изменения, если необходимо отразить изменение названия агентства с Комиссии по сохранению природных ресурсов Техаса на Техасская комиссия по качеству окружающей среды.

В этом законопроекте говорится, что в целях борьбы с загрязнением льготы по налогу на имущество для государственных организаций, TCEQ должен принять правила создание неисключительного списка средств, устройств или методов для контроль загрязнения воздуха, воды или земли, и описывает, что этот список должен включают.Этот законопроект устанавливает параметры, связанные с обновлением этого списка. Этот закон также устанавливает параметры, касающиеся определения определенных квалификаций. описано в заявке на получение разрешения.

Законопроект предусматривает, что налог не может взиматься с валовой поступления от продажи электроэнергии, произведенной сверхчистой энергией проект. Этот закон также предусматривает распределение налоговых поступлений от валовой выручки. для передачи в проект сверхчистой энергии.

В этом законопроекте указывается, что Государственная служба энергосбережения Офис должен разработать программу грантов и займов сверхчистой энергии не позднее. чем 1 января 2008 г. В законопроекте также указывается, что TCEQ должен принять правила требуется этим законом не позднее 1 января 2008 года. В этом законопроекте говорится, что Раздел 447.013 (j) Правительственного кодекса, добавленный этим Законом, вступает в силу только если конституционная поправка, предложенная 80-м законодательным собранием, обычная Сессия 2007 года, разрешающая выпуск облигаций с общими обязательствами для обеспечения и гарантировать ссуды для поощрения использования безуглеродной водородной энергии. одобрен избирателями.

ДАТА ДЕЙСТВИЯ

При прохождении или, если Акт не получает необходимые голосование, Закон вступает в силу 1 сентября 2007 года.

СРАВНЕНИЕ ОРИГИНАЛА И ЗАМЕНЫ

Оригинал не был проектом Законодательного совета, замена есть. Таким образом, были внесены определенные технические или соответствующие изменения. Законодательного совета, которые были включены в заменять.

Следующие разделы заменителя являются новыми и были добавлен; Раздел 1, Раздел 4, Раздел 6, Раздел 10, Раздел 12.

Заменитель добавляет технологию метанирования и неразбавленный технология сжигания кислорода при высокой температуре пламени, исключающая попадание воздуха в определение «чистая угольная технология». Заменитель добавляет определение «твердые отходы».

Заменитель добавляет биомассу, нефтяной кокс или твердые отходы. к определению «сверхчистый энергетический проект».«

В разделе, посвященном разрешению ультрачистых энергетический проект, заменяющий добавляет, что «Комиссия должна принять правила для реализации этого раздела ».

В разделе, посвященном снятию отката от загрязнения требования к контролю, в оригинале говорилось, что Комиссия Техаса по Качество окружающей среды должно принять правила, устанавливающие «заранее определенный список». оборудования для борьбы с загрязнением «, заменяющий утверждает, что Техас Комиссия по качеству окружающей среды должна принять правила, устанавливающие «неисключительный список средств, устройств или методов для контроля воздуха, воды или земли загрязнение.»В этом же списке заменитель добавляет метанирование к список.