A biomass gasifier ay isang reaktor na nagko-convert ng solidong organikong materyal tulad ng mga wood chips, rice husk, o agricultural waste sa isang combustible gas mixture na tinatawag na producer gas (o syngas) sa pamamagitan ng partial combustion sa isang low-oxygen na kapaligiran. Sa halip na ganap na sunugin ang biomass, nililimitahan ng gasifier ang supply ng oxygen sa halos 20-40% ng kung ano ang kakailanganin ng buong pagkasunog , na nagiging sanhi ng pagkasira ng materyal sa carbon monoxide, hydrogen, methane, at iba pang mga gas na pagkatapos ay masusunog sa isang makina, turbine, o burner.
Ito ay halos mahalaga dahil hinahayaan nito ang mga industriya at mga pasilidad sa kanayunan na gawing magagamit na init o kuryente ang mga basurang materyal na kung hindi man ay itatapon, tulad ng nalalabi sa pananim o basura ng kahoy. Ang isang mahusay na idinisenyong downdraft gasifier na tumatakbo sa tuyong wood chips ay maaaring makamit ang a malamig na gas na kahusayan ng 70-85% , ibig sabihin karamihan sa orihinal na nilalaman ng enerhiya ng biomass ay nauuwi sa magagamit sa output gas sa halip na mawala bilang init sa panahon ng conversion.
Sa loob ng isang gasifier, gumagalaw ang biomass sa apat na natatanging thermochemical zone habang bumababa o dumadaan ito sa reaktor. Ang pag-unawa sa mga yugtong ito ay nagpapaliwanag kung bakit mahalaga ang kahalumigmigan ng feedstock at laki ng butil sa pangkalahatang pagganap.
Sa 100-200°C, ang moisture na nakulong sa biomass ay sumingaw bago magsimula ang anumang pagkasira ng kemikal. Pinipilit ng feedstock na may moisture na higit sa 25% ang gasifier na gumastos ng hindi katimbang na bahagi ng init nito sa pagpapatuyo lamang ng materyal, na nagpapababa ng magagamit na output ng gas.
Sa pagitan ng 200-600°C, ang pinatuyong biomass ay thermally na nabubulok nang walang oxygen, naglalabas ng mga pabagu-bagong gas at nag-iiwan ng char. Ang yugtong ito ay gumagawa ng karamihan sa mga tar compound na sa kalaunan ay kailangang pangasiwaan sa sistema ng paglilinis ng gas.
Ang limitadong hangin na na-injected dito ay nasusunog ang isang bahagi ng char at volatiles, na nagdudulot ng mga temperatura ng 1,000-1,200°C na nagtutulak sa endothermic reduction reactions na nangyayari sa ibaba lamang.
Sa 700-900°C, ang carbon dioxide at singaw ng tubig ay tumutugon sa natitirang char upang bumuo ng carbon monoxide at hydrogen, ang dalawang gas na nagbibigay ng gas sa producer ng karamihan sa halaga ng gasolina nito.
Ang mga gasifier ay pangunahing inuuri ayon sa kung paano gumagalaw ang hangin at gasolina sa reactor na may kaugnayan sa isa't isa. Ang bawat disenyo ay nagdadala ng mga natatanging tradeoff sa tar output, scale suitability, at feedstock tolerance.
| Uri ng Gasifier | Output ng Tar | Pinakamahusay na Scale |
|---|---|---|
| Updraft | Mataas (10-150 g/Nm³) | Direktang init, malaking pang-industriya |
| Downdraft | Mababa (0.1-3 g/Nm³) | Small-medium power generation |
| Cross-draft | Katamtaman (1-3 g/Nm³) | Maliit na sukat, uling feedstock |
| Fluidized na Kama | Katamtaman (1-15 g/Nm³) | Malaking pang-industriya, variable na feedstock |
Para sa pagbuo ng kuryente sa pamamagitan ng makina, Ang mga downdraft gasifier ay ang pinakatinatanggap na disenyo dahil ang kanilang mababang output ng tar ay binabawasan ang pagkarga sa mga kagamitan sa paglilinis ng gas at pinoprotektahan ang mga bahagi ng engine mula sa fouling.
Hindi lahat ng biomass ay gumaganap nang pantay sa loob ng isang gasifier. Sama-samang tinutukoy ng moisture content, ash content, at calorific value kung gaano karami ang magagamit na gas ng isang ibinigay na feedstock.
| Feedstock | Nilalaman ng kahalumigmigan | Calorific Value |
|---|---|---|
| Wood chips (tuyo) | 10-20% | 15-18 MJ/kg |
| balat ng palay | 8-12% | 13-15 MJ/kg |
| Bagasang tubo | 15-25% | 14-16 MJ/kg |
| Mga bao ng niyog | 8-15% | 18-20 MJ/kg |
Bilang isang praktikal na tuntunin, ang feedstock ay dapat na tuyo sa ibaba 20% na nilalaman ng kahalumigmigan bago ipasok ang karamihan sa mga downdraft gasifier, dahil ang mas basa na materyal ay bumababa sa gas calorific value at maaaring ganap na patayin ang combustion zone sa panahon ng operasyon.
Ang gas na nag-iiwan sa isang biomass gasifier ay pinaghalong nasusunog at hindi gumagalaw na mga bahagi. Ang eksaktong ratio nito ay nakasalalay sa disenyo ng feedstock at gasifier, ngunit ang karaniwang downdraft na output ay nasa loob ng medyo pare-parehong saklaw.
| Component | Karaniwang Pagbabahagi |
|---|---|
| Carbon monoxide (CO) | 17-22% |
| Hydrogen (H2) | 15-20% |
| Methane (CH4) | 1-3% |
| Carbon dioxide (CO2) | 10-15% |
| Nitrogen (N2) | 45-50% |
Ang komposisyon na ito ay nagbibigay sa producer ng gas ng calorific value na humigit-kumulang 4.5-5.5 MJ/Nm³ , malayong mas mababa kaysa sa natural na gas ngunit sapat pa rin upang magpatakbo ng spark-ignition engine kapag ibinibigay sa tamang air-fuel ratio, kadalasang nangangailangan ng mga makina na derate ng 20-30% kumpara sa kanilang na-rate na natural na gas na output.
Ang producer na gas mula sa isang biomass gasifier ay maaaring gamitin sa ilang natatanging paraan depende sa sukat at layunin ng pag-install.
Kabilang sa mga ito, ang distributed power generation sa hanay na 100kW-1MW ay nananatiling pinakakaraniwang komersyal na deployment, lalo na para sa mga pasilidad tulad ng rice mill o sawmills na gumagawa na ng biomass waste on-site bilang isang byproduct.
Kapag naghahambing ng mga sistema ng gasifier o vendor, ang isang maliit na sukatan ay nagpapahiwatig kung ang isang partikular na disenyo ay gagana nang mapagkakatiwalaan sa ilalim ng tunay na mga kondisyon ng pagpapatakbo sa halip na sa ilalim lamang ng perpektong mga setting ng lab.
Sinusukat nito ang porsyento ng nilalaman ng enerhiya ng biomass na napupunta sa pinalamig, nalinis na producer na gas. Mahusay na idinisenyo ang mga downdraft system na abot 70-85% , habang ang mga unit na hindi maganda ang pagkakabukod o malalaking sukat ay maaaring mahulog sa ibaba 60%.
Ipinahayag sa kg ng biomass na natupok bawat oras bawat metro kuwadrado ng reactor cross-section, tinutukoy nito kung gaano ka-compact ang isang gasifier para sa isang binigay na output ng kuryente, karaniwang mula 100-300 kg/h/m².
Ito ay nagpapahiwatig kung gaano kalayo ang output ay maaaring bawasan mula sa pinakamataas na kapasidad habang pinapanatili ang matatag na gasification, na may karamihan sa mga fixed-bed na disenyo na sumusuporta sa isang 3:1 hanggang 4:1 turndown ratio bago bumaba ang kalidad ng gas.
Karamihan sa hindi magandang pagganap ng gasifier ay nagbabalik sa ilang mga umuulit na isyu sa pagpapatakbo, na bawat isa ay may mahusay na itinatag na diskarte sa pagpapagaan.
Ang mga pasilidad na lumalaktaw sa isang wastong paglilinis ng gas ng tren ay nag-uulat ng mga agwat ng pagpapanatili ng engine na lumiliit mula sa karaniwan 4,000-6,000 na oras ng pagpapatakbo pababa sa mas mababa sa 1,000 na oras , na ginagawang isa ang sistema ng paglilinis sa mga pamumuhunan na may pinakamataas na halaga sa buong setup.
Ang kapital na gastos para sa kumpletong biomass gasification power system, kabilang ang gasifier, gas cleaning train, at engine-generator set, ay karaniwang mula sa $800 hanggang $1,500 bawat kW ng naka-install na kapasidad, na may mas maliliit na sistema na nagdadala ng mas mataas na per-kW na gastos dahil sa fixed equipment overhead.
Ang gastos sa pagpapatakbo ay pinangungunahan ng pangangasiwa at paghahanda ng feedstock sa halip na ang feedstock mismo kapag ang biomass ng basura ay ginagamit on-site, dahil ang materyal ay maaaring epektibong libre habang ang pagpapatuyo, pag-chip, at transportasyon ay account para sa karamihan ng patuloy na gastos. Para sa mga pasilidad na pinapalitan ang henerasyon ng diesel, mga panahon ng pagbabayad ng 2 hanggang 4 na taon ay karaniwang iniuulat kung saan ang mga halaga ng diesel ay lumampas sa $0.80 kada litro at isang tuluy-tuloy na biomass waste stream ay magagamit na.
Ang pagpili ng naaangkop na sistema ay nakadepende sa pagtutugma ng disenyo at sukat ng gasifier sa magagamit na feedstock at nilalayong gamitin, sa halip na pumili batay sa kapasidad lamang.
Ang mga system na may sukat at tama na tumugma sa mga katangian ng feedstock mula sa simula ay patuloy na nangunguna sa mga napili sa mga numero ng kapasidad lamang, dahil ang pagganap ng gasifier ay mas sensitibo sa kalidad ng gasolina kaysa sa karamihan ng iba pang mga thermal power generation na teknolohiya.
Mga Manufacturer ng OEM/ODM na High-Performance Combustion at Thermal Equipment
