2.5 Design of downdraught gasifiers
The downdraught gasifier makes it possible to use wood as fuel and produce a gas with sufficiently low tar content to operate an internal combustion engine. There are other means of handling the tar problem but these may create their own problems. Fox example, use of charcoal as fuel involves a loss of energy and increases the risk of depletion of wood resources. Use of cleaning systems after the gasifier involves difficult waste disposal problems.
Down-draught gasifiers being comparatively easy to build and operate, are likely to be the most appropriate for developing countries as a source of decentralized power supply to rural communities and industries.
The conversion of solid fuel to gas in a down-draught gasifier and the design basis for such gasifiers will therefore be examined in more detail.
2.5.1 Processes occurring in the down-draught gasifier
In the down-draught gasifier, schematically illustrated in Fig. 2.8, the fuel is introduced at the top, the air is normally introduced at some intermediate level and the gas is taken out at the bottom.
It is possible to distinguish four separate zones in the gasifier, each of which is characterized by one important step in the process of converting the fuel to a combustible gas. The processes in these four zones are examined below and the design basis will be discussed in the following section.
a) Bunker Section (drying zone)
Solid fuel is introduced into the gasifier at the top. It is not necessary to use complex fuelfeeding equipment, because a small amount of air leakage can be tolerated at this spot. As a result of heat transfer from the lower parts of the gasifier, drying of the wood or biomass fuel occurs in the bunker section.
The water vapour will flow downwards and add to the water vapour formed in the oxidation zone. Part of it may be reduced to hydrogen (see equation (b), paragraph 2.2) and the rest will end up as moisture in the gas.
b) Pyrolysis Zone
33
At temperatures above 250°C, the biomass fuel starts pyrolysing. The details of these pyrolysis reactions are not well known, but one can surmise that large molecules (such as cellulose, hemi-cellulose and lignin) break down into medium size molecules and carbon (char) during the heating of the feedstock. The pyrolysis products flow downwards into the hotter zones of the gasifier. Some will be burned in the oxidation zone, and the rest will break down to even smaller molecules of hydrogen, methane, carbon monoxide, ethane, ethylene, etc. if they remain in the hot zone long enough.
If the residence time in the hot zone is too short or the temperature too low, then medium sized molecules can escape and will condense as tars and oils, in the low temperature parts of the system.
c) Oxidation Zone
A burning (oxidation) zone is formed at the level where oxygen (air) is introduced. Reactions with oxygen are highly exothermic and result in a sharp rise of the temperature up to 1200 - 1500 °C.
As mentioned above, an important function of the oxidation zone, apart from heat generation, is to convert and oxidize virtually all condensable products from the pyrolysis zone. In order to avoid cold spots in the oxidation zone, air inlet velocities and the reactor geometry must be well chosen.
Generally two methods are employed to obtain an even temperature distribution:
- reducing the cross-sectional area at a certain height of the reactor ("throat" concept),
- spreading the air inlet nozzles over the circumference of the reduced cross-sectional area, or alternatively using a central air inlet with a suitable spraying device.
Guidelines for throat designs are given in the next section.
d) Reduction zone
The reaction products of the oxidation zone (hot gases and glowing charcoal) move downward into the reduction zone.
In this zone the sensible heat of the gases and charcoal is converted as much as possible into chemical energy of the producer gas (see equations (a) (b), section 2.2).
The end product of the chemical reactions that take place in the reduction zone is a combustible gas which can be used as fuel gas in burners and after dust removal and cooling is suitable for internal combustion engines.
The ashes which result from gasification of the biomass should occasionally be removed from the gasifier. Usually a moveable grate in the bottom of the equipment is considered necessary. This makes it possible to stir the charcoal bed in the reduction zone, and thus helps to prevent blockages which can lead to obstruction of the gas flow.
2
2.5 การออกแบบของ downdraught gasifiers Downdraught gasifier ทำให้สามารถใช้ไม้เป็นเชื้อเพลิง และผลิตก๊าซกับน้ำมันดินต่ำพอเนื้อหามีเครื่องยนต์สันดาปภายใน มีวิธีการอื่น ๆ ของการจัดการปัญหาทาร์ แต่เหล่านี้อาจสร้างปัญหาด้วยตัวเอง ตัวอย่างสุนัขจิ้งจอก ใช้ถ่านเป็นเชื้อเพลิงสูญพลังงาน และเพิ่มความเสี่ยงของการลดลงของทรัพยากรไม้ ใช้ทำความสะอาดระบบหลังจาก gasifier ที่เกี่ยวข้องกับปัญหาการกำจัดขยะที่ยาก Gasifiers ลงกินน้ำลึกที่ดีอย่างหนึ่งที่ง่ายต่อการสร้าง และการทำ งาน มีแนวโน้มที่จะเหมาะสมสุดสำหรับประเทศกำลังพัฒนาเป็นเป็นแหล่งจ่ายพลังงานแบบกระจายศูนย์เพื่ออุตสาหกรรมและชุมชนชนบท การแปลงเชื้อเพลิงแข็งใน gasifier ลงกินน้ำลึกและพื้นฐานการออกแบบสำหรับ gasifiers ดังกล่าวดังนั้นจะถูกตรวจสอบในรายละเอียดเพิ่มเติม 2.5.1 กระบวนที่เกิดขึ้นใน gasifier ลงกินน้ำลึก ใน gasifier ลงกินน้ำลึก schematically แส Fig. 2.8 เป็นนำเชื้อเพลิงที่ด้านบน อากาศปกติได้รับการแนะนำในบางระดับกลาง และก๊าซจะถูกนำมาออกที่ด้านล่าง สามารถแยกโซนสี่แยกใน gasifier ซึ่งเป็นลักษณะหนึ่งขั้นตอนสำคัญในกระบวนการแปลงเชื้อเพลิงเป็นก๊าซที่เผาไหม้ได้ กระบวนการในโซนสี่เหล่านี้มีการตรวจสอบด้านล่าง และพื้นฐานการออกแบบจะกล่าวถึงในส่วนต่อไปนี้ ) ส่วนบังเกอร์ (โซนแห้ง) เชื้อเพลิงแข็งจะนำเข้าสู่ gasifier ที่ด้านบน ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ fuelfeeding ซับซ้อน เนื่องจากอากาศรั่วไหลน้อยสามารถได้สมที่จุดนี้ จากการถ่ายเทความร้อนจากส่วนล่างของ gasifier ที่ แห้งน้ำมันไม้หรือชีวมวลเกิดในส่วนบังเกอร์ ไอน้ำจะไหลลงมา และเพิ่มไอน้ำที่เกิดขึ้นในโซนออกซิเดชัน ส่วนหนึ่งของมันอาจจะลดลงเป็นไฮโดรเจน (ดูสมการ (b), ย่อหน้า 2.2) และส่วนเหลือจะลงเอยเป็นความชื้นในก๊าซได้ b) โซนไพโรไลซิ 33ที่อุณหภูมิ 250° C น้ำมันชีวมวลเริ่ม pyrolysing ไม่รู้จักรายละเอียดของปฏิกิริยาไพโรไลซิเหล่านี้ แต่หนึ่งสามารถคาดคะเนได้ว่า โมเลกุลขนาดใหญ่ (เช่นเซลลูโลส ซีกเซลลูโลส และ lignin) แบ่งเป็นโมเลกุลขนาดกลางและคาร์บอน (อักขระ) ระหว่างความร้อนของวัตถุดิบ ผลิตภัณฑ์ชีวภาพไหลลงเป็นโซนร้อนของ gasifier ที่ บางส่วนจะถูกเขียนลงในโซนออกซิเดชัน และส่วนเหลือจะแบ่งให้เล็กลงแม้แต่โมเลกุลของไฮโดรเจน มีเทน คาร์บอนมอนอกไซด์ ethane เอทิลี น ฯลฯ ถ้าพวกเขายังคงอยู่ในโซนร้อนนานพอ ถ้าเวลาอาศัยในเขตร้อน เกินไปสั้นหรืออุณหภูมิต่ำเกินไป แล้วโมเลกุลขนาดกลางสามารถหลบหนี และจะบีบ tars และน้ำมัน ในอุณหภูมิต่ำของระบบ c) โซนออกซิเดชัน A burning (oxidation) zone is formed at the level where oxygen (air) is introduced. Reactions with oxygen are highly exothermic and result in a sharp rise of the temperature up to 1200 - 1500 °C. As mentioned above, an important function of the oxidation zone, apart from heat generation, is to convert and oxidize virtually all condensable products from the pyrolysis zone. In order to avoid cold spots in the oxidation zone, air inlet velocities and the reactor geometry must be well chosen. Generally two methods are employed to obtain an even temperature distribution: - reducing the cross-sectional area at a certain height of the reactor ("throat" concept), - spreading the air inlet nozzles over the circumference of the reduced cross-sectional area, or alternatively using a central air inlet with a suitable spraying device. Guidelines for throat designs are given in the next section. d) Reduction zone The reaction products of the oxidation zone (hot gases and glowing charcoal) move downward into the reduction zone. In this zone the sensible heat of the gases and charcoal is converted as much as possible into chemical energy of the producer gas (see equations (a) (b), section 2.2). The end product of the chemical reactions that take place in the reduction zone is a combustible gas which can be used as fuel gas in burners and after dust removal and cooling is suitable for internal combustion engines. The ashes which result from gasification of the biomass should occasionally be removed from the gasifier. Usually a moveable grate in the bottom of the equipment is considered necessary. This makes it possible to stir the charcoal bed in the reduction zone, and thus helps to prevent blockages which can lead to obstruction of the gas flow. 2
การแปล กรุณารอสักครู่..

2.5 ออกแบบ downdraught gasifiers
downdraught ได้ไปทำให้มันเป็นไปได้ที่จะใช้ไม้เป็นเชื้อเพลิง และผลิตก๊าซต่ำ เพียงพอ ทาร์ เนื้อหาที่จะใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน มีวิธีการอื่น ๆของการจัดการทาร์ แต่ปัญหาเหล่านี้อาจสร้างปัญหาของพวกเขาเอง ตัวอย่างฟ็อกซ์ใช้ถ่านเป็นเชื้อเพลิง ที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียของพลังงาน และเพิ่มความเสี่ยงของการสูญเสียของทรัพยากรไม้ ใช้ระบบการทำความสะอาดหลังจากได้ไปเกี่ยวข้องกับปัญหาขยะที่ยาก
ลง gasifiers ร่างการเปรียบเทียบง่ายต่อการสร้างและใช้งานน่าจะเหมาะสมที่สุดสำหรับการพัฒนาประเทศเป็นแหล่งกระจายไฟฟ้าเพื่อชุมชนและอุตสาหกรรม
การแปลงเชื้อเพลิงแข็งให้แก๊สในลงร่างผลิตก๊าซและพื้นฐานการออกแบบเช่น gasifiers จึงจะถูกตรวจสอบในรายละเอียดเพิ่มเติม ที่เกิดขึ้นในกระบวนการ
ดาวน์โหลดลงร่างได้ไป
ในร่างได้ไปลง ,แผนผังแสดงในรูปที่ 2.8 , เชื้อเพลิงมาใช้ที่ด้านบน อากาศปกติแนะนำในบางระดับกลางและแก๊สออกมาที่ด้านล่าง
ก็เป็นไปได้ที่จะแยกโซนที่สี่แยกในเครื่องผลิตก๊าซแต่ละแห่งซึ่งเป็นลักษณะหนึ่งขั้นตอนสำคัญในกระบวนการของการเปลี่ยนเชื้อเพลิงเป็นก๊าซที่ติดไฟได้ง่ายกระบวนการใน 4 โซน จะ ตรวจ สอบ ด้านล่าง และพื้นฐานการออกแบบจะกล่าวถึงในส่วนต่อไปนี้
a ) ส่วนบังเกอร์ ( โซนแห้ง )
เชื้อเพลิงแข็ง ใช้ในการผลิตก๊าซที่ด้านบน ไม่จําเป็นต้องใช้อุปกรณ์ fuelfeeding ซับซ้อน เพราะเป็นจำนวนเงินที่เล็ก ๆของการรั่วซึมอากาศสามารถยอมรับในจุดนี้ผลของการถ่ายเทความร้อนจากส่วนล่างของเตาผลิตก๊าซเชื้อเพลิง , การอบแห้งของไม้ หรือเชื้อเพลิงชีวมวลเกิดขึ้นในมาตราฐาน
น้ำไอจะไหลลงและเพิ่มน้ำไอน้ำที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบโซน ส่วนหนึ่งก็อาจจะลดลงเหลือไฮโดรเจน ( ดูสมการ ( ข ) วรรค 2 ) และส่วนที่เหลือจะจบลงเช่นความชื้นในก๊าซ
0
) B แยกโซนที่อุณหภูมิสูงกว่า 250 ° C , เชื้อเพลิงชีวมวลเริ่มต้น pyrolysing . รายละเอียดของปฏิกิริยาไพโรไลซิสของเหล่านี้จะไม่รู้จักกันดี แต่สามารถสันนิษฐานว่าโมเลกุลขนาดใหญ่ ( เช่นเซลลูโลสเฮมิเซลลูโลส และลิกนิน ) แบ่งออกเป็นโมเลกุลขนาดกลางและคาร์บอน ( ถ่าน ) ระหว่างความร้อนของวัตถุดิบ ผลิตภัณฑ์ไพโรไลซิสที่ไหลลงในฮอตโซนของการผลิตก๊าซบางส่วนจะถูกเผาไหม้ในออกซิเจน โซน และที่เหลือจะแบ่งให้เล็กลงได้ โมเลกุลของไฮโดรเจน คาร์บอนมอนนอกไซด์ มีเทน อีเทน เอทธิลีน ฯลฯ ถ้าพวกเขายังคงอยู่ในโซนร้อนนานพอแล้ว
ถ้าเวลาที่อยู่ในโซนร้อนสั้นเกินไป หรืออุณหภูมิต่ำเกินไป แล้วโมเลกุลขนาดกลางสามารถหลบหนี และจะรวมตัวเป็นลาดยาง และตัวขับเคลื่อนในส่วนของอุณหภูมิต่ำของระบบ
เขียนโซน C ) ออกซิเจน ( ออกซิเจน ) โซนจะเกิดขึ้นในระดับที่ออกซิเจน ( อากาศ ) เป็นที่รู้จัก ปฏิกิริยากับออกซิเจนสูงคายความร้อนและผลในการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิถึง 1 , 200 - 1 , 500 ° C .
ดังกล่าวข้างต้น เป็นหน้าที่สำคัญของการออกซิเดชัน โซน นอกเหนือจากรุ่นร้อนคือการแปลงและออกซิไดซ์แทบทั้งหมดย่อผลิตภัณฑ์จากไพโรไลซิสของโซน เพื่อป้องกันหวัดในออกซิเดชันโซน ความเร็วลมขาเข้าและเครื่องปฏิกรณ์เรขาคณิตจะต้องเลือก
ทั่วไปสองวิธีการดังกล่าวได้รับการกระจายอุณหภูมิแม้ :
- ลดพื้นที่ภาคตัดขวางที่ความสูงที่แน่นอนของเครื่องปฏิกรณ์ ( แนวคิด " คอ " )
- อากาศหัวกระจายอยู่รอบพื้นที่ลดระดับ หรืออีกวิธีหนึ่งคือ การใช้ลมร้อนกลางกับเหมาะฉีดอุปกรณ์
แนวทางการออกแบบคอจะได้รับในส่วนถัดไป
D
ปฏิกิริยาลดลง ) โซนผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาออกซิเดชัน โซน ( ก๊าซร้อน และเกมส์ถ่าน ) ลงในการย้ายโซน
ในโซนนี้ ความร้อนที่เหมาะสมของก๊าซและถ่านแปลงมากที่สุดเป็นพลังงานทางเคมีของก๊าซชีวมวล ( ดูสมการที่ ( ก ) ( ข ) ข้อ 2.2 )
ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นในการลดก๊าซไวไฟโซน ซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในเตาก๊าซและหลังจากการกำจัดฝุ่นและเย็นเหมาะสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน
ขี้เถ้าที่เกิดจากก๊าซจากชีวมวลควรถูกเอาออกจากการผลิตก๊าซ ปกติตะแกรงได้ในด้านล่างของอุปกรณ์ก็ถือว่าจำเป็น นี้จะทำให้มันเป็นไปได้ที่จะกระตุ้นถ่านเตียงในการลดพื้นที่ จึงช่วยป้องกันการอุดตันซึ่งสามารถนำไปสู่การอุดตันของก๊าซไหล
2
การแปล กรุณารอสักครู่..
