However, certain problems often occur during the operation of
a fixed-bed gasifier, partly caused by a mismatch between the
internal transport system and the fuel properties. Among these
problems, bridging behavior (the phenomenon in which a particulate
solid fuel forms a stable structure across an opening) can cause
interruptions in the material flow [6]. The reasons for the increase
of the risk of bridging over the openings are quite complicated and
depend on both the design of the fixed-bed reactor and the fuel
properties.
A high ratio of the depth to the diameter for an opening has
been previously recognized as one of the main reasons for an increase
in the bridging risk and is the reason for the common occurrence
of bridging in narrow hoppers [6]. A conical base with a fairly
steep angle is widely applied to avoid the bridging behavior by
encouraging slippage. Normally, an extra stream of nitrogen is also
used to pressurize and flush the fuel into a vertical bin connected
to a fuel screw feeder. Vibration powered by an eccentric motor
is also an effective approach to breaking up the stable structure
caused by bridging in the hopper [7]. Moreover, bridging problems
are likely to be less severe in a larger diameter gasifier compared to
those in a unit with a smaller diameter [8].
Fixed-bed gasifiers can operate with a wide selection of fuel
properties, such as moisture and ash content. However, many publications
have also reported that bridging occurs in the oxidation
zone and attributed this observation to slagging from the ash content
of the fuel and the temperature [9,10]. Clinkers can also occasionally
form from bridging in the throat region and can be carried
over to the grate during the gasification process (and thus blocking
the fuel flow in the reduction zone) when the temperature of the
oxidation zone is sufficiently high to induce slag and clinker formation
[11]. Thus, a large quantity of steam is necessary as a coolant
to avoid the fusing of ash [12]. In an advanced gasifier, special designs
were applied to the grate to increase the ability to remove the
slightly clinkered ash [12–14].
In addition to the effect of the ash content in the fuel, certain
other fuel properties can also significantly increase the tendency
to create bridging, including the particle shape, size distribution,
bulk density, and moisture content. Solid fuels with a large particle
size do not move smoothly in the reactor. Additionally, as discussed
above, ash removal is difficult but is critical in prevent
bridging in the oxidation zone, and thus the length of the bit particle
could make the ash removal more difficult and cause bridging
[15,16]. The operation of a throated downdraft gasifier is highly
sensitive to the feedstock size and quality [13]. Thus, a feedstock
classifier is commonly used to separate the raw feedstock into
three size ranges. Oversize pieces of feedstock and fine materials
must be removed from the feed to reduce the chances of bridging
[17].
Compared with biomass resources, the quality of municipal solid
waste is more regionally dependent and can vary over a wider
range. Nearly 45–50% by mass of household waste is combustible,
and certain sources can reach as high as 85–90% [18,19]. The particle
sizes also vary in a larger range. To provide feedstock with relatively
stable physical and chemical characteristics, the
combustible fraction in the municipal solid waste (known as refuse-
derived fuel (RDF)) is sorted by mechanical means and subsequently
pelletized at the production site to reduce the cost of
transportation. Because the RDF is dried and pelletized during
the pre-treatment process, the heating value of the RDF can reach
4000–6000 kcal/kg, and the quality can be comparably stabilized
throughout the year [20,21]. Furthermore, because the introduction
of pelletized fuel enables a variety of fuels to be used in one
and the same gasifiers, pelletized feedstock is widely used in
large-scale commercial plants [22]. Compared with the raw materials,
the pelletized fuels offer a uniform particle size and a much
higher density, thus reducing the risk of bridging in the bed and
reducing the need for manual dispersion of the bed during operation
via grid/bed shaking devices [23,24].
The mechanisms that trigger bridging in the pyrolysis zone are
more complicated than those that occur in the hopper or the oxidization
zone because the components contained in the feedstock
also play an important role during this process. The liquid hydrocarbon
byproduct of tar produced in the pyrolysis zone can increase
the risk of bridging, and the moisture contained in the
feedstock will favor a lower temperature zone and a higher tar
yield. The pyrolysis zone is also commonly referred to as the ‘viscous
bridging zone’ in many references [25]. Bridging may be associated
with the adhesion of the fuel to the wall when a portion of
the tars condense and create a sticky surface; therefore, a narrowing
baffle was applied in the fuel bunker to eliminate contact between
the fuel and the walls [26]. However, according to Sarah’s
test, a steady-state temperatures was difficult to achieve when salmon
and biomass pellets were used as the feedstock because a narrowing
design was applied, and the sticky mixture of biomass
pellets and salmon caused by the high protein content in the salmon
bridged on the sides of the gasifier at the narrowing portion
of the pilot-scale gasifier [27]. Thus, the use of a narrowing design
in the pyrolysis zone should be avoided. Recovered solid waste is
well known to melt and become sticky at high temperatures due
to its high plastic content. Marsh’s research has shown that it is unlikely
that a pelletized RDF particle would maintain its integrity for
up to 45 s, and thus, other feedstock with sufficient compressive
strength should be added to maintain the bed and the void spacing
[5]. In that case, a worse phenomenon might be triggered and
developed in the retorting zone because the viscous liquids generated
from the pyrolysis of the plastic groups may come in contact
with solids that have a sufficient compressive strength to form
bridges or agglomerates, which will impede the flow of gases and
the movement of particles. Moreover, the swelling behavior
accompanied by the generation of the sticky material produced
during the devolatilization process is another main trigger of
bridging behavior in the pyrolysis zone [11]. Certain types of feedstock
have high swelling characteristics, such as certain types of
coals. In industry, the free swelling index is used as a measure of
the amount of swelling experienced by coal, and coals with free
swelling indices greater than 2.7 are deemed impractical in certain
types of fixed-bed gasifiers [25,28]. An automatic poking system or
stirrer in the top part of the reactor enabled the use of high-swelling
coals by breaking up any ‘bridging’ that occurs during de-volatilization
[25,29,30] because the gases that cause the swelling can
be released from the coal structure via agitation or poking. However,
this additionally process consumes a large amount of energy
and increases the complexity of the gasifier. Thus, an alternative
gasifier design is required for feedstock with high swelling properties
and a tendency to generate sticky and melted materials during
devolatilization.
An understanding of pyrolysis is of great importance in the design
of large-scale units [31]. Numerical studies have been published
on determination of the kinetic parameters of recovered
solid waste during the pyrolysis stage. A TG-TGA (thermogravimetric
analysis) experiment with several main components of RDF was
carried out to describe the degradation processes of the RDF based
on the assumption that the RDF degradation rate can be represented
as the weighted sum of the rates of the primary reacting
components [32–35]. However, few researchers have studied the
properties of heat and mass transfer during the thermal degradation
of solid waste as well as the swelling and shrinkage phenomena.
Considerable work has been focused on coal and biomass
pyrolysis over the past several decades [36–39]. However, similar
work has not been carried out for solid waste. Valerio assumed that
the solid (RDF) spatial dimensions are constant during pyrolysis
and applied this assumption in the modeling of heat and mass
อย่างไรก็ตาม ปัญหาที่มักจะเกิดขึ้นในระหว่างการดำเนินงานของ
เบดได้ไป ส่วนหนึ่งเกิดจากที่ไม่ตรงกันระหว่าง
ภายในระบบการขนส่ง และเชื้อเพลิง คุณสมบัติ ท่ามกลางปัญหาเหล่านี้
แก้พฤติกรรม ( ปรากฏการณ์ที่อนุภาคเชื้อเพลิงแข็ง มั่นคง
รูปแบบโครงสร้างในการเปิดอาจทำให้เกิดการหยุดชะงักในไหลวัสดุ
[ 6 ] เหตุผลสำหรับการเพิ่มขึ้น
ความเสี่ยงของการเชื่อมโยงผ่านช่องที่ค่อนข้างซับซ้อนและ
ขึ้นอยู่กับทั้งการออกแบบของเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดนิ่งและคุณสมบัติเชื้อเพลิง
.
สูงอัตราส่วนของความลึกในเส้นผ่าศูนย์กลางสำหรับเปิดได้
ถูกก่อนหน้านี้ได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งในเหตุผลหลักสำหรับการเพิ่มขึ้น
ในกาลความเสี่ยงและเป็น เหตุผลสำหรับการเกิดของการเชื่อมโยงในแคบทั่วไป
กรวย [ 6 ]ฐานจาน กับมุมค่อนข้าง
ชันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อหลีกเลี่ยงการเชื่อมโยงพฤติกรรมโดย
ให้เลื่อนหลุด โดยปกติแล้วกระแสพิเศษของไนโตรเจนยัง
ใช้แรงดันและล้างเชื้อเพลิงถังแนวตั้งเชื่อม
เป็นเชื้อเพลิงสกรูป้อน . การสั่นสะเทือนที่ขับเคลื่อนโดยมอเตอร์ประหลาด
ยังเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพเพื่อทำลายโครงสร้างที่มั่นคง
ที่เกิดจากการเชื่อมโยงในการกระโดด [ 7 ]นอกจากนี้การเชื่อมโยงปัญหา
มีแนวโน้มที่จะรุนแรงน้อยกว่าในขนาดใหญ่เส้นผ่าศูนย์กลางได้ไปเทียบกับ
ผู้ที่อยู่ในหน่วยที่มีขนาดเล็กเส้นผ่าศูนย์กลาง [ 8 ] .
เบด gasifiers สามารถทํางานได้ด้วยการเลือกกว้างของสมบัติทางเชื้อเพลิง
เช่นความชื้นและเถ้า . อย่างไรก็ตาม มีรายงานว่า นายยังตีพิมพ์
เกิดขึ้นในปฏิกิริยาออกซิเดชันโซน และจากการสังเกตนี้ slagging จากเถ้า
ของเชื้อเพลิงและอุณหภูมิ [ 9,10 ] clinkers ยังสามารถเป็นครั้งคราว
แบบฟอร์มจากการเชื่อมโยงในบริเวณลำคอและสามารถแบก
ผ่านตะแกรงในระหว่างกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น ( และดังนั้นจึงปิดกั้นการไหลของเชื้อเพลิงในการลด
โซน ) เมื่ออุณหภูมิของ
โซนออกซิเดชันจะสูงพอสมควร เพื่อทำให้เกิดตะกรันและการพัฒนา
เม็ด 11 ] ดังนั้น ปริมาณขนาดใหญ่ของไอน้ำเป็นเป็นสารหล่อเย็น
เพื่อหลีกเลี่ยง fusing ของขี้เถ้า [ 12 ] ในการขั้นสูงผลิตก๊าซ
ออกแบบพิเศษ , เพื่อใช้ตะแกรงเพื่อเพิ่มความสามารถในการลบ
เล็กน้อย clinkered ขี้เถ้า [ 12 – 14 ] .
นอกจากผลของปริมาณเถ้าในเชื้อเพลิงบาง
คุณสมบัติของเชื้อเพลิงอื่น ๆยังสามารถเพิ่มแนวโน้ม
เพื่อสร้างการเชื่อมโยง รวมทั้งรูปร่างของอนุภาค การกระจายขนาด
, ความหนาแน่นและความชื้น เชื้อเพลิงแข็งที่มีขนาดอนุภาค
ขนาดใหญ่จะไม่ย้ายได้อย่างราบรื่นในเครื่องปฏิกรณ์ นอกจากนี้ตามที่กล่าวไว้
ข้างบน เอาขี้เถ้า เป็นเรื่องยาก แต่จำเป็นในการป้องกัน
กาลในการออกซิเดชัน โซนดังนั้นความยาวของบิตอนุภาค
ทำให้เถ้ากำจัดยากและก่อให้เกิดการเชื่อมโยง
[ 15,16 ] การดำเนินงานของคอเตาผลิตก๊าซเป็นอย่างสูง
ไวต่อสารตั้งต้นขนาดและคุณภาพ [ 13 ] ดังนั้น วัตถุดิบ
ลักษณนามเป็นที่นิยมใช้เพื่อแยกวัตถุดิบดิบไป
ขนาดสามช่วง Oversize ชิ้นวัตถุดิบและวัสดุ
ดีจะต้องถูกลบออกจากอาหารเพื่อลดโอกาสของการเชื่อมโยง
[ 17 ] .
เมื่อเทียบกับทรัพยากรชีวมวล คุณภาพของขยะ
เทศบาลคือถือมากขึ้นและสามารถแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับช่วงกว้าง
เกือบ 45 – 50 % โดยมวลของเชื้อเพลิงขยะครัวเรือน , และหนึ่งสามารถเข้าถึงแหล่ง
สูงที่สุดเท่าที่ 85 – 90% [ 18,19 ] อนุภาค
ขนาดยังแตกต่างกันในช่วงที่มีขนาดใหญ่เพื่อให้วัตถุดิบมีลักษณะค่อนข้างมั่นคง
ส่วนทางกายภาพและทางเคมีได้ในขยะชุมชนเทศบาลนคร ( เรียกว่าปฏิเสธ -
เชื้อเพลิง ( RDF ) จะถูกจัดเรียงตามกล หมายถึง และต่อมา
เม็ดที่เว็บไซต์การผลิต เพื่อลดต้นทุนของ
การขนส่ง เพราะขยะแห้งอัดเม็ดและในระหว่างกระบวนการและ
,ค่าความร้อนของ RDF สามารถเข้าถึง
4000 - 6000 Kcal / kg และมีคุณภาพสามารถปานกันความเสถียร
ตลอดทั้งปี [ 20,21 ] นอกจากนี้ เนื่องจากเบื้องต้น
ของเชื้อเพลิงอัดเม็ดช่วยให้ความหลากหลายของเชื้อเพลิงที่จะใช้ในหนึ่ง
และ gasifiers เดียวกันเม็ดวัตถุดิบจะถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการค้าพืช
ขนาดใหญ่ [ 22 ] เทียบกับวัตถุดิบ
การอัดเชื้อเพลิงมีขนาดอนุภาคที่สม่ำเสมอและมาก
ความหนาแน่นสูง ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการเชื่อมโยงในเตียงและ
การลดความต้องการสำหรับการกระจายของคู่มือเตียงในระหว่างการดำเนินการ
ผ่านตาราง / เตียงสั่นอุปกรณ์ [ 23,24 ] .
กลไกที่กระตุ้นการเชื่อมโยงในไพโรไลซิสโซน
ซับซ้อนกว่านั้น ที่เกิดขึ้นในการกระโดด หรือการ oxidization
โซน เพราะส่วนประกอบที่มีอยู่ในวัตถุดิบ
มีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ ไฮโดรคาร์บอนเหลวกากน้ำมันดิน
ผลิตในการแยกโซนสามารถเพิ่ม
ความเสี่ยงของกาลและความชื้นที่มีอยู่ใน
วัตถุดิบจะชอบลดอุณหภูมิโซนและผลผลิต tar
สูงกว่า การไพโรไลซิส โซน ยังปกติจะเรียกว่า ' หนืด
ระหว่างโซนในการอ้างอิงหลาย [ 25 ] การเชื่อมโยงอาจเกี่ยวข้องกับการยึดติดของ
เชื้อเพลิงแพงเมื่อส่วนของ
Tars ควบแน่นและสร้างพื้นผิวเหนียวเหนอะหนะ ดังนั้น การลดใช้เชื้อเพลิง
baffle ในบังเกอร์เพื่อขจัดการติดต่อระหว่าง
เชื้อเพลิงและผนัง [ 26 ] อย่างไรก็ตาม ตามซาร่า
ทดสอบ ภายใต้อุณหภูมิยากที่จะบรรลุเมื่อปลาแซลมอน
และชีวมวลอัดเม็ดที่ใช้เป็นวัตถุดิบ เพราะการกวดขัน
ออกแบบประยุกต์ และเหนียว ผสมเม็ดชีวมวล
และปลาแซลมอนที่เกิดจากปริมาณโปรตีนสูงในปลาแซลมอน
วันพุธที่ด้านข้างของเครื่องผลิตก๊าซที่ลดส่วน
ของนำร่องผลิตก๊าซ [ 27 ] ดังนั้นการใช้งานของการกวดขันออกแบบ
ในไพโรไลซิส โซน ควรหลีกเลี่ยง ได้ขยะเป็น
ที่รู้จักกันดีเพื่อละลายและกลายเป็นเหนียวที่อุณหภูมิสูงเนื่องจาก
เนื้อหาพลาสติกสูง งานวิจัยของมาร์ชได้แสดงให้เห็นว่ามันไม่น่า
ที่อัดขยะอนุภาคจะรักษาความสมบูรณ์ของ
ถึง 45 วินาที และดังนั้น วัตถุดิบอื่น ๆที่มีความแข็งแรง
เพียงพอควรเพิ่มเพื่อรักษาเตียงและช่องว่างระยะห่าง
[ 5 ] ในกรณีนั้น เป็นปรากฏการณ์ที่รุนแรงอาจจะเรียกและ
พัฒนาในโซนพูดโต้ตอบเพราะของเหลวหนืดขึ้น
จากไพโรไลซิสของกลุ่มพลาสติก สามารถมาติดต่อ
กับของแข็งที่มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะฟอร์ม
สะพานหรือรวม ซึ่งจะขัดขวางการไหลของก๊าซและ
การเคลื่อนไหวของอนุภาค นอกจากนี้ การบวม พฤติกรรม
ตามรุ่นของวัสดุเหนียวผลิต
ในระหว่างกระบวนการ devolatilization เป็นอีกหลักทริกเกอร์ของ
แก้พฤติกรรมในไพโรไลซิสโซน [ 11 ] บางชนิดของวัตถุดิบ
มีลักษณะบวมสูง เช่นบางชนิดของ
ถ่านหิน ในอุตสาหกรรม ดัชนีพองฟรีใช้เป็นวัดของ
ปริมาณบวมที่มีถ่านหินและถ่านหินฟรี
บวมดัชนีมากกว่า 2.7 ถือว่ายากมาก ในบาง
ประเภทของเบด gasifiers [ 25,28 ] อัตโนมัติระบบ หรือเจาะ
กวนในส่วนด้านบนของเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ใช้ถ่านบวม
สูงโดยเลิกใด ๆ ' แก้ ' ที่เกิดขึ้นในระหว่าง de ตากสมอง
[ 25,29,30 ] เพราะก๊าซที่ก่อให้เกิดอาการบวมสามารถ
ถูกปล่อยตัวจากโครงสร้างของถ่านหินผ่านการกวนหรือ poking . อย่างไรก็ตาม
กระบวนการนี้ยังใช้เป็นจำนวนมากของพลังงาน
และเพิ่มความซับซ้อนของการผลิตก๊าซ ดังนั้น ทางเลือกที่ใช้เป็นวัตถุดิบผลิตก๊าซออกแบบ
กับ
คุณสมบัติการพองตัวสูงและมีแนวโน้มที่จะสร้างวัสดุเหนียวและละลายใน devolatilization
.
ความเข้าใจของไพโรมีความสำคัญในการออกแบบ
ขนาดใหญ่หน่วย [ 31 ]การศึกษาเชิงตัวเลขได้ตีพิมพ์
ในการวิเคราะห์ค่าพารามิเตอร์จลน์หาย
ของเสียระหว่างผลิตเวที เป็น tg-tga ( การวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริก
) ทดลองกับคอมโพเนนต์หลักของ RDF มีหลายกระบวนการ
ดำเนินการอธิบายการย่อยสลายของ RDF โดย
บนสมมติฐานว่าอัตราการย่อยสลายขยะสามารถแทน
เป็น ผลรวมของการถ่วงน้ำหนักของอัตราการตอบสนอง
ส่วนประกอบ [ 32 - 35 ] อย่างไรก็ตาม นักวิจัยน้อยได้ศึกษา
คุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนและมวลระหว่างสลายความร้อน
ขยะ ตลอดจนการบวมและปรากฏการณ์การหด .
งานมากมีการเน้นถ่านหินและชีวมวล
ไพโรที่ผ่านมาหลายสิบปี 36 ) [ 39 ] อย่างไรก็ตาม ที่คล้ายกัน
งานยังไม่ได้ทำจากขยะ วาเลริโอ สันนิษฐานว่า
ของแข็ง ( RDF ) มิติขนาดคงที่ในระหว่างการไพโรไลซิส
และประยุกต์ใช้สมมติฐานนี้ในรูปแบบของความร้อนและมวล
การแปล กรุณารอสักครู่..
