Газификация углеродсодержащих отходов в плазмохимическом реакторе
DOI:
https://doi.org/10.18321/cpc21(3)191-200Ключевые слова:
отходы, газификация, плазмохимический реактор, синтез-газ, термодинамический расчет.Аннотация
Представлены результаты термодинамических расчетов и экспериментов по плазменной газификации твердых углеродсодержащих отходов на примере медико-санитарных отходов, показавшие перспективность использования плазмохимической технологии переработки отходов с получением горючего газа и инертного минерального материала. Для термодинамических расчетов использовалась универсальная программа расчета многокомпонентных гетерогенных систем TERRA с базой термодинамических свойств около 3000 веществ в интервале температур 300-6000 К. Найдена оптимальная температура газификации отходов Т = 1600 К, при которой достигается максимальная концентрация синтез-газа 82,6 об. % (СO – 31,7, H2 – 50,9). Эксперименты проводились в оснащенном плазмотроном мощностью 70 кВт полу периодическом плазмохимическом реакторе производительностью по отходам до 30 кг/час. В процессе плазменно-воздушной газификации медико-санитарных отходов при 1600 К получены синтез-газ с концентрацией 71,1 об. % (H2 – 44,6, CO – 26,5) и твердый инертный остаток светло-серого цвета. Сравнение способов плазменной газификации и обычного сжигания отходов показывает более высокую энергоэффективность плазменной технологии. В результате плазменной газификации медико-санитарных отходов получается горючий газ с тепловой мощностью 430 МДж/ч, тогда как при их сжигании образуется инертный газ (CO2, H2O и N2) с физической теплотой 145 МДж/ч. Таким образом, полезная тепловая мощность продуктов плазменной газификации в три раза выше, чем при сжигании отходов. Сопоставление результатов эксперимента и расчетов показало их удовлетворительное согласие. Как в расчетах, так и в экспериментах вредных примесей в продуктах плазменной газификации отходов обнаружено не было.
Библиографические ссылки
(1). Davidson G (2011) Waste Management Practices: Literature Review. Dalhousie University: Office of Sustainability. 59 p.
(2). Heberlein J, Murphy AB (2008) Journal of Physics D: Applied Physics 41(5):053001. https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/5/053001
(3). Messerle VE, Mosse AL, Ustimenko AB (2018) Waste Management 79:791-799. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.08.048
(4). Mourão R, Marquesi AR, Gorbunov AV, Filho GP, Halinouski AA, Otani C (2015) IEEE Transactions on Plasma Science 43(10):3760-3767. https://doi.org/10.1109/TPS.2015.2416129
(5). Surov AV, Popov SD, Popov VE, Subbotin DI, Serba EO, Spodobin VA, Nakonechny GV, Pavlov AV (2017) Fuel 203:1007-1014. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.02.104
(6). An’shakov AS, Faleev VA, Danilenko AA, Urbakh EK, Urbakh AE (2007) Thermophysics and Aeromechanics 14(4):607-616. https://doi.org/10.1134/S0869864307040105
(7). Messerle VE, Mosse AL, Ustimenko AB (2016) Thеrmophysics and Aeromechanics 23(4):613-620. https://doi.org/10.1134/S0869864316040144
(8). Galvita V, Messerle VE, Ustimenko AB (2007) International Journal of Hydrogen Energy 32(16):3899-3906. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2007.05.039
(9). Rusakov NV, Shcherbo AP, Mironenko OV (2018) Ekologiya cheloveka (Human Ecology) 25(7):4-10. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2018-7-4-10 (in Russian)
(10). Mosse АL, Savchin VV (2015) Plasma technologies and devices for waste processing [Plazmennye tehnologii i ustroystva dlya pererabotky othodov]. Belaruskaya navuka, Minsk, 411 p. (in Russian)
(11). Byun Y, Cho M, Hwang Soon-Mo, Chung J (2012) Gasification for Practical Applications, Dr. Yongseung Yun (Ed.). InTech. 183-210. http://dx.doi.org/10.5772/48537
(12). Messerle VE, Mosse AL, Nikonchuk AN, Ustimenko AB (2015) Journal of Engineering Physics and Thermophysics 88(6)1471-1475. https://doi.org/10.1007/s10891-015-1332-1
(13). Gorokhovski M, Karpenko EI, Lockwood FC, Messerle VE, Trusov BG, Ustimenko AB (2005) Journal of the Energy Institute 78(4):157-171. https://doi.org/10.1179/174602205X68261
(14). Messerle VE, Ustimenko AB (2007) In: Syred N. and Khalatov A. (eds.) NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. Springer, Dordrecht. 141-156. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6515-6_12.
(15). Golish VI, Karpenko EI, Luk’yashchenko VG, Messerle VE, Ustimenko AB, Ushanov VZh (2009) High Energy Chemistry 43(4):318-323. https://doi.org/10.1134/S0018143909040134)
(16). Messerle VE, Mosse AL, Ustimenko AB (2016) IEEE Transactions on Plasma Science 44(12):3017-3022. https://doi.org/10.1109/TPS.2016.2601107
(17). Zhdanok SA, Mosse AL (2008) In: Güçeri S., Fridman A., Gibson K., Haas C. (Eds) NATO Science for Peace and Security Series A: Chemistry and Biology. Springer, Dordrecht 143-149. https://doi.org/10.1007/>978-1-4020-8439-3_12
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
