Пиролизная установка MoreGreen разлагает отходы на пары масла по технологии высокотемпературного пиролиза. Далее пары масла поступают в систему охлаждения через масло-газовый сепаратор, при этом масло поступает в маслобак, а пиролизный газ через гидрозатвор проходит в систему утилизации газа, становясь основным топочным топливом. Пыль проходит через систему пылеудаления и удаляется после соответствия национальным стандартам защиты окружающей среды. В то же время автоматический процесс подачи и печь для крекинга производили стальную проволоку и сажу.
Краткий обзор отходов в нефтяную промышленность
Стоит ли инвестировать в установку пиролиза? Без сомнений! Потому что у отходов нефтяной промышленности очень хорошие перспективы.
Отработанные шины известны в отрасли как «черное загрязнение», а переработка и утилизация изношенных шин стали проблемой во всем мире. Согласно авторитетным исследованиям, в 1 году в мире насчитывалось до 2018 миллиарда использованных шин общим объемом более 30 миллионов тонн. Ежегодное производство пластиковых отходов вызывает еще большую тревогу: мировое производство пластиковых отходов достигло 360 миллионов тонн в 2018 году. В сочетании с отходами резины и отработанным осадком эти отходы оказали огромное давление на глобальную защиту окружающей среды. Их переработка и переработка получили высокую оценку во всех странах. Итак, существует ли какое-либо оборудование, способное эффективно справляться с этими отходами?
Пиролизная установка – один из лучших вариантов. Он играет ключевую роль в процессе переваривания вышеупомянутого мусора, а также может преобразовывать отходы в энергию, тем самым получая немалую экономическую выгоду, и убивая двух зайцев одним выстрелом. После того, как отходы прошли полный набор автоматизированных процессов, таких как дробление и пиролиз, большая часть отходов может быть повторно использована для получения продуктов из возобновляемых ресурсов с высокой добавленной стоимостью с точки зрения безопасности и защиты окружающей среды.
Взяв, к примеру, изношенные шины, из 1 тонны использованных шин (резины) можно получить 0.35 тонны сажи, 0.45 тонн масла из отработанных шин (резины), 0.12 тонны стальной проволоки и некоторое количество горючих газов путем высокотемпературного пиролиза. По сравнению с прямым захоронением отходов, сжиганием и другими методами обработки, технология высокотемпературного пиролиза более безопасна и экологична, экономит энергию и соответствует современным тенденциям развития.
С 2009 года MoreGreen начала сотрудничать с известными научно-исследовательскими институтами и университетами и объединила результаты научных исследований с собственной передовой производственной практикой. Технология и оборудование для пиролиза отходов достигли передового международного уровня. Установки пиролиза безопасны, экологичны, эффективны и производительны. Качество выпускаемой продукции отличное.
Рабочие процессы пиролизной установки
Пиролиз относится к реакции разложения органических веществ после достижения определенных условий, что является необратимой реакцией. Большинство органических соединений обладают характеристиками термической нестабильности, которые разлагаются в бескислородных средах при высоких температурах. Высокомолекулярные органические соединения будут превращаться в газообразные, жидкие и твердые компоненты с относительно низкой молекулярной массой. Пиролиз органических твердых отходов обычно дает высокотемпературный нефтяной газ, водяной пар и твердые продукты.
Рабочие процессы пиролизной установки
Основным сырьем установки пиролиза являются чистые утильные шины, отходы резины, отходы пластика и шлам. После покупки чистого сырья его можно подавать вручную или автоматически с помощью соответствующих машин. Внутреннее пространство пиролизной печи можно непрерывно нагревать до 200–300 °C в течение 4 часов. В это время пиролизный газ начинает устойчиво выделяться, и температура медленно повышается в течение следующих 5-8 часов. Когда температура достигает 450°C, пиролиз шины считается практически завершенным.
В процессе пиролиза образуется большое количество дымовых газов, и дымовые газы по трубопроводу поступают в парораспределительный узел, а мазут опускается в резервуар остаточного масла, затем через масляный насос; газообразный компонент по трубопроводу поступает в систему охлаждения оборотной воды.
Дымовой газ, охлаждаемый в трубопроводе, разделяется на жидкость и газ, при этом газ представляет собой пиролизный газ, а жидкость представляет собой смесь легкого масла и воды. Жидкость поступает в водомасляный сепаратор, а отделенная легкая нефть хранится в масляном баке через масляный насос. Небольшое количество нефтесодержащих сточных вод распыляется и впрыскивается в камеру сгорания пиролизного реактора в качестве топлива; пиролизный газ направляется в камеру сгорания пиролизного реактора для использования в качестве топлива.
Выделение серы и азота при совместном пиролизе угля и биомассы в инертной атмосфере
Это статья в открытом доступе, опубликованная в соответствии с лицензией ACS AuthorChoice License, которая разрешает копирование и распространение статьи или любых ее адаптаций в некоммерческих целях.
Абстрактные
Сжигание угля является основным источником энергии, но также и источником серьезных выбросов загрязняющих веществ во всем мире. Биомасса привлекает все большее внимание исследователей из-за ее нейтральности по отношению к углероду и других преимуществ при совместном пиролизе угля. Поэтому пиролиз кукурузной соломы, бурого угля и их смесевого топлива исследовали в горизонтальной трубчатой печи в диапазоне температур 300–900 °С в данной работе, концентрируясь на выбросах азот- и серосодержащих газов. Выбросы HCN, NH3, COS и SO2 контролировали и рассчитывали выход угля в процессе пиролиза. Результаты показали, что выход угля снижается с повышением температуры из-за разложения гетероциклического ароматического углеводорода. Сера (42.45 мас. %, 900 °С) и азот (73.23 мас. %, 600 °С) выделялись из смесевого топлива в процессе пиролиза. Оценивался синергетический эффект между кукурузной соломой и углем и сравнивались их экспериментальные и расчетные значения. Синергетический эффект на выбросы был заметным в диапазоне температур 600–800 °C из-за высокого содержания биомассы и десинхронизации выбросов летучих веществ между углем и биомассой. Летучие вещества в биомассе, которые выделяются перед углем, стимулировали улетучивание угля. Несколько обычных газов, таких как CH4 и C2H6, также были проанализированы для изучения закономерностей излучения при различных температурах.
1. Введение
Уголь является традиционным топливом, которое десятилетиями используется на тепловых электростанциях для выработки электроэнергии, а сжигание угля считается основным источником твердых частиц и углекислого газа. 1 Общее количество СО2 выбросы в Китае увеличились на 340% с 1990 г. до 9191 тонны в 2017 г., и не менее 80% CO2 выбросы вызваны сжиганием угля, на долю которого приходится 59% использования энергии в стране. 2,3 Более 600 млн тонн угля, на долю которых пришлось 1260 млн тонн СО2 выбросы в 2018 году потребляются для выработки электроэнергии, несмотря на снижение в США пять лет подряд. 4−6 Экономическая деятельность в Европе, за исключением Соединенного Королевства, привела к выбросу 4 миллиардов тонн CO.2 эквивалентов в 2019 году. 7 ЕС обязался сократить2 выбросы на 80–95 % к 2050 году. 8 Биомасса обычно считается типом углеродно-нейтрального топлива, поскольку она может накапливать углерод при росте посредством фотосинтеза. 9 По этой причине многие страны сконцентрировались на использовании биомассы. В 4 г. только 2018% потребления энергии в Китае приходилось на биомассу. 10 Однако в соответствии с Парижским соглашением 2016 г. Китай взял на себя обязательство к 20 г. преобразовать 2030% своих энергоресурсов в энергию, не связанную с ископаемым топливом. 3 Возобновляемые источники энергии в Соединенных Штатах На долю США приходится 11 % потребления первичной энергии, из которых 5 % приходилось на биомассу в 2018 г. 6 На долю биомассы в Европе приходилось примерно 9 % производства первичной возобновляемой энергии в 2019 г. 11 По сравнению с углем биомасса является чистым и возобновляемым источником энергии. из-за его углеродно-нейтрального свойства и относительно более низкого содержания серы и азота. Поэтому биомасса считается альтернативным ископаемому топливу ресурсом для сжигания и становится центральной точкой в области использования энергии.
Совместное сжигание угля и биомассы снижает экономические затраты, поскольку существующее оборудование электростанции можно использовать напрямую или после внесения незначительных изменений. 12 Высокое содержание щелочноземельных металлов и летучих веществ, а также низкое содержание серы и азота при совместном сжигании угля и биомассы могут снизить выбросы загрязняющих газов. 13−16 Молкан и др. 17 продемонстрировали снижение SOX выбросы при совместном сжигании угля с биомассой при различных соотношениях смеси в диапазоне от 0 до 20% по сравнению со сжиганием только угля. Оставшаяся щелочноземельная зола от совместного сжигания может содержать SO2, что также может привести к снижению SO2 выбросы. 18−21 Дан и др. 22 продемонстрировали с более макроэкономической точки зрения, что выбросы, включая, помимо прочего, SO2, по прогнозам, будут находиться в диапазоне 15–82% при сжигании смешанного топлива (20% лесной биомассы и 80% угля).
Соединения азота в основном высвобождаются в виде NO, NO2, NH3, HCN и следы N2O. Учитывая, что биомасса имеет различное содержание азота, совместное сжигание угля и биомассы снижает выбросы газообразного азота и явно увеличивает долю биомассы при одновременном снижении выбросов NOX по сравнению со сжиганием только угля. 15,23−29 Донг и др. 30 смоделировал процесс совместного сжигания биомассы и угля в тангенциальном пылеугольном котле мощностью 600 МВт с другой точки зрения; их результаты показали, что выбросы NO снижаются на 50–70% при впрыске отработавших газов в нижний слой котла.
Несмотря на многочисленные преимущества, совместное сжигание биомассы и бурого угля имеет следующие ограничения. Высокое содержание влаги и низкая энергетическая плотность сырой биомассы ухудшают горючие свойства и снижают эффективность сгорания, снижая способность к измельчению из-за высокого содержания в ней клетчатки. 31−33 Высокое содержание летучих веществ, но отсутствие связанного углерода в низкокачественных бурых углях характеризует их как вид топлива с низкой теплотой сгорания. 34 Такие характеристики биомассы и бурого угля ухудшают условия горения и устойчивость огня. 35 Следовательно, необходима технологическая модернизация биомассы и низкокачественного бурого угля, такая как газификация, пиролиз и совместное сжигание с различными видами топлива. 36,37
Совместный пиролиз угля и биомассы привлек значительное внимание исследователей из-за его способности значительно улучшать качество биомассы, одновременно компенсируя выброс загрязняющих веществ в окружающую среду. 31 Совместная газификация биомассы и угля, обычно проводимая при высоких температурах (500–900 °C), может способствовать эффективному использованию энергии. 38 Удаление большей части влаги и некоторых загрязняющих веществ как из биомассы (200–300 °C), так и из угля (200–300 °C) посредством торрефикации (пиролиза, проводимого при низких температурах) может обеспечить стабильное, чистое и высокоэнергетическое -плотное смесевое топливо. 39-44 Торрефикация в атмосфере чистого азота (низкая концентрация кислорода или ее отсутствие) значительно снижает гидрофильность и сводит к минимуму биоразлагаемость. Повышение содержания фиксированного углерода и гидрофобной способности при торрефикации может улучшить профиль горения и продлить время хранения. 13,18 Сингх и др. 39 определили, что полное разрушение содержания гемицеллюлозы как в красном клене, так и в желтом тополе во время торрефикации при 300 °С в атмосфере азота улучшает измельчаемость; этот вывод согласуется с результатами предыдущих исследований. 33,34 Мягкий пиролиз высвобождает многие загрязняющие элементы, такие как хлор, азот и сера, в газовую фазу. 45 Синергизм между углем и биомассой выиграл от каталитического действия минералов в биомассе во время сопиролиза. 46 С другой стороны, летучие вещества в биомассе в основном выделяются при низких температурах, в то время как летучие вещества в угле выделяются при высоких температурах, что также может усиливать синергетический эффект. 47 Кроме того, совместный пиролиз угля и биомассы улучшает десульфурацию угля благодаря свойству биомассы донора водорода, что позволяет легко высвобождать серу в форме H2С. 48,49 Кордеро и др. 50 сопиролизированных высокосернистых углей и четыре остатка биомассы, а Blesa et al. 51 совместно перерабатывали уголь и биомассу, чтобы наблюдать усиленное обессеривание пиролизного газа. При этом сера фиксируется в виде CaS и CaSO.4 вместо выброса в атмосферу при сгорании из-за присутствия щелочных и щелочноземельных металлов при сопиролизе. 52,53 Что касается содержания азота, Yuan et al. 54 определили, что совместная переработка биомассы и угля может преобразовывать уголь-N в летучий N, что снижает выбросы NOX выбросы при сгорании.
Согласно обзору литературы, ограниченные исследования сосредоточены на выделении серы и азота при совместном пиролизе лигнита и биомассы. Поэтому в данной работе основное внимание уделялось выбросам газов при совместном пиролизе стеблей кукурузы и угля в диапазоне температур 300–900 °С, в атмосфере чистого азота и времени пребывания 3–8 мин для определения характера выделения. соединений серы и азота. При более высоких температурах большее количество ароматических колец имеет тенденцию распадаться на легкие углеводороды и выделять больше загрязняющих газов, таких как NH.3, HCN и SO2. Между тем катализирующее действие щелочноземельных металлов можно наблюдать более отчетливо. Основываясь на состоянии совместного сжигания угля с биомассой, этот отчет был направлен на улучшение выделения соединений серы и азота из топлива для обеспечения высокой экономической и экологической эффективности использования электростанций. Десульфуризация и денитрификация могут эффективно предотвращать коррозию дымовых газов на электростанциях и в совокупности устранять побочные продукты. При 44.82 °С выделяется 900 % азота угля, а при 76.39 °С – 600 % серы кукурузной соломы. Летучие вещества, выделяемые при сопиролизе, включая H2, СН4, а CO может быть синтезирован в сжиженный природный газ (СПГ). Эти летучие вещества можно сжигать напрямую, чтобы обеспечить тепло, необходимое для процесса сопиролиза, чтобы сделать весь процесс самодостаточным. НЕТX, ХКН, Нью-Хэмпшир3, так что2 контролируются с помощью инфракрасной спектрометрии с преобразованием Фурье (FTIR) во время сопиролиза в лабораторной горизонтальной трубчатой печи.
2. Результаты и обсуждение
2.1. Урожайность угля
Уголь, образующийся при пиролизе, образует пористый материал из-за выделения летучих веществ. 40 Основываясь на нашей предыдущей работе и другой литературе, металлические элементы, такие как кальций и железо, могут обогащать пористую структуру во время пиролиза. 56 Таким образом, уголь можно использовать в качестве поглотителя загрязняющих веществ в определенной атмосфере.
Столбики погрешностей, показанные на рисунке Рисунок 1 1, представляют собой одно стандартное отклонение точек данных в каждом случае. Неточность данных связана с нечеловеческими факторами, такими как ограничение точности прибора во время эксперимента. Выход угля, φ, рассчитывается следующим образом
Выход обугливания образцов снижается с повышением температуры из-за термического разложения гемицеллюлозы и подобных веществ в биомассе и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в угле. Примечательно, что уголь имеет более высокий выход полукокса по сравнению с биомассой и смешанным топливом при той же температуре из-за высокого содержания в нем связанного углерода, который не может разлагаться в атмосфере азота.
Выход полукокса из угля, кукурузной соломы и смесевого топлива после пиролиза.
В отличие от биомассы, ПАУ, основной компонент угля, прочно связаны и устойчивы к разложению. 57 Биомасса, вероятно, распадается на легкие газообразные продукты при умеренных температурах из-за разницы в структуре. Выход угля из биомассы демонстрировал минимальные изменения с повышением температуры, так как ее основные компоненты, такие как гемицеллюлоза, целлюлоза и лигнин, полностью разлагались при температурах ниже 700 °С. 58
Рисунок 2 показывает, что 2 мас. % угля остается при температуре 95.57 °С, а 300 мас. % угля и только 65.48 мас. % биомассы выживает при температуре 27.06 °С. Очевидная разница между углем и биомассой указывает на то, что уголь имеет более высокое содержание связанного углерода, тогда как биомасса имеет более высокое содержание летучих; этот результат согласуется с выводами предыдущих исследований. 900
Расчетный и экспериментальный выход кокса из смесевого топлива после пиролиза.
Как показано на Рисунке 1, профиль пиролиза смешанного топлива отличается от профиля угля и биомассы и больше похож на компромисс между углем и биомассой. Следовательно, синергетический эффект биомассы и угля во время совместного пиролиза исследуется путем расчета выхода полукокса, φ′, следующим образом.
По сравнению с экспериментальными значениями расчетные значения относительно выше при 400, 500, 700, 800 и 900 °C, как показано на рисунке 2. Синергетический эффект незначителен из-за ограниченного взаимодействия между биомассой и углем. Однако Kastanaki 2 выявил заметный синергетический эффект между газовой и твердой фазами. Высокое содержание водорода в биомассе, вероятно, играет синергетическую роль донора водорода при сопиролизе. Свободные радикалы водорода намереваются взаимодействовать с ароматическими соединениями в угле и распадаться на газообразные продукты.
Высокое содержание золы щелочноземельных металлов (ЩЗМ) в биомассе играет жизненно важную роль в каталитическом эффекте. 47,48,61 Легкое поглощение полярных газообразных продуктов в твердой фазе щелочноземельными металлами увеличивает выход полукокса после пиролиза. Синергетический эффект можно оценить именно тогда, когда мы ориентируемся не только на выход, но и на состав и количество продуктов пиролиза.
2.2. Эволюция серосодержащего газа
Как показано в Таблице 3, более высокое содержание кислорода и водорода в биомассе по сравнению с содержанием угля может объяснять возрастающую тенденцию выделения серосодержащих газов. Рисунок На рисунке 3 показано процентное содержание серы, преобразованной в COS и SO.2 в газовой фазе. Максимальная конверсия наблюдалась в образце кукурузной соломы при 600 °С и достигала 76.39 мас.%. Свободные радикалы, образующиеся во время пиролиза биомассы, ответственны за высокую степень конверсии серы. Низкая степень конверсии угля и смесевого топлива обусловлена H2Выбросы S, 62 которые не показаны на Рисунке 3 3 . Даже минимальная скорость превращения серы в смесевом топливе в серосодержащий газ достигала 12.73 мас. % при температуре 300 °С. Смесевое топливо получило более высокую степень конверсии, чем уголь, при низких температурах (300–400 °C) из-за высокого содержания летучих в биомассе. Летучие вещества, выделяющиеся в начале пиролиза, способствуют разложению ПАУ в угле. 47,51 Однако минимальное количество серы было выделено в виде COS и SO2 с повышением температуры из-за истощения летучих веществ и поглощения ААЭМ. Уголь выделяет минимальное количество серы в виде COS и SO2 при низких температурах (300–600 °С), так как содержание серы в углях в основном имеет тиофеновую структуру, которая трудно разлагается. 63
