Термодинамический анализ плазменной газификации отходов сельского хозяйства

V.Е. Messerle; А.B. Ustimenko; N.А. Slavinskaya; Zh. Sitdikov

doi:10.26577/rcph-2019-i2-15

Авторлар

V.Е. Messerle Институт проблем горения, г.Алматы, Казахстан; Институт теплофизики им. С.С.Кутутеладзе СО РАН, Новосибирск, Россия; ТОО «Плазматехника R&D», Институт экспериментальной и теоретической физики Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г.Алматы, Казахстан
А.B. Ustimenko ТОО «Плазматехника R&D», Институт экспериментальной и теоретической физики Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г.Алматы, Казахстан
N.А. Slavinskaya Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) GmbH, Гарчинг, Германия
Zh. Sitdikov ТОО «Плазматехника R&D», Институт экспериментальной и теоретической физики Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г.Алматы, Казахстан

##doi.readerDisplayName##:

10.26577/rcph-2019-i2-15

Кілт сөздер:

отходы сельского хозяйства, плазменная переработка, газификация, пиролиз, синтез-газ, плазменный газификатор

Аңдатпа

Ауыл шаруашылығы қалдықтарынының (АШҚ) елеулі бөлігін, негізінен құс көңі және мал көңі түрінде, құс фабрикалары және мал шаруашылықтары береді. Мұндай көп мөлшердегі қалдықтарды ұтымсыз пайдалану, қоршаған ортаға теріс әсер етеді. Қазіргі таңдағы, заманауи технологиялар, ауыл шаруашылық қалдықтарын қайта өңдеу барысында, энергетикалық газ өндіруге мүмкіндік береді. Агроөнеркәсіптік кешендегі қалдықтарды плазмалық өңдеу, басым бөлігі синтез газынан (СО + H2) тұратын энергетикалық газ өндіруге мүмкіндік береді, сондай-ақ, плазма газификаторы биогаз генераторларымен салыстырғанда 150-200 есе өнімді жұмыс жасайды. Бұл мақала АШҚ плазмалық өңдеу процесін термодинамикалық модельдеуге арналған. Қалдықтарды плазмалық өңдеудің термодинамикалық анализі, TERRA термодинамикалық есептеуге арналған әмбебап бағдарламасы көмегімен орындалды. Жұмыс барысында АШҚ ретінде ауыл шаруашылық жануарларының экскременттері (көң) қарастырылды. Зерттеу барысынада ірі қара малдың құрғақ, араласқан көңі (30% ылғалдылығы бар көң) қолданылды. Термодинамикалық есептеулер көрсеткендей, АШҚ-ын плазмада газдандыру және пиролиз кезінде, шығысында 65,2 және 68,5% синтез-газ беретін, жоғары калориялы жанғыш газ өндіріледі. Зерттеу барысында ешқандай қауіпті компонеттер анықталмады. Плазма газификаторы, синтез-газдан және бейтарап шлактан тұратын, АШҚ-дың әртүрлі типтерінен жоғары калориялы энергетикалық газ өндіруге мүмкіндік береді. АШҚ-ды плазмалық өңдеу процесінің блок-схемасы әзірленді. Ұсынылған плазмалық қондырғы негізінде, АШҚ құрамына байланысты, 1 кг қалдықтан 1,7 м³ дейін құрғақ энергетикалық газ алуға болады. Сонымен қатар, оның калория мөлшері 8500 ден 9300 МДж/нм³-ге дейін өзгереді. Энергетикалық газ құрамы, пайызбен болады %: Н₂ – 35-39, СО – 29-31, СО₂ – 4-6, N₂ – 10-14, H₂O – 13-18. Мұндай газ, жаңа синтетикалық мотор отындарын (метанол, диметилометр) өндіру үшін шикізат ретінде және қатты оксидті отын элементтерін қоса қарастырғанда, жаңа буынның жоғары тиімді электр генераторларының жұмыс отыны ретінде пайдаланылуы мүмкін.