ما هي أنواع الكتلة الحيوية التي يمكن استخدامها في غازات 30 طن؟

مع تزايد الطلب العالمي على حلول الطاقة المستدامة ، تكتسب تكنولوجيا تغويز الكتلة الحيوية المزيد والمزيد من الاهتمام كوسيلة فعالة لتحويل النفايات العضوية والموارد المتجددة إلى طاقة نظيفة. تتمثل عملية التغويز في تحويل الكتلة الحيوية إلى غاز توليف قابلة للاحتراق (Syngas) الغنية بأول أكسيد الكربون (CO) ، والهيدروجين (H2) وكمية صغيرة من الميثان (CH4) من خلال انحلال الحرارية عالية درجة الحرارة وتفاعلات الأكسدة في ظل ظروف محدودة أو بدون أكسجين. يمكن استخدام غاز التوليف هذا لتوليد الطاقة ، وإمداد الحرارة ، وحتى توليف الوقود السائل أو المواد الكيميائية.

بالنسبة لنظام التغويز على نطاق واسع مع قدرة معالجة تبلغ 30 طنًا/يوم ​​، فإن اختيار المواد الخام في الكتلة الحيوية (أي "وقود الكتلة الحيوية" أو "المواد الأولية للكتلة الحيوية") هو المفتاح لضمان التشغيل الفعال والمستقر للنظام. الأنواع المختلفة من الكتلة الحيوية لها خصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة ، والتي ستؤثر بشكل مباشر على أداء التغويز ، وعائد وجودة غاز التوليف ، واقتصاد النظام بأكمله.

1. الكتلة الحيوية الخشبية

تعد الكتلة الحيوية الخشبية واحدة من أكثر أنواع الوقود شيوعًا وتستخدم على نطاق واسع ، مع مزايا التكوين الموحد نسبيًا ، ومحتوى الرماد المنخفض وقيمة السعرات الحرارية العالية.

1. رقائق الخشب وظهر نشارة

المصدر: بشكل رئيسي من النفايات الناتجة عن مصانع معالجة الخشب (مثل نشارة الخشب ، حلاقة الخشب) ، بقايا تسجيل الغابات (مثل الفروع ، اللحاء) وغابات الطاقة المزروعة خصيصًا.

المزايا: قيمة السعرات الحرارية العالية: تحتوي الكتلة الحيوية الخشبية على محتوى عالي الكربون ولديه قيمة جيدة بشكل عام.

رماد منخفض: بالمقارنة مع الكتلة الحيوية الأخرى ، يحتوي الخشب على محتوى رماد أقل ، مما يساعد على تقليل خطر الخبث في التهوية ويبسط معالجة الرماد.

هيكل مستقر: رقائق الخشب المعالجة بشكل صحيح والناشئين لها شكل مادي مستقر نسبيا ويسهل نقله وتخزينه.

الاعتبارات: محتوى الرطوبة: محتوى الرطوبة من الخشب هو عامل رئيسي. سيؤدي محتوى الرطوبة المرتفع جدًا إلى تقليل كفاءة التغويز وقيمة السعرات الحرارية للسينجاس. من الناحية المثالية ، يجب التحكم في محتوى الرطوبة بنسبة 10 ٪ إلى 20 ٪ تقريبًا ، وقد تكون هناك حاجة إلى التجفيف المسبق.

توحيد حجم الجسيمات: يساعد حجم الجسيمات الموحدة على توزيع المواد وتفاعلها بالتساوي في التغويز. يمكن أن تسبب الجسيمات الكبيرة جدًا أو صغيرة جدًا مشاكل.

الشوائب: تجنب خلط الشوائب غير العضوية مثل الرمال أو الحجارة أو المعادن ، مما سيزيد من محتوى الرماد وقد يتلف المعدات.

قابلية التطبيق: تعتبر الأزهار 30 طن مناسبة للغاية لمعالجة رقائق الخشب ورقائق الخشب ، وخاصة في المناطق التي تحتوي على صناعات خشبية متطورة.

2. محاصيل الطاقة - وودي
المصدر: أنواع الأشجار سريعة النمو مثل الصفصاف والاسقصار المزروعة خصيصًا لأغراض الطاقة.

المزايا: الإمداد المستدام: محاصيل الطاقة هي مصدر للتجديد والتحكم في الكتلة الحيوية يمكن أن يضمن إمدادات الوقود طويلة الأجل ومستقرة.

التوحيد الجيد: بالمقارنة مع النفايات المختلطة ، فإن تكوين محاصيل الطاقة أكثر اتساقًا ، وهو ما يفضي إلى التحكم المستقر في عملية التغويز.

الاعتبارات: تكاليف الزراعة: تنطوي على تكاليف الزراعة مثل الأراضي والموارد المائية والعمالة.

مسافة النقل: سيؤثر الموقع الجغرافي لغابة الطاقة على تكلفة النقل.

قابلية التطبيق: تعتبر غابات الطاقة مثالية لمشاريع التغويز على نطاق واسع والتي ترغب في إنشاء سلسلة إمداد الكتلة الحيوية طويلة الأجل ومستقرة.

2. البقايا الزراعية
النفايات الزراعية هي مورد كبير في الكتلة الحيوية ، واستخدامها يساعد في حل مشاكل التلوث البيئي ويخلق قيمة اقتصادية.

1. قشور الأرز وقش القمح
المصدر: البقايا بعد الأرز والقمح حصاد.

المزايا: الإخراج الكبير: الناتج العالمي الضخم ، إنه مصدر رخيص ويمكن الوصول إليه بسهولة للكتلة الحيوية.

حياد الكربون: نظرًا لأن النفايات الزراعية ، يساعد استخدامها على تحقيق حياد الكربون.

الاعتبارات: الكثافة المنخفضة: كثافة حجم قشور الأرز وقش القمح منخفضة للغاية ، مما يعني أن تكاليف التخزين والنقل مرتفعة ، وقد تكون هناك حاجة إلى المعالجة المسبقة (مثل البلينج أو التمسك) لزيادة الكثافة.

محتوى الرماد العالي: يمكن أن يكون لقشر الأرز ، على وجه الخصوص ، محتوى رماد يتراوح بين 15 و 20 ٪ أو أعلى ، وله محتوى عالي السيليكون ، وهو معرض للهروب في الغازات ، مما يضع متطلبات أعلى على تصميم وتشغيل التهوية.

المحتوى المعدني القلوي: يحتوي قش المحاصيل مثل قش القمح على المعادن القلوية العالية (مثل البوتاسيوم والصوديوم) ، والتي يمكن أن تؤدي بسهولة إلى انخفاض نقطة ذوبان الرماد والبقع.

قابلية التطبيق: على الرغم من التحديات ، 30 طن من الأزهار يمكن أن تستخدم هذه النفايات بفعالية من خلال تحسين تصميم التغويز (مثل غازات السرير المميتة لها قدرة أفضل على التكيف مع الرماد والخبث) وتدابير المعالجة.

2. باجاس
المصدر: نتيجة ثانوية لصناعة السكر ، فهو بقايا ليفية بعد الضغط على قصب السكر لاستخراج العصير.

المزايا: الإمداد المركزي: عادةً ما تنتج مصانع السكر كمية كبيرة من bagasse بطريقة مركزية ، والتي من السهل جمعها.

قيمة السعرات الحرارية المعتدلة: لها قيمة حرارية معينة ويمكن استخدامها كوقود جيد.

الاعتبارات: محتوى الرطوبة: يحتوي Bagasse المضغوط حديثًا على محتوى رطوبة عالية ويجب تجفيفه.

النقل: على الرغم من أنه مضغوط نسبيًا ، إلا أنه قد لا يزال يتعين ضغطه لخفض تكاليف النقل.

قابلية التطبيق: Bagasse هو وقود محلي مثالي لأغازات 30 طن حول مصانع السكر.

3. ذرة ستوفر و Corn Cobs

المصدر: سيقان الذرة والأذنين بعد الحصاد.

المزايا: العائد العالي: عائد ضخم في مناطق إنتاج الذرة الرئيسية.

الاعتبارات: تكلفة التجميع: يصعب جمع سيقان الذرة وتتطلب عمليات آلية خاصة وعمليات تشغيل.

الرماد والمعادن القلوية: على غرار القش الأخرى ، هناك أيضًا مشاكل في محتوى الرماد والقلوي العالي.

قابلية التطبيق: في المناطق التي لديها إنتاج كبير للذرة ، يمكن استخدامه في تسوية 30 طن بعد المعالجة المناسبة.

4. قذائف الجوز

المصدر: مثل قذائف الجوز ، قذائف اللوز ، قذائف الفول السوداني ، إلخ.

المزايا: الكثافة العالية: مقارنة مع النفايات الزراعية الأخرى ، عادة ما تكون قذائف الجوز أكثر كثافة ، وهي مريحة للتخزين والنقل.

قيمة السعرات الحرارية الجيدة: لديها قيمة حرارية عالية.

محتوى الرماد المنخفض: تحتوي معظم قذائف الجوز على محتوى رماد منخفض نسبيًا.

الاعتبارات: العرض: يعتمد العرض على مقياس صناعة معالجة الجوز وقد لا يكون شائعًا مثل الخشب أو القش.

قابلية التطبيق: إنه مناسب لأغازات 30 طن بالقرب من مصانع معالجة الجوز كوقود في الكتلة الحيوية عالية الجودة.

3. مكونات الكتلة الحيوية في النفايات الصلبة البلدية (MSW)
يمكن أيضًا استخدام المكونات العضوية في النفايات الصلبة البلدية المصنفة والمعالجة كوقود للوقود.

المصدر: النفايات العضوية مثل نفايات المطبخ ، نفايات الحديقة ، الورق ، المنسوجات ، إلخ.

المزايا: معالجة النفايات: إنه يحل مشكلة معالجة النفايات الحضرية ويدرك استخدام الموارد.

استرداد الطاقة: إعادة تدوير الطاقة في القمامة.

الاعتبارات: المعالجة المعقدة: إن تكوين MSW معقد وغير متساوٍ ، ومعالجة صارمة مثل الفرز والسحق والتجفيف مطلوبة لإزالة غير المؤسسات والتحكم في الرطوبة وحجم الجسيمات. هذا سيزيد بشكل كبير من التكاليف والصعوبات التقنية.

الملوثات: قد تحتوي على ملوثات مثل المعادن الثقيلة والكلور ، ويمكن إنتاج الغازات الضارة أثناء عملية التغويز ، مما يتطلب نظام تنقية غاز المداخن الصارم.

القيمة الحرارية غير المستقرة: قد تتقلب قيمة السعرات الحرارية بين دفعات MSW بشكل كبير.

قابلية التطبيق: بالنسبة إلى التهوية 30 طنًا ، باستخدام MSW كوقود يتطلب تقنية المعالجة الناضجة للغاية وتدابير التحكم في الانبعاثات البيئية الصارمة.

5. النفايات الصناعية
يمكن أيضًا استخدام النفايات العضوية الناتجة في بعض عمليات الإنتاج الصناعي للتغويز.

المصدر: اللحاء والمشروبات الكحولية السوداء من مصانع الورق ، بقايا من مصانع معالجة الأغذية ، LEES ، بقايا الأدوية ، إلخ.

المزايا: العرض المركزي: يتركز عادة في الحدائق الصناعية ، وهو مناسب للجمع والنقل.

استخدام النفايات: يحل مشكلة معالجة النفايات الصناعية وتتوافق مع مفهوم الاقتصاد الدائري.

الاعتبارات: التركيب المعقد: يختلف تكوين النفايات الصناعية المختلفة اختلافًا كبيرًا وقد يحتوي على ملوثات محددة أو رماد عالي.

المعالجة المسبقة: قد تكون هناك حاجة إلى معالجة مستهدفة لتلبية متطلبات الغازات.

قابلية التطبيق: يجب تقييمه بناءً على خصائص النفايات المحددة وتصميم الغازات.

6. المتطلبات العامة والمعلمات الرئيسية لوقود الكتلة الحيوية
بغض النظر عن نوع الكتلة الحيوية المستخدمة ، فإن المعلمات والمتطلبات الرئيسية التالية حاسمة بالنسبة إلى غازات 30 طن:

1. محتوى الرطوبة
التأثير: يعد محتوى الرطوبة أحد أهم العوامل التي تؤثر على كفاءة التغويز وجودة Syngas. سوف يقلل محتوى الرطوبة المفرط من درجة حرارة التغويز ، ويزيد من استهلاك عامل التغويز ، ويقلل من قيمة الحرارية للمتلازمة (لأن جزء من الحرارة يستخدم لتبخر الرطوبة).

النطاق المثالي: عادة ما يكون من الموصى به أن يتراوح بين 10 ٪ -20 ٪ (أساس جاف) ، ويجب ألا يتجاوز الحد الأقصى 30 ٪ -35 ٪. بالنسبة للأزهار الكبيرة ، عادة ما يتم تجهيز معدات التجفيف لتلبية الكتلة الحيوية للمعالجة.

2. حجم الجسيمات

التأثير: يؤثر حجم الجسيمات بشكل مباشر على السيولة ، وكفاءة نقل الحرارة والكتلة ، ومعدل تفاعل التغويز في الكتلة الحيوية في التهوية.

المتطلبات: بشكل عام ، يلزم أن يكون حجم الجسيمات موحدًا وضمن نطاق محدد. بالنسبة إلى الأزواج الثابتة ، عادة ما تكون هناك حاجة إلى جزيئات أكبر وموحدة نسبيًا (مثل رقائق الخشب) ؛ بالنسبة إلى الأزواج المميتة ، هناك حاجة إلى جزيئات أصغر وأكثر اتساقًا (مثل نشارة الخشب وقشور الأرز). قد تؤدي الجزيئات الكبيرة جدًا إلى التغويز أو الانسداد غير المكتمل ، في حين أن الجزيئات الصغيرة جدًا (مسحوق ناعم) يمكن حملها بسهولة عن طريق تدفق الهواء ، مما يزيد من كمية الرماد المتطاير.

3. محتوى الرماد

التأثير: الرماد هو معدن غير قابل للاحتراق يحتل مساحة التهوية ، ويقلل من حجم التفاعل الفعال ، ويتم تفريغه في النهاية على أنه خبث. يزيد محتوى الرماد العالي من كمية الخبث المراد معالجتها وقد تسبب مشاكل في الخبث.

النطاق المثالي: عمومًا ، كلما كان أقل كلما كان أفضل ، أقل من 5 ٪. تحتوي قشور الأرز والقش على محتوى رماد أعلى ، والذي يتطلب منازات المصممة خصيصًا للتعامل معها.

4. ذوبان الرماد/نقطة التليين
التأثير: سوف يذوب الرماد عند درجة حرارة عالية ويشكل كلنكر ، والذي سيمنع التهوية أو يغطي سطح التفاعل ، مما يؤثر بشكل خطير على العملية المستقرة للتجويف.

المتطلبات: يجب تحديد الكتلة الحيوية ذات نقطة ذوبان الرماد الأعلى ، أو يجب تجنب الخبث عن طريق إضافة التدفق ، والتحكم في درجة حرارة التغويز ، إلخ.

5. قيمة التدفئة
التأثير: تحدد القيمة الحرارية للكتلة الحيوية مباشرة ناتج الطاقة. يمكن أن تنتج الكتلة الحيوية ذات القيمة الحرارية العالية المزيد من الطاقة.

المتطلبات: يجب اختيار الكتلة الحيوية ذات القيمة العالية من السعرات الحرارية قدر الإمكان.

6. محتوى الكلور والكبريت
التأثير: ستشكل هذه العناصر غازات تآكل (مثل HCl و H2S) أثناء عملية التغويز ، مما يتسبب في التآكل إلى معدات التغويز وزيادة صعوبة تنقية Syngas وتكلفة.

المتطلبات: يجب اختيار الكتلة الحيوية مع انخفاض الكلور والكبريت قدر الإمكان. قد تحتوي بعض النفايات الزراعية (مثل بعض القش) على الكلور العالي.

7. الكثافة بالجملة

التأثير: تؤثر الكثافة على التخزين والنقل والتغذية كفاءة الكتلة الحيوية. تتطلب الكتلة الحيوية منخفضة الكثافة مساحة تخزين أكبر وزيادة تكاليف النقل.

المتطلبات: يمكن زيادة كثافة الكتلة الحيوية عن طريق أساليب ما قبل العلاج مثل التغلب والكأس.

7. استراتيجية الاختيار والتوقعات المستقبلية
بالنسبة لمشروع تغويز الكتلة الحيوية 30 طن/يوم ، فإن اختيار النوع الصحيح من الكتلة الحيوية هو عملية مفاضلة متعددة العوامل يجب مراعاتها:

إمكانية الوصول إلى الموارد المحلية: إعطاء الأولوية لموارد الكتلة الحيوية الوفيرة والمستدامة بالقرب من موقع المشروع لتقليل تكاليف النقل.

خصائص الكتلة الحيوية: استنادًا إلى المعلمات المذكورة أعلاه ، حدد الكتلة الحيوية المناسبة لتكنولوجيا التغويز المحددة (مثل السرير الثابت ، والسرير المائع ، وما إلى ذلك).

متطلبات وتكاليف المعالجة: تقييم المعالجة (التجفيف ، السحق ، الضغط ، إلخ) والتكاليف المطلوبة للكتلة الحيوية المختلفة.

تطبيق غاز التوليف: وفقًا لمتطلبات جودة غاز التوليف للاستخدام النهائي لغاز التوليف (توليد الطاقة ، إمدادات الحرارة ، تخليق الوقود ، وما إلى ذلك) ، حدد نوع الكتلة الحيوية.

اللوائح البيئية: تأكد من أن انبعاثات الكتلة الحيوية المختارة ومنتجات التغويز الخاصة بها تتوافق مع اللوائح البيئية المحلية.

بالنظر إلى المستقبل ، مع استمرار تقنية التغويز في تطور تقنية المعالجة الناضجة والمعالجة الحيوية ، سيتم استخدام المزيد والمزيد من أنواع الكتلة الحيوية بشكل أكثر فعالية. على سبيل المثال ، تتيح تقنية التخفيف المشترك للكتلة الحيوية الاستخدام المتزامن للكتلة الحيوية المتعددة ، وتوازن مزايا وعيوب الكتلة الحيوية المختلفة من خلال تحسين نسبة الخلط ، وبالتالي تحسين كفاءة التغويز والفوائد الاقتصادية. في الوقت نفسه ، بالنسبة للكتلة الحيوية ذات المحتوى المعدني العالي والقلوي العالي ، يقوم الباحثون أيضًا بتطوير أنواع الأفران وتقنيات علاج الرماد الأكثر مقاومة للبقع.