Установка газификации твердых отходов
Р.В. Безуглов
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 2, сс. 12—17
Скачать PDF
Состояние вопроса. В настоящее время уничтожение бытовых и сельскохозяйственных отходов подразумевает либо захоронение, либо сжигание их на мусоросжигающих предприятиях. Такое положение дел обусловливает большой вред для экологии, а также высокие экономические затраты, как капитальные, так и эксплуатационные, необходимые для уничтожения отходов. Те немногие случаи, когда из отходов извлекают энергию, всё равно требуют огромных капитальных и эксплуатационных затрат на строительство отдельных мусороперерабатывающих объектов. Предложено использование существующих тепловых электростанций в качестве объектов утилизации твердых бытовых и сельскохозяйственных отходов. Проведенное ранее численное моделирование термической деструкции отходов, выявившее оптимальные параметры процесса, положено в основу экспериментальных исследований газификации в реакторе. Цель данного исследования – опробовать технологию термической газификации твердых отходов при оптимальных параметрах процесса в реакторе усовершенствованной конструкции.
Материалы и методы. Экспериментальные исследования газификатора обращенного типа проведены с помощью физических методов измерений, таких как метод непосредственной оценки, контактный и бесконтактный методы, а также дифференциальный метод. Для расчета теплоты сгорания полученного генераторного газа использована методика из нормативного метода теплового расчета котельных агрегатов в соответствии с ГОСТ 31369-2021 (ISO 6976:2016). В качестве образца твердых отходов для проведения экспериментального исследования взята тара деревянная, утратившая потребительские свойства. Актуальность выбора данного вида сырья подтверждается статистическими данными, принятыми в соответствии с Территориальной схемой обращения с отходами Ростовской области, отражающей вид и количество отходов, поступающих на полигоны Ростовской области ежегодно.
Результаты. Разработана и создана установка газификации твердых бытовых и сельскохозяйственных отходов, конструктивные особенности которой обеспечивают наибольшую площадь взаимодействия углерода сырья и кислорода окислителя. Установлено, что теплота сгорания генераторного газа, полученного в разработанном газификаторе (7,85 МДж/м3), выше, чем теплота сгорания газа в классических газификаторах обращенного типа (5,40 МДж/м3).
Выводы. Проведенные экспериментальные исследования позволили получить генераторный газ с более высокой теплотой сгорания, чем в классическом реакторе обращенного типа. Созданная установка может рассматриваться как пилотный образец и имеет возможность масштабирования для внедрения на реальных объектах теплоэнергетики.
1. Численное моделирование газификации твердых отходов / Р.В. Безуглов, В.Б. Ильин, В.В. Папин, Р.Е. Яковенко // Вестник ЮУрГУ. Сер. Энергетика. – 2025. – Т. 23, № 1.
2. Алешина А.С., Сергеев В.В. Газификация твердого топлива: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. – 202 с.
3. Пат. № 230856 Российская Федерация МПК F23G 5/24, C10J 3/20. Газификатор отходов: № 2024130066/12(066352): заявл. 04.10.2024: опубл. 23.12.2024 / Р.В. Безуглов, В.В. Папин, Н.А. Ведмичев, Д.А. Пономарев, Д.А. Пономарев, А.Д. Попова. – Бюл. № 36.
4. Канторович Б.В. Введение в теорию горения и газификация твердого топлива. – М.: Металлургиздат, 1961. – 355 с.
5. Knoef H.A.M. Gasification of biomass & waste – practical experience // Proc. of III International Slovak Biomass Forum, 3–4 February 2003. – Bratislava, 2003. – P. 41–44.
6. Исследование процесса выработки электрической энергии от генераторного газа, полученного путем переработки твердых отходов / Р.В. Безуглов, В.Ю. Воловиков, В.В. Папин и др. // Известия вузов. Электромеханика. – 2024. – № 4(62). – С. 75–81.
7. Эксергетический анализ работы парового котла на продуктах газификации твердых отходов / Р.В. Безуглов, В.В. Папин, Н.А. Ведмичев и др. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. – 2024. – Т. 16, № 3(63). – С. 62–75.
8. Basu P. Biomass Gasification and Pyrolysis: practical design and theory // Academic Press, 30 Corporate drive, Burlington, USA, page 365.
9. Tandem catalytic approaches for CO2 enriched Fischer-Tropsch synthesis / Rubén Blay-Roger, Muhammad Asif Nawaz, Francisco M. Baena-Moreno, Luis F. Bobadilla, Tomas R. Reina, Jos A. Odriozola // Progress in Energy and Combustion Science. – 2024. – Vol. 103. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2024.101159.
10. Переработка углей и природных органических веществ в синтетические углеводороды. Ч. 7. Получение углеводородов моторных фракций из древесины сосновых пород / В.Б. Ильин, Г.Б. Нарочный, Р.Е. Яковенко и др. // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Сер.: Технические науки. – 2019. – № 1(201). – С. 88–93.
11. Каган Г.М. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Изд-во НПО ЦКТИ, 1998. – 256 с.