Сравнение воздушной газификации твердых органических отходов и пеллет с добавлением низкосортного угля
Р.А. Анненков, Р.В. Безуглов, В.Б. Ильин, Д.А. Пономарев, Д.А. Пономарев
Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 5, сс. 31—35
Скачать PDF
Состояние вопроса. Рост объемов органических и древесных отходов требует эффективных методов их переработки с получением вторичных энергетических ресурсов. Термическая газификация биомассы и комбинированных топлив с использованием воздуха как окислителя является перспективным подходом, позволяющим получать генераторный газ для производства тепла, электричества и химической продукции. Однако увеличение доли азота снижает теплоту сгорания газа, что делает актуальным использование комбинированных пеллет с добавлением угля для повышения энергетической эффективности и стабильности процесса. Цель исследования – изучение процессов газификации пеллет из биомассы с добавлением низкосортного угля, определение влияния коэффициента избытка воздуха на состав и теплоту сгорания генераторного газа, а также оценка эффективности комбинированных пеллет для получения вторичных энергетических ресурсов.
Материалы и методы. В качестве материала для исследования использована смесь шрота подсолнечника и отходов тары деревянной с добавлением угля Донецкого АШ. Формование пеллет выполнено на механическом таблеточном прессе при давлении 5–8 т, диаметре пеллет 25 мм и длине пеллет 15–30 мм. Газификация пеллет проведена на экспериментальной установке с подачей воздуха при коэффициентах избытка a = 0,2–0,4. Состав газов определен с использованием газового хроматографа.
Результаты. Проведен эксперимент по термической переработке пеллет из твердых органических сельскохозяйственных отходов в газификаторе обращенного типа. На основе проведенного эксперимента выполнена оценка влияния добавления угля в твердых органических сельскохозяйственных отходах. Получен генераторный газ теплотой сгорания, приемлемой для сжигания в энергетических котлах. Установлено, что увеличение подачи воздуха повышает выход газообразных продуктов за счет глубокой окислительной переработки сырья, при a = 0,2 преобладают горючие компоненты (CO, H₂, CH₄), а при a = 0,4 увеличивается доля инертных газов и снижается теплота сгорания. Оптимальный диапазон a = 0,2–0,3 обеспечивает максимальный выход горючего генераторного газа при контролируемом окислении.
Выводы. Газификация пеллет из биомассы с добавлением угля позволяет эффективно получать генераторный газ с высокой теплотой сгорания, превышающей показатели при газификации чистой биомассы, что делает предложенную технологию перспективной для переработки органических отходов и производства вторичных энергетических ресурсов.
- Боркова Е.А., Горельчаник П.И., Горельчаник Л.И. Проблема утилизации отходов в системе устойчивого развития РФ // Экономические отношения. – 2019. – Т. 9, № 2. – С. 1167–1178.
- Васильева Е.А. Технология обращения с твердыми коммунальными отходами. Ч. 2: учеб. пособие. – СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2021. – 80 с.
- Белов В.Г. Газификация твердых топлив. – М.: Недра, 2019.
- Bridgwater A.V. Biomass Gasification and Pyrolysis: Practical Design and Theory. – Elsevier, 2012.
- Basu P. Biomass Gasification, Pyrolysis and Torrefaction. – Elsevier: Academic Press, 2023.
- Соловьев А.Н., Михайлов П.П. Газификация отходов с применением воздуха // Химическая технология. – 2021. – № 4. – С. 45–53.
- Черняев Д.В. Термодинамический анализ газификации биомассы в воздушной среде // Энергетика и экология. – 2022. – № 2. – С. 12–18.
- Zhou H., Wu S., Zhang Y. Co-gasification of coal and biomass in air/steam atmospheres // Energy Conversion and Management. – 2020. – Vol. 223. – P. 113285.
- Миронов В.Г., Блинов С.Н. Газификация биотопливных пеллет из сельскохозяйственных отходов // Вестник МЭИ. – 2020. – № 6. – С. 55–63.
- Каган Г.М. (ред.). Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб.: ВТИ, 1998. 260 с.
- Безуглов Р.В. Установка газификации твердых отходов // Вестник ИГЭУ. – 2025. – Вып. 2. – С. 12–17.