Tomasz Smyk

							                      Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
                      Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki




Praca dyplomowa   Koncepcyjny projekt linii
                  do gazyfikacji biomasy




                                            Autor pracy Tomasz Smyk V rok IMiR
                                              Promotor dr R. Mięso




                                   Kraków 2006
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - zagadnienia

      Referat zwiera następujące tematy:

           • biomasa – ekologiczne źródło energii,

           • gazyfikacja – podstawy i wykorzystanie,

           • gazyfikatory i linie gazyfikujące,

           • projekt gazyfikatora.




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - biomasa

  Biomasa - jest to substancja organiczna powstająca w wyniku procesu
         fotosyntezy. Przyrost biomasy roślin zależy od intensywności
         nasłonecznienia gleb, czystości biologicznej gleby oraz od ilości wody
         wprowadzonej do gleby
        1 ha              10 - 20 ton biomasy                             5 - 10 ton węgla

       Przy czym rolnictwo i leśnictwo zbierają w Polsce w ciągu roku biomasę
       równoważną pod względem kalorycznym 150 mln ton węgla.




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - biomasa

                                         BIOMASA
       Energetyczne surowce                                    Energetyczne surowce
             pierowtne                                             przetworzone

       drewno, słoma, ziarno zbóż,                          biogaz, etanol, metanol,
       osady ściekowe                                       estry oleju roślinnego, makulatura




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - biomasa

     Biomasa jako paliwo - parametry
                                               Wartość
                   Rodzaj paliwa                                Zawartość wilgoci
                                               opałowa
               Słoma                         14,8 MJ/kg                    15%

               Drewno pałowe                 13,2 MJ/kg                    20%

               Zrębki drzewna                 11 MJ/kg                     40%

               Olej opałowy                 39-43 MJ/kg                 0,2-0,5%

               Węgiel kamienny              17-29 MJ/kg                   5-30%

                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - biomasa

    Wnioski

     •   Pod względem ekologicznym biomasa jest jednak
              lepsza od węgla, ponieważ w podczas spalania
              emituje mniej SO2

     • Podczas spalania biomasy roślinnej do atmosfery
             oddawane jest tyle CO2, ile wcześniej rośliny
             pobrały z otoczenia




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikacja

    Gazyfikacja (zgazowywania) biomasy polega na przekształceniu paliwa
            stałego (drewna, brykiety, zrębków) w formę gazową i pozbawienie
            otrzymanego gazu ewentualnych szkodliwych składników, w tym
            zanieczyszczeń.


   W pewnym sensie proces zgazowywania jest
   niepełnym spalaniem – ciepło ze spalania paliwa
   stałego powoduje powstanie gazów, które nie mogą
   spalić się zupełnie z braku odpowiedniej ilości tlenu
   dostarczonego z powietrza




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikacja




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikacja

                              GAZ DRZEWNY – 5 MJ/kg



        Wodór                                                    Dwutlenek węgla
       15 – 20%                                                     11 – 13%
                               Tlenek węgla
                                 10 – 20 %

              Metan
               5%                                                Azot
                                                              pozostałość



                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikatory

      Proces gazyfikacji prowadzi się w urządzeniach zwanych gazyfikatorami

                                     GAZYFIKATORY

   Gazyfikatory ze złożem stałym                      Gazyfikatory ze złożem ruchomym
            (fixed bed)                                         (fluidized bed)
                                       Układy mieszane


    współprądowe                                                            ze złożem bąbelkowym

                    przeciwprądowe                  ze złożem cyrkulacyjnym


                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikatory

                     współprądowy                                    przeciwprądowy




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikatory

                ze złożem bąbelkowym                          ze złożem cyrkulacyjnym




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikatory
                                                             Przykład gazyfikatora
                                                             współprądowego – model 3D




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikatory

   Linie do gazyfikacji biomasy
  Gaz produkowany w samym gazyfikatorze niejednokrotnie nie nadaje się do
  bezpośredniego wykorzystania. Aby mógł być wykorzystany np. do spalania w
  silnikach musi zostać poddany pewnym procesom, które poprawią jego jakość.
  Przede wszystkim chodzi o obniżenie temperatury gazu, oraz usunięcie z gazu
  zanieczyszczeń.


      GAZ            Filtr pierwotny               Układ chłodzenia                  Filtr wtóny
    z gazyfikatora         cyklon                       wymiennik ciepła,              filtr o dużej
                                                           chłodnica                   powierzchni
                                                                                          czynnej




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikatory




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikatory
                   Linia do gazyfikacji biomasy firmu XYLOWATT S.A.




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikatory
  Linie do gazyfikacji biomasy – przykłady realizacji




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - projekt

   Projekt linii do gazyfikacji

        1. Zaproponować warunki pracy układu – założenia projektowe
        2. Zaprojektować gazyfikator
        3. Zaprojektować i policzyć odpylacz odśrodkowy - cyklon




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - projekt

     • Gazyfikator – w układzie linii do zgazowywania biomasy użyty będzie
            gazyfiktor współprądowy

     • Moc układu – moc układu przewidywana jest w zakresie
            od 180 do 200 [kW]

     • Paliwo – układ zasilany będzie zrębkami drzewa lub rozdrobnionymi
            kawałkami drzewa, transportowanymi ze miejsca magazynowania (silosu)
            do komory zasypowej za pomocą przenośnika ślimakowego.

      • Gaz – temperatura około 450°C, wartość opałowa 4,8 – 6 MJ/kg




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Praca dyplomowa | Koncepcyjny projekt linii do gazyfikacji biomasy




                                                                              - gazyfikacja

      • Układ odpylania – cyklon projektowany będzie w celu usunięcia lotnych
             zanieczyszczeń znajdujących się w gazie wychodzącym bezpośrednio
             z gazyfikatora. Średnica usuwanych ziaren d = 25 [μm], strat ciśnienia
             wewnątrz układu Δp = 800[Pa], konstrukcja cyklonu – styczny.




                                                                     Seminarium dyplomowe | prezentacja pracy
Dziękuję za uwagę



          Pracę prezentował | Tomasz Smyk