Gazéification

Histoire

Le procédé de gazéification a été à l'origine développé dans les 1800s pour produire le gaz de ville pour l'éclairage et la cuisson. L'électricité et le gaz naturel plus tard ont remplacé le gaz de ville pour ces applications, mais le procédé de gazéification a été utilisé pour la production des produits chimiques et des carburants synthétiques depuis les années 20.

Les générateurs en bois de gaz de appelés Gasogene ou le Gazogène , ont été utilisés pour actionner des véhicules à moteur dans le l'Europe pendant les manques de carburant de la deuxième guerre mondiale .

Applications courantes

La gazéification à échelle industrielle actuellement est la plupart du temps employée pour produire l'électricité à partir des combustibles fossiles tel que le charbon , où le Syngas est brûlé dans une turbine à gaz .

La gazéification est également employée industriellement dans la production de l'électricité, de l'ammoniaque et des combustibles liquides (huile) using les cycles combinés de gazéification Integrated ( IGCC ), avec la possibilité de produire le méthane et l'hydrogène pour des piles à combustible de combustible. IGCC est également une méthode plus efficace de capture de CO₂ par rapport aux technologies conventionnelles. Les usines de démonstration d'IGCC avaient fonctionné depuis le début des années 70 et certaines des usines construites dans les années 90 entrent dans maintenant le service commercial.

Dans les dernières années, des technologies de gazéification ont été développées qui emploient le plastique - les riches gaspillent comme alimentation. À une usine en Allemagne un tel a technologie-sur grand mesurer-convertit la perte de plastique par l'intermédiaire du Syngas en méthanol .

Des générateurs à gaz ruraux de petite taille de biomasse ont été appliqués dans le Inde en grande partie, particulièrement dans l'état du tamil-Nadu en Inde du sud. La plupart des applications sont 9 systèmes de kWe utilisés pour le pompage de l'eau (de boissons) et l'éclairage routier actionnés par le gouvernement local de Panchayat . Bien que techniquement applicable les systèmes font face à un certain nombre de problèmes. Il y a des problèmes politiques, financiers et d'entretien. La plupart des systèmes ne fonctionnent plus après 1… 3 ans.

Potentiel pour l'énergie renouvelable

La gazéification peut procéder à partir juste d'environ n'importe quel matériel organique , y compris la biomasse et la perte du plastique . Le en résultant Syngas brûle proprement dans l'anhydride carbonique de vapeur d'eau et de . Alternativement, le Syngas peut être converti efficacement en méthane par l'intermédiaire de la réaction de Sabatier de , ou diesel-comme le carburant synthétique par l'intermédiaire du Fischer-Tropsch de processus. Des composants inorganiques du matériel d'entrée, tels que des métaux et des minerais, sont emprisonnés sous une forme inerte et ambiant sûre comme cendre, qui peut avoir l'utilisation comme engrais.

Indépendamment de la forme finale de carburant, la gazéification elle-même et le traitement suivant ni n'émet ni emprisonne les gaz à effet de serre tel que l'anhydride carbonique . La combustion des syngas ou des carburants dérivés naturellement émet l'anhydride carbonique. Cependant, la gazéification de la biomasse pourrait jouer un rôle significatif dans une économie de l'énergie renouvelable , parce que la production de la biomasse enlève CO₂ de l'atmosphère. Tandis que d'autres technologies du combustible organique telles que le biogaz et le biodiesel sont également le carbone neutre de , la gazéification fonctionne sur une plus grande variété de matériaux d'entrée, peut être employée pour produire une plus grande variété de carburants de rendement, et est une méthode extrêmement efficace d'extraire l'énergie à partir de la biomasse.

La gazéification de biomasse est donc l'un de des possibilités le plus techniquement et économiquement d'une façon convaincante d'énergie pour une économie neutre du carbone

Il y a actuellement de gazéification très petite de biomasse de balance industrielle étant faite. Le réseau Autriche d'énergie renouvelable est associé à plusieurs projets de démonstration réussis de gazéification de biomasse, y compris une usine using la gazéification à lit fluidisé duelle qui a fourni la ville du Güssing 2  ; MW de l'électricité et de 4  ; MW de la chaleur, produit des déchets de bois, depuis 2003.

Procédés de gazéification

Quatre types de générateur à gaz sont actuellement disponibles pour l'usage commercial : lit fixe à contre courant, lit fixe à courants parallèles, à lit fluidisé et écoulement entraîné.

Le lit fixe à contre courant de (" ; vers le haut du draft" ;) le générateur à gaz se compose d'un lit fixe de carburant carboné (par exemple charbon ou biomasse) par lequel le " ; agent" de gazéification ; (vapeur, oxygène et/ou air) écoulements dans la configuration à contre courant. La cendre est sèche enlevé ou comme scories. Les générateurs à gaz de scorification exigent d'un rapport plus élevé de vapeur et d'oxygène au carbone afin d'atteindre les températures plus haut que la température de fusion de cendre. La nature du générateur à gaz signifie que le carburant doit avoir la haute résistance mécanique et doit être non agglutinant de sorte qu'il forme un lit perméable, bien que les développements récents aient réduit ces restrictions dans une certaine mesure. La sortie pour ce type de générateur à gaz est relativement basse. L'efficacité thermique est tout hautes que les températures de sortie de gaz sont relativement basses. Cependant, ceci signifie que la production de goudron et de méthane est significative aux températures typiques d'opération, ainsi le gaz de produit doit être intensivement nettoyé avant emploi ou réutilisé au réacteur.

Le lit fixe à courants parallèles de (" ; vers le bas draft" ;) le générateur à gaz est semblable au type à contre courant, mais aux écoulements de gaz d'agent de gazéification dans la configuration à courants parallèles avec du carburant (en bas, par conséquent le " nommé ; vers le bas gasifier" d'ébauche ;). La chaleur doit être ajoutée à la partie supérieure du lit, en brûlant un peu du carburant ou des sources extérieures de chaleur. Le gaz produit laisse le générateur à gaz à température élevée, et la majeure partie de cette chaleur est souvent transférée à l'agent de gazéification supplémentaire dans le dessus du lit, ayant pour résultat une efficacité énergétique au niveau avec le type à contre courant. Puisque tous les goudrons doivent passer par un lit chaud de char dans cette configuration, les niveaux de goudron sont beaucoup inférieurs au type à contre courant.

Dans le générateur à gaz à lit fluidisé du de , le carburant est fluidisé en oxygène et vapeur ou air. La cendre est sèche enlevé ou en tant qu'agglomérés lourds qui defluidize. Les températures sont relativement basses dans des générateurs à gaz secs de cendre, ainsi le carburant doit être fortement réactif ; les charbons de qualité inférieure sont particulièrement appropriés. Les générateurs à gaz de agglomération ont les températures légèrement plus élevées, et conviennent aux charbons de rang plus élevé. La sortie de carburant est plus haute que pour le lit fixe, mais pas aussi haut que pour le générateur à gaz entraîné d'écoulement. L'efficacité de conversion peut être plutôt bas due à l'élutriation du matériel carboné. Réutiliser ou la combustion suivante des solides peut être employée pour augmenter la conversion. Les générateurs à gaz à lit fluidisé sont les plus utiles pour les carburants qui forment la cendre fortement corrosive qui endommagerait les murs des générateurs à gaz de scorification. Les carburants de biomasse contiennent généralement des niveaux élevés de cendre corrosive.

Dans le le générateur à gaz entraîné d'écoulement un solide pulvérisé sec, un combustible liquide pulvérisé ou une boue de carburant est gazéifié avec l'oxygène (beaucoup moins fréquent : air) dans l'écoulement à courants parallèles. Les réactions de gazéification ont lieu dans un nuage dense des particules très fines. La plupart des charbons conviennent à ce type de générateur à gaz en raison des températures de fonctionnement élevées et parce que les particules de charbon sont bien séparées les uns des autres. Les températures et les pressions signifient également qu'une sortie plus élevée peut être réalisée, toutefois l'efficacité thermique est légèrement inférieure car le gaz doit être refroidi avant qu'il puisse être nettoyé avec la technologie existante. Les températures signifient également que le goudron et le méthane ne sont pas présents dans le gaz de produit ; cependant la condition de l'oxygène est plus haute que pour les autres types de générateurs à gaz. Tous les générateurs à gaz entraînés d'écoulement enlèvent la partie de la cendre pendant que des scories comme température de fonctionnement sont bien au-dessus de la température de fusion de cendre. Une plus petite fraction de la cendre est produite comme cendres volantes sèches très fines ou comme boue colorée noire de cendres volantes. Quelques carburants, en particulier certains types des biomasses, peuvent former les scories qui sont corrosives pour les murs intérieurs en céramique qui servent à protéger le mur externe de générateur à gaz. Cependant un certain type entraîné de lit de générateurs à gaz ne possèdent pas un mur intérieur en céramique mais ont une eau intérieure ou le mur refroidi par vapeur couvert de scories partiellement solidifiées. Ces types de générateurs à gaz ne souffrent pas des scories corrosives. Quelques carburants ont des cendres avec les températures de fusion très élevées de cendre. Dans ce cas-ci la plupart du temps de la pierre à chaux est mélangée à du carburant avant la gazéification. L'addition d'une peu de pierre à chaux suffira habituellement pour l'abaissement des températures de fusion. Les particules de carburant doivent être beaucoup plus petites que pour d'autres types de générateurs à gaz. Ceci signifie que le carburant doit être pulvérisé, qui exige légèrement plus d'énergie que pour les autres types de générateurs à gaz. De loin la plupart de consommation d'énergie s'est rapportée à la gazéification entraînée de lit n'est pas le fraisage du carburant mais de la production de l'oxygène utilisés pour la gazéification.

Évacuation des déchets

La gazéification de rebut a plusieurs principaux avantages par rapport à l'incinération :
Le nettoyage étendu nécessaire de fumée peut être exécuté sur les syngas au lieu du volume beaucoup plus grand de fumée après la combustion
Le courant électrique peut être développé dans les moteurs et des turbines à gaz qui sont beaucoup meilleur marché et plus efficaces que le cycle de vapeur de utilisé dans l'incinération. Même les piles à combustible de combustible peuvent potentiellement être employées, mais ceux-ci ont pourtant des conditions graves à la pureté du gaz
Le traitement chimique des syngas peut produire d'autres carburants synthétiques au lieu de l'électricité
Quelques procédés de gazéification traitent la cendre contenant par exemple des métaux lourds très à températures élevées de sorte qu'elle soit libérée sous une forme vitreuse et chimiquement stable