Zinātniskās darbības atbalsta sistēma
Latviešu English

Publikācija: Šķeldas gazifikācija singāzes iegūšanai

Publikācijas veids Promocijas darbs
Pamatdarbībai piesaistītais finansējums Valsts budžeta finansējums izglītībai
Aizstāvēšana: 25.06.2018 14:00,
Publikācijas valoda Latviešu (lv)
Nosaukums oriģinālvalodā Šķeldas gazifikācija singāzes iegūšanai
Nosaukums angļu valodā Wood Chips Gasification for Syngas Production
Pētniecības nozare 2. Inženierzinātnes un tehnoloģijas
Pētniecības apakšnozare 2.7. Vides inženierija un enerģētika
Autori Vladimirs Kirsanovs
Atslēgas vārdi singāze, biomasas gazifikācija, šķelda, žavēšana, singāzes fiziskais siltums
Anotācija Kirsanovs V. Šķeldas gazifikācija singāzes iegūšanai: Promocijas darbs inženierzinātņu (Dr. sc. ing.) doktora zinātniskā grāda iegūšanai. Rīga: Rīgas Tehniskā universitāte, 2018. Promocijas darbs ir uzrakstīts latviešu valodā, satur ievadu, 4 nodaļas, secinājumus, literatūras sarakstu, 66 attēlus, 19 tabulas, kopā 133 lappuses. Literatūras sarakstā ir 156 nosaukumi. Promocijas darbs izstrādāts Rīgas Tehniskās universitātes Enerģētikas un elektrotehnikas fakultātes Vides aizsardzības un siltuma sistēmu institūtā laika posmā no 2012. gada līdz 2018. gadam. Promocijas darba mērķis ir izpētīt singāzes iegūšanas iespējas gazikācijas procesa rezultātā, par kurināmo izmantojot vietējo atjaunojamo energoresursu – šķeldu. Darba mērķa sasniegšanai tika izvirzīti šādi izpētes uzdevumi: • gazifikācijas procesa termodinamiskā matemātiskā modeļa izveide; • kurināmā mitruma ietekmes analīze un optimālā gaisa patēriņa koeficienta noteikšana, izmantojot izstrādāto matemātisko modeli; • gazifikācijas procesa eksperimentāla izpēte rūpnieciskajā objektā, nosakot šķeldas žāvēšanas iespējas ar singāzes fizisko siltumu, kas iegūts dzesēšanas procesā; • matemātiskā modeļa validācija, izmantojot eksperimentālās izpētes laikā iegūtos rezultātus; • gazifikācijas sistēmas optimizācijas iespēju analīze, izmantojot gazifikatorā ievadītas gaisa plūsmas sadalīšanu primārajā un sekundārajā gaisā; • citu biomasas resursu izmantošanas iespēju aplūkošana singāzes iegūšanai gazifikācijas rezultātā, izmantojot izstrādāto matemātisko modeli. Promocijas darbs sastāv no ievada un četrām nodaļām. Darba ievadā ir atspoguļota darba aktualitāte un novitāte, ir definēts pētījuma mērķis un uzdevumi, kā arī ir sniegta informācija par pētījuma metodiku un darba praktisko izmantojumu. Pirmajā nodaļā ir analizēta literatūra saistībā ar gazifikācijas procesu. Sākumā tiek pamatota gazifikācijas procesa nepieciešamība, balstoties uz situāciju Latvijas enerģētikā. Ir aplūkotas iespējas iegūt singāzi gazifikācijas ceļā Latvijas apstākļos, izvērtējot pieejamās izejvielas. Tālāk īpaša uzmanība pievērsta gazifikācijas procesu ietekmējošiem faktoriem – temperatūrai reaktorā, gaisa patēriņa koeficientam, kurināmā mitrumam –, lai izvēlētos eksperimentālās gazifikācijas sistēmas darbināšanas parametrus. Raksturoti arī gazifikācijas rezultātā radītie blakusprodukti – darva un bioogles. Detalizēti ir aplūkotas arī gazifikācijas procesa matemātiskās modelēšanas iespējas. Otrajā nodaļā ir aprakstīts izveidotais gazifikācijas procesa matemātiskais modelis, kas ir balstīts uz reaktorā notiekošajām termodinamiskajām reakcijām. Izstrādātais modelis raksturo konkrēta gazifikācijas tipa – lejupvērsta tipa gazifikatora – gazifikācijas procesu, kur par gazifikācijas aģentu tiek izmantots gaiss. Izmantojot izstrādāto modeli, aplūkota gaisa patēriņa koeficienta un kurināmā mitruma ietekme uz gazifikācijas norisi un saražotās singāzes kvalitāti. Darba ietvaros notika gazifikācijas procesa eksperimentālā izpēte rūpnieciskā objektā. Trešajā nodaļā ir sniegts šīs sistēmas raksturojums. Pirmkārt, ir atspoguļots izvēlētās gazifikācijas sistēmas tehnoloģiskā risinājuma un izpētes metodes pamatojums. Otrkārt, detalizēti ir aprakstīti sistēmas komponenti, sakot no kurināmā sagatavošanas līdz singāzes utilizācijas posmam. Treškārt, ir atspoguļota mērījumu shēma ar izmantotajām mēriekārtām, kā arī aprakstīts gazifikācijas procesa masas un enerģijas bilances aprēķins. Ceturtā nodaļa atspoguļo iegūtos rezultātus un to analīzi. Sākumā prezentēti rezultāti no eksperimentālas izpētes par gazifikatorā ievadītā gaisa priekšsildīšanas, kurināmā mitruma un gazifikatora termiskas slodzes ietekmi uz gazifikācijas procesa norisi. Izmantojot eksperimentālos datus, veikta matemātiskā modeļa validācija, kas pierādīja, ka izstrādāto modeli var veiksmīgi izmantot biomasas gazifikācijas procesa modelēšanai. Balstoties uz veikto datu analīzi, iegūti vairāki regresijas vienādojumi, kas apraksta gazifikācijas procesa norisi atkarībā no mainīgajiem apstākļiem. Tālāk seko sistēmas optimizācijas rezultāti, kas atspoguļojas kā ievadītā gaisa sadalīšana primārajā un sekundārajā plūsmā. Ar matemātiskā modeļa palīdzību aplūkotas dažādas Latvijā pieejamo nekoksnes materiālu izmantošanas singāzes iegūšanai iespējas.
Anotācija angļu valodā Doctoral Thesis “Wood chips gasification for syngas production” author Vladimirs Kirsanovs is a student of Riga Technical University, Institute of Energy Systems and Environment. Scientific supervisor is professor Claudio Rochas, Dr. sc. ing. The Doctoral Thesis is in Latvian language. It consists of an introduction, four chapters, conclusion, 66 figures, 19 tables, the total number of pages is 133. The Bibliography contains 156 titles. The aim of this Doctoral Thesis is to investigate syngas production possibilities from biomass gasification, using local renewable source wood chips as fuel. The following objectives were set in order to achieve this goal: • to develop a thermodynamic mathematical model of the gasification process; • to determine influences of fuel moisture and air equivalence ratio on gasification process using the developed mathematical model; • experimental investigation of the gasification process in an industrial facility determining the possibilities of drying wood chips using physical heat obtained during syngas cooling process; • mathematical model validation using experimental research results; • to analyze possible optimization of gasification system by dividing the supplied air into primary and secondary air; • use the developed mathematical model to research syngas production from other local biomass resources. Structure of the thesis. Introduction part includes novelty and topicality of research. Aim and tasks of the work, as well as practical use of this thesis are presented in the introduction. First chapter summarizes the findings of literature review about gasification process. The possible benefits from gasification technology are given within the context of Latvia’s energy sector. Syngas production possibilities were investigated considering locally available renewable energy resources. Factors having dominant effect on gasification process were determined and analysed to find optimal operational parameters for experimental system. The influences of gasification temperature, equivalence ration and fuel moisture were examined in detail. Formation of by-products tar and char were analysed. Second chapter presents describes the developed mathematical model of the gasification process. Model was based on thermodynamics equations of the gasification process. Model describes gasification process in downdraft gasifiers which use air as gasification agent. Equivalence ratio and fuel moisture impacts on gasification and syngas quality were determined using developed model. The third chapter presents practical experiment results. Experimental research was done on an industrial gasifier. Technological solution and research methods are explained. Detailed description of each element of industrial gasifier system is given. Experiment plan and calculations of process mass and energy balance are included. The fourth chapter present analysis of results. Results of experimental research about impacts of injected air preheating, fuel moisture content and gasifier thermal capacity on the gasification process are given and analysed. Validation of the developed mathematical model was done using data from gasification process experimental research. Data analysis was done and regression equations describing gasification performance depending on selected variable parameters were found. Results from gasification system optimization focusing on air supply division into primary and secondary air are presented. Possibilities of using locally available non-wood biomass for syngas production were investigated using the developed mathematical model of gasification process.
Atsauce Kirsanovs, Vladimirs. Šķeldas gazifikācija singāzes iegūšanai. Promocijas darbs. Rīga: [RTU], 2018. 133 lpp.
Kopsavilkums Kopsavilkums
ID 27538