ekipЭкология и промышленность РоссииEcology and Industry of Russia1816-03952413-6042ООО "Калвис"10.18412/1816-0395-2022-12-33-37ekip-2244Research ArticleНАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИSCIENTIFIC DEVELOPMENTSМоделирование процесса воздушной газификации пеллет из лузги подсолнечника с получением очищенного синтез-газаSimulation of Air Gasification Process of Sunflower Husk Pellets to Produce Purified SyngasЕрмолаевД.В.ErmolaevD.V.

канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Senior Research Fellow,

podpiska@kalvis.ruКамаловР.Ф.KamalovR.F.

канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Senior Research Fellow

podpiska@kalvis.ruИсламоваС.И.IslamovaS.I.

канд. техн. наук, науч. сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Research Scientist

podpiska@kalvis.ruИнститут энергетики и перспективных технологий ФИЦ КазНЦ РАНРоссияInstitute of Power Engineering and Advanced Technologies, FRC Kazan Scientific Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation20223011202226123337Copyright © ООО "Калвис", 20222022ООО "Калвис"ООО "Калвис"https://www.ecology-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.ecology-kalvis.ru/jour/article/view/2244

Представлены результаты численных исследований утилизации пеллет из лузги подсолнечника, полученные при моделировании процесса воздушной газификации в газификаторе с нисходящим потоком и очистки получаемого синтез-газа от СО2. Проведены численные исследования c варьированием коэффициента избытка окислителя от 0,25 до 0,5 с целью определения оптимального значения этого коэффициента для получения газа заданного качества. Определено, что с увеличением расхода окислителя теплота сгорания синтез-газа снижается с 3179 до 1971 кДж/м3 за счет роста концентрации азота и углекислого газа, при этом КПД газификации возрастает от 38 до 59 %. Установлено оптимальное значение коэффициента избытка окислителя для воздушной газификации пеллет из лузги подсолнечника, равное 0,35.

The results of numerical studies of the utilization of sunflower husk pellets obtained by simulating the air gasification process in downdraft gasifier and subsequent purification of the produced syngas from CO2 are presented. Numerical studies were conducted with varying the air-fuel ratio from 0.25 to 0.5 to define the optimum value of this coefficient to obtain gas of a given quality. It was determined that with increasing oxidizer consumption the calorific value of syngas decreases from 3179 to 1971 kJ/m3, due to the increasing concentration of nitrogen and carbon dioxide, and the gasification efficiency increases from 38 to 59 %. The optimal value of the oxidizer excess coefficient for the air gasification of sunflower husk pellets is 0.35.

лузга подсолнечникавоздушная газификациясинтез-газабсорбционная очисткауглекислый газsunflower huskair gasificationsyngasabsorption purificationcarbon dioxideReferencesСведения об образовании, обработке, утилизации, обезвреживании, размещении отходов производства и потребления по форме 2-ТП (отходы) за 2021 год, систематизированные по видам отходов ФККО. Росприроднадзор [Электронный ресурс]. URL: https://rpn.gov.ru/open-service/analytic-data/statistic-reports/production-consumption-waste/.Сведения об образовании, обработке, утилизации, обезвреживании, размещении отходов производства и потребления по форме 2-ТП (отходы) за 2021 год, систематизированные по видам отходов ФККО. Росприроднадзор [Электронный ресурс]. URL: https://rpn.gov.ru/open-service/analytic-data/statistic-reports/production-consumption-waste/.Bala-Litwiniak A., Zajemska M. Computational and experimental study of pine and sunflower husk pellet combustion and co-combustion with oats in domestic boiler. Renewable Energy. 2020. №162. P.151—159. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.07.139.Bala-Litwiniak A., Zajemska M. Computational and experimental study of pine and sunflower husk pellet combustion and co-combustion with oats in domestic boiler. Renewable Energy. 2020. №162. P.151—159. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.07.139.Turzyński T., Kluska J., Ochnio M., Kardaś D. Comparative Analysis of Pelletized and Unpelletized Sunflower Husks Combustion Process in a Batch-Type Reactor. Materials (Basel). 2021. V. 14. 2484 p. https://doi:10.3390/ma14102484.Turzyński T., Kluska J., Ochnio M., Kardaś D. Comparative Analysis of Pelletized and Unpelletized Sunflower Husks Combustion Process in a Batch-Type Reactor. Materials (Basel). 2021. V. 14. 2484 p. https://doi:10.3390/ma14102484.Кашников С.В. Анализ использования пеллет из твёрдых бытовых отходов в качестве топлива для газификационных установок. Инновации и инвестиции. 2021. № 4. С. 172—174. https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-ispolzovaniya-pellet-iz-tvyordyh-bytovyh-othodov-v-kachestvetopliva-dlya-gazifikatsionnyh-ustanovok.Кашников С.В. Анализ использования пеллет из твёрдых бытовых отходов в качестве топлива для газификационных установок. Инновации и инвестиции. 2021. № 4. С. 172—174. https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-ispolzovaniya-pellet-iz-tvyordyh-bytovyh-othodov-v-kachestvetopliva-dlya-gazifikatsionnyh-ustanovok.Ahmed M.S., Naik D.K., Satyavathi B., Parthasarathy R. Thermodynamic Equilibrium Modeling of Sunflower Husk Gasifier to Produce Synthesis Gas. International Journal of Renewable Energy and its Commercialization. 2016. V. 2. P. 1—11.Ahmed M.S., Naik D.K., Satyavathi B., Parthasarathy R. Thermodynamic Equilibrium Modeling of Sunflower Husk Gasifier to Produce Synthesis Gas. International Journal of Renewable Energy and its Commercialization. 2016. V. 2. P. 1—11.Dhanavath K.N., Shah K., Bhargava S.K., Bankupalli S., Parthasarathy R. Oxygen-steam gasification of karanja press seed cake: Fixed bed experiments, ASPEN Plus process model development and benchmarking with saw dust, rice husk and sunflower husk. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2018. № 6. P. 3061—3069. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.04.046.Dhanavath K.N., Shah K., Bhargava S.K., Bankupalli S., Parthasarathy R. Oxygen-steam gasification of karanja press seed cake: Fixed bed experiments, ASPEN Plus process model development and benchmarking with saw dust, rice husk and sunflower husk. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2018. № 6. P. 3061—3069. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.04.046.Ильин В.Б., Нарочный Г.Б., Зубенко А.Ф., Савостьянов А.А., Яковенко Р.Е. Получение моторных фракций углеводородов из биомассы — лузги подсолнечника. Химия твердого топлива. 2021. № 1. С. 58—66. https://elibrary.ru/item.asp?id=44573205.Ильин В.Б., Нарочный Г.Б., Зубенко А.Ф., Савостьянов А.А., Яковенко Р.Е. Получение моторных фракций углеводородов из биомассы — лузги подсолнечника. Химия твердого топлива. 2021. № 1. С. 58—66. https://elibrary.ru/item.asp?id=44573205.Perera S.M.H.D., Wickramasinghe C., Samarasiri B.K.T., Narayana M. Modeling of thermochemical conversion of waste biomass — a comprehensive review. Biofuel Research Journal. 2021. № 32. P. 1481—1528. https://doi.org/10.18331/BRJ2021.8.4.3Perera S.M.H.D., Wickramasinghe C., Samarasiri B.K.T., Narayana M. Modeling of thermochemical conversion of waste biomass — a comprehensive review. Biofuel Research Journal. 2021. № 32. P. 1481—1528. https://doi.org/10.18331/BRJ2021.8.4.3Catalanotti E., Porter R.T.J., Chalchooghi M.M., Mahgerefteh H. Biomass Gasification in a Downdraft Gasifier with in-situ CO2 Capture: a Pyrolysis, Oxidation and Reduction Staged Model. Chemical engineering transactions. 2020. № 80. P. 85—90. https://doi.org/10.3303/CET2080015.Catalanotti E., Porter R.T.J., Chalchooghi M.M., Mahgerefteh H. Biomass Gasification in a Downdraft Gasifier with in-situ CO2 Capture: a Pyrolysis, Oxidation and Reduction Staged Model. Chemical engineering transactions. 2020. № 80. P. 85—90. https://doi.org/10.3303/CET2080015.Elshokary S., Farag S., Abu-Elyazeed O.S.M., Hurisso B., Ismai M. Downdraft gasifier design calculation for biomass gasification using exhaust gas as a gasification agent. Materials Today: Proceedings. 2021. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.520.Elshokary S., Farag S., Abu-Elyazeed O.S.M., Hurisso B., Ismai M. Downdraft gasifier design calculation for biomass gasification using exhaust gas as a gasification agent. Materials Today: Proceedings. 2021. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.520.Yoon S.J., Son Y-I, Kim Y.-K, Lee J.-G. Gasification and power generation characteristics of rice husk and rice husk pellet using a downdraft fixed-bed gasifier. Renewable Energy. 2012. № 42. P. 163—167. https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.08.028.Yoon S.J., Son Y-I, Kim Y.-K, Lee J.-G. Gasification and power generation characteristics of rice husk and rice husk pellet using a downdraft fixed-bed gasifier. Renewable Energy. 2012. № 42. P. 163—167. https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.08.028.Kanatli T.K., Ayas N. Gasification of sunflower seed pulp for the synthesis of hydrogen-rich products. International Journal of Smart Grid and Clean Energy. 2019. V. 8. № 2. Р. 226—230. https://doi.org/10.12720/sgce.8.2.226-230.Kanatli T.K., Ayas N. Gasification of sunflower seed pulp for the synthesis of hydrogen-rich products. International Journal of Smart Grid and Clean Energy. 2019. V. 8. № 2. Р. 226—230. https://doi.org/10.12720/sgce.8.2.226-230.Higman C., Van der Burgt M. Gasification. 2nd ed. Burlington, VT, USA, Gulf Professional Publ., 2008. 456 p.Higman C., Van der Burgt M. Gasification. 2nd ed. Burlington, VT, USA, Gulf Professional Publ., 2008. 456 p.Копылов А.Ю. Технологии подготовки и переработки сернистого углеводородного сырья на основе экстракционных процессов: дис. докт. техн. наук. Казань, 2010. 396 с.Копылов А.Ю. Технологии подготовки и переработки сернистого углеводородного сырья на основе экстракционных процессов: дис. докт. техн. наук. Казань, 2010. 396 с.Ermolaev D.V., Daminov A.Z. Influence of the oxidizer on the formation and purification efficiency of acid gases produced during asphaltene gasification. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333, № 4. С. 215—223. http://www.izvestiya.tpu.ru/archive/article/download/3474/2697.Ermolaev D.V., Daminov A.Z. Influence of the oxidizer on the formation and purification efficiency of acid gases produced during asphaltene gasification. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333, № 4. С. 215—223. http://www.izvestiya.tpu.ru/archive/article/download/3474/2697.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.