kaasutus

POLTTO
KAASUTUS 
KAASUTUS
POLTTO

Tämä on vanha ja saastuttava tekniikka, jota käytetään vain kotitalousjätteiden polttamiseen. Poltto tuottaa rajoitetun määrän lämpöä, jota käytetään yleensä kattiloiden lämmittämiseen höyryn tuottamiseksi höyryturbiinien käyttämiseksi rajoitetun määrän sähkön tuottamiseksi. Tätä tekniikkaa ei enää pidetä toteuttamiskelpoisena vaihtoehtona. Monia näistä vanhoista tiloista päivitetään kaasutuslaitoksiksi.

KAASUTUS 

Tämän uskotaan selvästi olevan tulevaisuuden tapa sekä tehokkuuden että ympäristön kannalta. Kaasutus on joustava ja puhdas energiateknologia, joka voi muuttaa erilaisia ​​raaka-aineita energiaksi ja auttaa vähentämään riippuvuutta hiilipohjaisista energialähteistä, mikä tarjoaa puhtaan vaihtoehtoisen sähkön, lannoitteiden, polttoaineiden ja muiden hyödyllisten sivutuotteiden lähteen. Kaasutus muuntaa melkein minkä tahansa materiaalin käyttökelpoiseksi ja tehokkaaksi kaasuksi (synkaasuksi). Synkaasuja voidaan käyttää sähkön tuottamiseen suoraan kaasuturbiinien kautta tai nestemäisten polttoaineiden, biopolttoaineiden, maakaasun korvikkeiden (SNG) tai vedyn tuottamiseen. Maailmassa toimii yli 140 kaasutuslaitosta. Näistä kasveista yhdeksäntoista sijaitsee Yhdysvalloissa. Maailmanlaajuisen kaasutuskapasiteetin ennustetaan kasvavan 70% vuoteen 2015 mennessä, 80% kasvusta tapahtuu Aasiassa. Kaasutusteknologiaa tuottavia yrityksiä on monia. Kaasuttamista on kahta päätyyppiä; Pyrolyysi ja plasmakaari.

KAASUTUS

Kaasutus on ympäristöystävällinen ratkaisu ympäristöongelmaan
. Maailman edessä on nopea energian kysynnän kasvu, jatkuvasti korkeat energian hinnat ja haaste vähentää sähköntuotannon ja valmistuksen hiilidioksidipäästöjä. Yksikään tekniikka tai resurssi ei pysty ratkaisemaan ongelmaa, mutta kaasutus voi olla osa ratkaisua yhdessä uusiutuvien energialähteiden, kuten tuulen ja energiatehokkuusohjelmien kanssa.
Kaasuttaminen voi parantaa Yhdysvaltojen ja maailman energiaportfoliota samalla kun se tuottaa vähemmän ilmapäästöjä, käyttää vähemmän vettä ja tuottaa vähemmän jätettä kuin useimmat perinteiset energiateknologiat. Käytetäänkö sähköntuotantoon, korvaavan maakaasun tuotantoon tai suuren määrän energiaintensiivisten tuotteiden tuotantoon, kaasuttamisella on merkittäviä ympäristöetuja verrattuna perinteisiin tekniikoihin.

Kaasuttaminen tarjoaa merkittäviä ympäristöhyötyjä

Kaasutuslaitokset tuottavat huomattavasti pienempiä määriä ilman epäpuhtauksia.
Kaasuttaminen voi vähentää jätteiden loppusijoituksen ympäristövaikutuksia, koska siinä voidaan käyttää jätetuotteita raaka-aineena, jolloin syntyy arvokkaita tuotteita materiaaleista, jotka muuten hävitetään jätteenä.
Kaasutuksen sivutuotteet ovat vaarattomia ja helposti myytäviä.
Kaasutuslaitokset käyttävät huomattavasti vähemmän vettä kuin perinteinen hiilipohjainen sähköntuotanto, ja ne voidaan suunnitella siten, että ne kierrättävät prosessivedensä jättämättä yhtään ympäristöön.
Hiilidioksidi (CO2) voidaan ottaa talteen teollisuuskaasutuslaitokselta käyttämällä kaupallisesti todistettuja tekniikoita. Itse asiassa Pohjois-Dakotan Great Plains -korvaavan maakaasun tuotantolaitos on vuodesta 2000 kerännyt saman määrän hiilidioksidia kuin 400 megawatin hiilivoimalaitos tuottaisi ja lähettänyt kyseisen hiilidioksidin putken kautta Kanadaan tehostetun öljyn talteenottoa varten.
Yhdysvaltojen energiaministeriön mukaan kaasutus on puhtain, tehokkain tapa tuottaa sähköä hiilestä ja edullisin vaihtoehto hiilidioksidin sieppaamiseksi sähköntuotannosta.

TALOUDELLISET EDUT
Kaasu voi kilpailla tehokkaasti kalliissa energiaympäristöissä energian ja tuotteiden tuottamiseksi.
Kaasuttamisella voidaan muuttaa halvemmasta raaka-aineesta, kuten lemmikkikookista ja hiilestä, erittäin arvokkaiksi tuotteiksi, kuten sähkö, korvaava maakaasu, polttoaineet, kemikaalit ja lannoitteet. Esimerkiksi kemianteollisuus voi kaasuttaa petkoksia tai korkean rikkipitoisuuden omaavaa kivihiiltä sen sijaan, että käytettäisiin kalliita maakaasuja, mikä vähentää sen käyttökustannuksia.
Vaikka kaasutusvoimalaitos on pääomaintensiivistä (kuten mikä tahansa erittäin suuri tuotantolaitos), sen käyttökustannukset ovat mahdollisesti alhaisemmat kuin perinteiset prosessit tai hiilipolttolaitokset, koska kaasutuslaitokset ovat tehokkaampia ja vaativat vähemmän taustapäästöjen hallintalaitteita. Jatkuvan tutkimus- ja kehitystyön ja kaupallisen käyttökokemuksen myötä näiden yksiköiden kustannukset laskevat edelleen.
Kaasutus tarjoaa laajan polttoainejoustavuuden. Kaasutuslaitos voi muuttaa kiinteän raaka-aineen sekoitusta tai käyttää kaasua tai nestemäistä raaka-ainetta - antaen sille enemmän vapautta sopeutua raaka-aineensa hintaan ja saatavuuteen.
Mahdollisuus tuottaa useita arvokkaita tuotteita samanaikaisesti (polygeneration) auttaa myös laitosta korvaamaan pääoman ja käyttökustannukset. Lisäksi pääasialliset kaasutuksen sivutuotteet (rikki ja kuona) ovat helposti myytävissä. Esimerkiksi rikkiä voidaan käyttää lannoitteena ja kuonaa voidaan käyttää tienpohjan rakentamisessa tai kattomateriaaleissa.
Huipputekninen kaasutusvoimalaitos, jossa on kaupallisesti saatavissa olevaa tekniikkaa, voi suorittaa hyötysuhteen välillä 38-41 prosenttia. Nyt edistyksellisen testauksen tekniikan parannukset lisäävät tehokkuutta huomattavasti korkeammalle tasolle.
Kaasutus voi lisätä kotimaisia ​​investointeja ja työpaikkoja teollisuudessa, jotka ovat viime aikoina olleet laskussa korkeiden energiakustannusten vuoksi.
Monet ennustavat, että hiilipohjaisia ​​voimalaitoksia ja muita tuotantolaitoksia tarvitaan hiilidioksidin talteenottoon ja varastointiin tai osallistumiseen hiilidioksidipäästöjen ja kaupan markkinoille. Tässä skenaariossa kaasutushankkeilla on kustannusetu perinteisiin tekniikoihin verrattuna. Vaikka hiilidioksidin talteenotto ja sitominen lisää kaikkien sähköntuotannon muotojen kustannuksia, IGCC-laitos pystyy sieppaamaan ja puristamaan hiilidioksidia puolikkaalla perinteisen jauhemaisen hiilitehtaan kustannuksista. Muilla kaasutuspohjaisilla vaihtoehdoilla, kuten moottoripolttoaineiden, kemikaalien, lannoitteiden tai vedyn tuotannolla, muutamia mainitakseni, hiilidioksidin talteenotto- ja puristuskustannukset ovat vielä alhaisemmat. Tämä tarjoaa merkittävän taloudellisen ja ympäristöhyödyn hiilirajoitetussa maailmassa. (Katso hiilidioksidin talteenotto- ja pakkauskustannukset.)
Kaasu voi korvata haihtuvan maakaasun polttoaineena tai raaka-aineena. Lue lisää.
Kaasuttamista käytetään ympäri maailmaa. Lue lisää käytännössä kaasutustaloudesta.

Kemikaalit ja lannoitteet
Sähköntuotanto kaasuttamalla
Korvaa maakaasu
Vety öljynjalostamiseen
GAASIFIOINTITEOLLISUUS
Kaasumisen tulevaisuus
Kemikaalit ja lannoitteet

Kemianteollisuudessa on käytetty nykyaikaista kaasuttamista 1950-luvulta lähtien. Kemianteollisuus käyttää tyypillisesti kaasuttamista metanolin sekä kemikaalien, kuten ammoniakin ja urean, tuottamiseksi, jotka muodostavat typpipohjaisten lannoitteiden perustan. Suurin osa maailmanlaajuisesti toimivista kaasutuslaitoksista tuottaa kemikaaleja ja lannoitteita. Ja koska maakaasun ja öljyn hinnat nousevat edelleen, kemianteollisuus kehittää ylimääräisiä hiilen kaasutuslaitoksia näiden kemiallisten perusrakenteiden tuottamiseksi.
Eastman Chemical Company auttoi edistämään hiilen kaasuttamistekniikan käyttöä kemikaalien tuotannossa Yhdysvaltojen Eastmanin hiili-kemikaalitehtaassa Kingsportissa, Tennessee, muuntaa Appalachien hiilet metanoli- ja asetyylikemikaaleiksi. Laitos aloitti toimintansa vuonna 1983, ja se on kaasuttanut noin 10 miljoonaa tonnia kivihiiltä 98–99 prosentin saatavuusvirran ollessa virranlähde.

Sähköntuotanto kaasuttamalla

Hiiltä voidaan käyttää raaka-aineena sähkön tuottamiseen kaasuttamisen avulla, jota yleisesti kutsutaan integroiduksi kaasutusyhdistetyksi sykkeeksi (IGCC). Tämä erityinen hiilestä to-power-tekniikka mahdollistaa hiilen käytön jatkamisen ilman korkeita ilmapäästöjä, jotka liittyvät perinteisiin hiilenpoltotekniikoihin. Kaasutusvoimalaitoksissa synteesikaasujen epäpuhtaudet poistetaan ennen synteesikaasun polttamista turbiineissa. Sitä vastoin tavanomaiset hiilen poltotekniikat vangitsevat epäpuhtaudet palamisen jälkeen, mikä vaatii huomattavasti suuremman määrän pakokaasun puhdistamista. Tämä lisää kustannuksia, vähentää luotettavuutta ja tuottaa suuria määriä rikkiä sisältäviä jätteitä, jotka on hävitettävä kaatopaikoille tai laguuneille.
Nykyään ympäri maailmaa toimii 15 kaasutuspohjaista voimalaitosta, jotka toimivat menestyksekkäästi. Yhdysvalloissa toimii kolme tällaista laitosta. Terre Haute'n, Indianan ja Tampan, Floridan tehtaat toimittavat perusvoiman sähkövoimaa, ja kolmas Delaware Cityssä Delaware toimittaa sähköä Valeron jalostamolle. (Katso maailman kaasutukseen perustuva energiantuotantokapasiteetti)

Korvaa maakaasu

Kaasuttamista voidaan käyttää myös korvaavan maakaasun (SNG) luomiseen hiilestä ja muista raaka-aineista, mikä täydentää Yhdysvaltain maakaasuvarantoja. Hiilipohjaiset synteesikaasut - pääasiassa hiilimonoksidi (CO) ja vety (H2) - voidaan muuttaa "metaanitus" -reaktiolla kannattavasti metaaniksi (CH4). Lähes identtinen tavanomaisen maakaasun kanssa, syntynyt SNG voidaan kuljettaa Yhdysvaltain maakaasuputkistojärjestelmässä ja käyttää sähkön tuotantoon, kemikaalien / lannoitteiden tuottamiseen tai koteja ja yrityksiä lämmittämään. SNG parantaa kotimaisen polttoaineen turvallisuutta syrjäyttämällä maahantuodun maakaasun, jota yleensä toimitetaan nesteytetyn maakaasun (LNG) muodossa.

Vety öljynjalostamiseen

Vetyä, joka on yksi synteesikaasun kahdesta pääkomponentista, käytetään öljynjalostusteollisuudessa epäpuhtauksien poistamiseen bensiinistä, dieselpolttoaineista ja suihkukonepolttoaineista tuottaen siten puhtaita polttoaineita, joita valtion ja liittovaltion puhtaan ilman säädökset vaativat. Vetyä käytetään myös raskaan raakaöljyn päivittämiseen. Historiallisesti jalostamot ovat käyttäneet maakaasua tämän vedyn tuottamiseen. Nyt maakaasun hintojen noustessa jalostamot etsivät vaihtoehtoisia raaka-aineita tarvittavan vedyn tuottamiseksi. Jalostamot voivat kaasuttaa vähäarvoisia jäännöksiä, kuten öljykoksia, asfaltteja, tervaa ja joitain öljyisiä jätteitä puhdistamisprosessista, tuottaakseen tarvittavan vedyn sekä voiman ja höyryn, jotka tarvitaan jalostamon johtamiseen.
Kuljetuspolttoaineet
Kaasuttamalla voidaan tuottaa kuljetuspolttoaineita öljyliekasta, hiilestä ja biomassasta. Lue lisää jokaisesta näistä tekniikoista.

GAASIFIOINTITEOLLISUUS

Kaasuttamista on käytetty luotettavasti kaupallisessa mittakaavassa yli 50 vuoden ajan kemianteollisuudessa, jalostamisessa ja lannoitteissa sekä sähköteollisuudessa yli 35 vuotta. Tällä hetkellä maailmanlaajuisesti toimii yli 340 kaasutuslaitosta - yli 820 kaasutinta.
Yhdeksäntoista näistä kaasutuslaitoksista sijaitsee Yhdysvalloissa. (Katso Yhdysvaltojen nykyiset kaasutuslaitokset).

Kaasumisen tulevaisuus

Maailmanlaajuisen kaasutuskapasiteetin ennustetaan kasvavan 70 prosenttia vuoteen 2015 mennessä, ja 80 prosenttia kasvusta tapahtuu Aasiassa. Tämän odotetun kasvun taustalla ovat kemian-, lannoite- ja hiili-nesteteollisuus Kiinassa, öljyhiekka Kanadassa, polygeneraatio (vety ja sähkö tai kemikaalit) ja korvaava maakaasu Yhdysvalloissa ja jalostus Euroopassa
. kaasutuksen käyttö kasvaa. Useita kaasutushankkeita on kehitteillä höyryn ja vedyn toimittamiseksi synteettisen raakaöljyn päivittämiseksi Kanadan öljyhiekkateollisuudessa. Lisäksi paperiteollisuus selvittää, kuinka kaasuttamista voidaan käyttää toimintansa tehostamiseksi ja jätevirtojen vähentämiseksi.
Useat tekijät lisäävät kasvavaa kiinnostusta kaasutukseen, mukaan lukien haihtuvat öljyn ja maakaasun hinnat, tiukemmat ympäristömääräykset ja kasvava yksimielisyys siitä, että hiilidioksidin hallintaa tarvitaan todennäköisesti sähköntuotannossa ja energiantuotannossa. (Katso Yhdysvaltojen energiahinnat).
Kiinan odotetaan saavuttavan nopeimman kaasutuksen kasvun maailmanlaajuisesti. Vuodesta 2004 lähtien Kiinassa on myönnetty lupa ja / tai rakennettu 29 uutta kaasutuslaitosta. Sitä vastoin uusia kaasutuslaitoksia ei ole aloitettu toiminnassa Yhdysvalloissa vuodesta 2002.
Kaasutusalan odotetaan kasvavan merkittävästi Yhdysvalloissa monista haasteista huolimatta, mukaan lukien kasvavat rakennuskustannukset ja epävarmuus politiikan kannustimista ja säännöksistä.

KULJETUSPolttoaineet

Kuljetuspolttoaineet öljyliekkoilta
Kanadan Albertassa sijaitsevan Albertan ”öljyhiekan” arvioidaan sisältävän yhtä paljon hyödynnettävissä olevaa öljyä (bitumin muodossa) kuin Saudi-Arabian valtavat öljykentät. Tämän raaka-aineen muuntaminen myyntituotteiksi vaatii kuitenkin öljyliekkojen louhinnan ja syntyvän bitumin jalostamisen kuljetuspolttoaineiksi. Kaivosprosessiin sisältyy valtavia määriä höyryä bitumin erottamiseksi hiekasta, ja puhdistusprosessi vaatii suuria määriä vetyä raakaöljyn päivittämiseksi lopputuotteiksi. Päivitysprosessin jäännöksiä ovat lemmikkikooksi, deasfaltoidut pohjat, tyhjiöjäännökset ja asfaltti / asfalteenit - kaikki sisältävät käyttämätöntä energiaa.
Öljyliekko-operaattorit ovat perinteisesti hyödyntäneet maakaasua kaivos-, parannus- ja jalostusprosesseissa tarvittavan höyryn ja vedyn tuottamiseksi. Useat operaattorit kuitenkin kaasuttavat pian lemmikkikooksin tarvittavan höyryn ja vedyn toimittamiseksi. Kaasuttaminen ei pelkästään syrjäytä kallista maakaasua raaka-aineena, vaan se myös mahdollistaa käyttökelpoisen energian uuttamisen siitä, mikä on muuten erittäin vähäarvoinen tuote (petcoke). Lisäksi kaivos- ja jalostusprosessista saatu musta vesi voidaan kierrättää kaasuttimiin märkäsyöttöjärjestelmän avulla vähentämällä makean veden käyttöä ja jäteveden käsittelykustannuksia. (Tämä ei ole merkityksetöntä, koska perinteiset öljyhiekkaoperaatiot kuluttavat suuria määriä vettä.)
Kuljetuspolttoaineet hiilen
kaasuttamisesta ovat perusta hiilen ja muiden kiinteiden raaka-aineiden ja maakaasun muuttamiselle kuljetuspolttoaineiksi, kuten bensiini, erittäin puhdas dieselpolttoaine, suihkukone polttoaineet, teollisuusbensiini ja synteettiset öljyt. Hiilen muuntamisessa moottoripolttoaineiksi kaasuttamisen avulla käytetään kahta peruspolkua. Ensimmäisessä synteesikaasu käy läpi ylimääräisen prosessin, Fischer-Tropsch (FT) -reaktion, sen muuntamiseksi nestemäiseksi öljytuotteeksi. FT-prosessi, jossa raaka-aineena oli kivihiili, keksittiin 1920-luvulla, Saksa käytti sitä toisen maailmansodan aikana, ja sitä on käytetty Etelä-Afrikassa 1950-luvulta lähtien. Nykyään sitä käytetään myös Malesiassa ja Lähi-idässä, ja sen lähtöaineena on maakaasu.
Toisessa prosessissa, ns. Metanolista bensiiniksi (MTG), synteesikaasut muunnetaan ensin metanoliksi (kaupallisesti käytetty menetelmä) ja metanoli muunnetaan bensiiniksi antamalla reagoida sen katalyyttikerroksen yli. Kaupallinen MTG-tehdas, joka toimi menestyksekkäästi 1980-luvulla ja 1990-luvun alkupuolella Uudessa-Seelannissa, ja tehtaita kehitetään edelleen Kiinassa, ja Yhdysvalloissa
biomassan
kaasuttamisessa käytettäviä kuljetuspolttoaineita käytetään myös perustana biomassan muuntamiseksi kuljetuspolttoaineiksi. Biomassa (kuten maatalouden jätteet, vaihtuva ruoho tai puujätteet) muunnetaan synteesikaasuksi kaasuttamalla. Synteesikaasu johdetaan sitten useiden omien katalyyttien läpi ja muutetaan kuljetuspolttoaineiksi, kuten selluloosa-etanoliksi tai biodieseliksi. Useita biomassasta nesteeksi kasveja on nyt kehitteillä.

PYROLYYS
hajoaminen korotetussa lämpötilassa ilman happea. Pyrolyysi tapahtuu tyypillisesti paineessa ja käyttölämpötiloissa yli 430 ° C (800 ° F). Sana on rajattu kreikkalaisista elementeistä pyr ”tuli” ja lyysis ”erottaviin”. Pyrolyysi on termolyysin erityistapaus, ja sitä käytetään yleisimmin orgaanisiin materiaaleihin. Puun pyrolyysi tai kaasutus, joka alkaa lämpötilassa 200–300 ° C (390–570 ° F) ja tapahtuu luonnossa esimerkiksi kasvillisuuden ollessa kosketuksessa laavan kanssa tulivuorenpurkauksissa. Orgaanisten aineiden pyrolyysi tuottaa yleensä kaasua ja nesteitä, jolloin kiinteä jäännös on rikkaampi hiilipitoisuuteen. Äärimmäistä pyrolyysiä, joka jättää lähinnä hiiltä jäännökseksi, kutsutaan hiiletykseksi.

PYROLYYSIN GAASIFIKOINTI

Pyrolyysikemian yksinkertaistettu kuvaus. 
Pyrolyysi on orgaanisen materiaalin lämpökemiallinen hajoaminen korotetuissa lämpötiloissa ilman happea. Pyrolyysi tapahtuu tyypillisesti paineessa ja käyttölämpötiloissa yli 430 ° C (800 ° F). Sana on rajattu kreikkalaisista elementeistä pyr ”tuli” ja lyysis ”erottaviin”.
Pyrolyysi on termolyysin erityistapaus, ja sitä käytetään yleisimmin orgaanisissa materiaaleissa, jolloin se on yksi hiiltymiseen liittyvistä prosesseista. Puun pyrolyysi, joka alkaa lämpötilasta 200–300 ° C (390–570 ° F), [1] esiintyy esimerkiksi tulipalossa tai kun kasvillisuus joutuu kosketukseen laavan kanssa tulivuorenpurkauksissa. Yleensä orgaanisten aineiden pyrolyysi tuottaa kaasua ja nestemäisiä tuotteita ja jättää kiinteän jäännöksen rikkaammaksi hiilipitoisuutena. Äärimmäistä pyrolyysiä, joka jättää lähinnä hiiltä jäännökseksi, kutsutaan hiiletykseksi.
Prosessia käytetään voimakkaasti kemianteollisuudessa esimerkiksi puuhiilen, aktiivihiilen, metanolin ja muiden kemikaalien tuottamiseksi, etyleenidikloridin muuttamiseksi vinyylikloridiksi PVC: n valmistamiseksi, koksin valmistamiseksi hiilestä, biomassan muuttamiseksi syngaasiksi, muuttaa jätteet turvallisesti kertakäyttöisiksi aineiksi ja muuntaa öljystä keskipainoiset hiilivedyt kevyemmiksi, kuten bensiiniksi. Näitä pyrolyysin erikoistuneita käyttötarkoituksia voidaan kutsua eri nimiksi, kuten kuiva tislaus, tuhoava tislaus tai krakkaus.
Pyrolyysillä on myös tärkeä rooli useissa keittoprosesseissa, kuten leivonnassa, paistamisessa, grillissä ja karamellisoinnissa. Ja se on kemiallisen analyysin työkalu, esimerkiksi massaspektrometriassa ja hiili-14-ajankohdassa. Itse asiassa monet tärkeät kemialliset aineet, kuten fosfori ja rikkihappo, saatiin ensin tällä menetelmällä. Pyrolyysin oletetaan tapahtuvan katageneesin aikana, jolloin haudattu orgaaninen aine muuttuu fossiilisiksi polttoaineiksi. Se on myös pyrografian perusta.
Muinaiset egyptiläiset käyttivät balsaamiprosessissaan aineiden seosta, mukaan lukien metanolia, jonka he saivat puun pyrolyysistä.
Pyrolyysi eroaa muista korkean lämpötilan prosesseista, kuten palamisesta ja hydrolyysistä, siinä, että siihen ei liity reaktioita hapen, veden tai muiden reagenssien kanssa. Käytännössä ei ole mahdollista saavuttaa täysin happitonta ilmakehää. Koska missä tahansa pyrolyysijärjestelmässä on läsnä happea, tapahtuu pieni määrä hapettumista.
Tätä termiä on käytetty myös orgaanisen materiaalin hajoamiseen ylikuumennetun veden tai höyryn läsnä ollessa (vesipitoinen pyrolyysi), esimerkiksi öljyn höyrykrakkauksessa.
Esiintyminen ja käyttö
Pyrolyysi on yleensä ensimmäinen kemiallinen reaktio, joka tapahtuu polttamalla monia kiinteitä orgaanisia polttoaineita, kuten puuta, kangasta ja paperia, yhdyskuntajätettä ja myös eräitä muoveja. Puun tulipalossa näkyvät liekit eivät johdu itse puun palamisesta, vaan pikemminkin sen pyrolyysissä vapautuneista kaasuista; höyryjen liekitön palaminen on sen jälkeisen kiinteän jäännöksen (hiilen) palamista. Siksi yleisten materiaalien, kuten puun, muovin ja vaatteiden, pyrolyysi on erittäin tärkeää paloturvallisuuden ja palontorjunnan kannalta.
Keittäminen
Pyrolyysi tapahtuu aina, kun ruoka altistetaan riittävän korkeille lämpötiloille kuivassa ympäristössä, kuten paahtaminen, paistaminen, paahtaminen, grilliminen jne.. Se on kemiallinen prosessi, joka muodostaa kullanruskean kuoren muodostumisen näillä menetelmillä valmistetuissa elintarvikkeissa. .
Normaalissa ruoanlaitossa tärkeimmät pyrolyysiin kärsivät ruokakomponentit ovat hiilihydraatit (mukaan lukien sokerit, tärkkelys ja kuitu) ja proteiinit. Rasvojen pyrolyysi vaatii paljon korkeamman lämpötilan, ja koska se tuottaa myrkyllisiä ja syttyviä tuotteita (kuten akroleiini), sitä yleensä vältetään normaalissa ruoanlaitossa. Sitä voi kuitenkin esiintyä, kun grillataan rasvaista lihaa kuumien hiilien päällä.
Vaikka ruoanlaitto tapahtuu yleensä ilmassa, lämpötilat ja ympäristöolosuhteet ovat sellaiset, että alkuperäisten aineiden tai niiden hajoamistuotteiden palaminen on vähäistä tai ei lainkaan. Erityisesti proteiinien ja hiilihydraattien pyrolyysi alkaa lämpötiloissa, jotka ovat paljon alhaisemmat kuin kiinteän jäännöksen syttymislämpötila, ja haihtuvat alituotteet ovat liian laimennettu ilmassa sytyttämään. (Flambé-astioissa liekki johtuu pääosin alkoholin palamisesta, kun taas kuori muodostuu pyrolyysillä kuten leivonnassa.)
Hiilihydraattien ja proteiinien pyrolyysi vaatii lämpötilat, jotka ovat huomattavasti yli 100 ° C (212 ° F), joten pyrolyysi tekee ei esiinny niin kauan kuin vapaata vettä on läsnä, esim. keitetyssä ruoassa - edes painekattilassa. Kuumennettaessa veden läsnä ollessa hiilihydraatit ja proteiinit kärsivät asteittaisesta hydrolyysistä kuin pyrolyysistä. Itse asiassa useimpien elintarvikkeiden tapauksessa pyrolyysi rajoittuu yleensä elintarvikkeiden ulkokerroksiin ja alkaa vasta sen jälkeen, kun nämä kerrokset ovat kuivuneet.
Elintarvikkeiden pyrolyysilämpötilat ovat kuitenkin alhaisempia kuin lipidien kiehumispiste, joten pyrolyysi tapahtuu paistettaessa kasviöljyssä tai mausteessa tai paahtaessaan lihaa omassa rasvassa.
Pyrolyysillä on myös tärkeä rooli ohramitee, kahvin ja paahdettujen pähkinöiden, kuten maapähkinöiden ja mantelien, tuotannossa. Koska nämä koostuvat pääosin kuivista materiaaleista, pyrolyysiprosessi ei rajoitu uloimpiin kerroksiin, vaan ulottuu koko materiaaliin. Kaikissa näissä tapauksissa pyrolyysi luo tai vapauttaa monia aineita, jotka vaikuttavat lopputuotteen makuun, väriin ja biologisiin ominaisuuksiin. Se voi myös tuhota joitain aineita, jotka ovat myrkyllisiä, mausta epämiellyttäviä tai aineita, jotka voivat vaikuttaa pilaantumiseen.
Sokerien kontrolloitu pyrolyysi, joka alkaa lämpötilassa 170 ° C (338 ° F), tuottaa karamellia, beigestä ruskeaan vesiliukoista tuotetta, jota käytetään laajalti makeisissa ja (karamellin värjäyksen muodossa) väriaineena virvoitusjuomille ja muille teollisuudelle ruokatuotteet.
Kiinteät jäännökset roiskuneiden ja roiskuneiden elintarvikkeiden pyrolyysistä aiheuttavat ruskeanmustan sulamisen, joka näkyy usein keittoastioissa, uunien yläosissa ja uunien sisäpinnoissa.

Puuhiilen
pyrolyysia on käytetty muinaisista ajoista lähtien puun muuntamiseksi puuhiileksi teollisessa mittakaavassa. Puun lisäksi prosessissa voidaan käyttää myös sahanpurua ja muita puujätteitä.
Puuhiiltä saadaan kuumentamalla puuta, kunnes sen täydellinen pyrolyysi (hiilenmuutos) tapahtuu, jättäen vain hiiltä ja epäorgaanista tuhkaa. Monissa osissa maailmaa hiiltä tuotetaan edelleen puoliteollisuudessa polttamalla kasa puuta, joka on pääosin peitetty mudalla tai tiilellä. Osa puun ja haihtuvien sivutuotteiden polttamisesta syntyvä lämpö pyrolyysoi loput kasaan. Rajoitettu hapen määrä estää myös puuhiiltä palamasta. Moderni vaihtoehto on lämmittää puuta ilmatiiviissä metallisäiliöissä, mikä on paljon vähemmän saastuttavaa ja mahdollistaa haihtuvien tuotteiden tiivistymisen.
Puun alkuperäinen verisuoninen rakenne ja poistuvien kaasujen luomat huokoset yhdistyvät kevyen ja huokoisen materiaalin tuottamiseksi. Aloittamalla tiheästä puumaisesta materiaalista, kuten pähkinänkuoreista tai persikkikivistä, saadaan aktiivihiileksi kutsuttu hiilen muoto, jolla on erityisen hienot huokoset (ja siten huomattavasti suurempi huokospinta-ala), jota käytetään adsorbenttina laajalle kemiallisten aineiden valikoima.
Keittopaloista aiheutuvien
jäännösten, uskotaan olevan avaintekijä Terra
Biochar parantaa maaperän rakennetta ja ekologiaa lisäämällä sen kykyä pitää lannoitteet ja vapauttaa ne hitaasti. Se sisältää luonnollisesti monia kasvien tarvittavia mikroravinteita, kuten seleeni. Se on myös turvallisempi kuin muut "luonnolliset" lannoitteet, kuten lannat tai jätevedet, koska se on desinfioitu korkeassa lämpötilassa, ja koska se vapauttaa ravintoaineitaan hitaasti, se vähentää huomattavasti vesipöytien saastumisriskiä.
Biokeriä harkitaan myös hiilen sitomisessa ilmaston lämpenemisen lieventämiseksi. Koska pyrolyysi polttaa haihtuvia kaasuja, biohiili vapauttaa vain vesihöyryä. Polttamalla haitalliset kaasut stabiilin muodon hiili voidaan eristää maahan, missä se pysyy tuhansien vuosien ajan.
Koksi
Pyrolyysi on käytetty laajamittaisesti kääntää kivihiiltä koksin metallurgia, erityisesti teräksenvalmistus. Koksi voidaan myös tuottaa öljynjalostuksessa jäljelle jääneestä kiinteästä jäännöksestä.
Nämä lähtöaineet sisältävät tyypillisesti vety-, typpi- tai happiatomeja yhdistettynä hiilen molekyyleihin, joiden molekyylipaino on keskipitkä tai korkea. Koksin valmistusprosessi tai koksausprosessi koostuu materiaalin kuumentamisesta suljetuissa astioissa erittäin korkeisiin lämpötiloihin (jopa 2 000 ° C tai 3 600 ° F), niin että nämä molekyylit hajoavat kevyemmiksi haihtuviksi aineiksi, jotka poistuvat astiasta, ja huokoinen, mutta kova jäännös, joka on enimmäkseen hiiltä ja epäorgaanista tuhkaa. Haihtuvien aineiden määrä vaihtelee lähtömateriaalin mukaan, mutta on tyypillisesti 25 - 30% painosta.
Hiilikuitu
Hiilikuitut ovat hiilikuidut, joita voidaan käyttää erittäin vahvojen lankojen ja tekstiilien valmistukseen. Hiilikuitutuotteita valmistetaan usein kehrämällä ja kutomalla haluttu esine sopivan polymeerin kuiduista ja pyrolyysoimalla sitten materiaali korkeassa lämpötilassa (1 500–3 000 ° C tai 2 730–5 430 ° F).
Ensimmäiset hiilikuitut valmistettiin raionista, mutta polyakryylinitriilistä on tullut yleisin lähtöaine
. Ensimmäisissä toimivissa sähkölampuissaan Joseph Wilson Swan ja Thomas Edison käyttivät hiilikuituja, jotka oli valmistettu vastaavasti puuvillalankojen pyrolyysillä.
Biopolttoaineiden
pyrolyysi on perustana useille menetelmille, joita kehitetään polttoaineen tuottamiseksi biomassasta, joihin voivat kuulua joko tarkoitukseen kasvatetut viljelykasvit tai muiden teollisuudenalojen biologiset jätteet.
Vaikka synteettistä dieselpolttoainetta ei voida vielä tuottaa suoraan orgaanisten materiaalien pyrolyysillä, on tapa tuottaa samanlainen neste (”bioöljy”), jota voidaan käyttää polttoaineena, sen jälkeen kun niistä on poistettu arvokkaat biokemikaalit, joita voidaan käyttää elintarvikelisäaineina tai lääkkeinä. Suurempi tehokkuus saavutetaan ns. Pikapyrolyysillä, jossa hienojakoinen raaka-aine kuumennetaan nopeasti lämpötilaan 350 - 500 ° C (660 - 930 ° F) alle 2 sekunnin ajan.
Kevyttä raakaöljyä muistuttavaa polttoöljyä voidaan myös tuottaa vedetöntä pyrolyysillä monenlaisista raaka-aineista, mukaan lukien sian- ja kalkkunakasvatuksen jätteet, prosessilla, jota kutsutaan termisen depolymerisaationa (joka voi kuitenkin sisältää muita reaktioita pyrolyysin lisäksi).
Muovijätteiden hävittäminen
Vedetöntä pyrolyysiä voidaan käyttää myös tuottamaan muovijätteistä dieselin kaltaista nestemäistä polttoainetta.
Prosessit
Monissa teollisissa sovelluksissa prosessi suoritetaan paineessa ja käyttölämpötiloissa yli 430 ° C (806 ° F). Esimerkiksi maatalouden jätteille tyypilliset lämpötilat ovat 450 - 550 ° C (840 - 1 000 ° F).
Tyhjöpyrolyysi Tyhjiäpyrolyysissä
orgaanista ainetta kuumennetaan tyhjössä kiehumispisteen alentamiseksi ja haitallisten kemiallisten reaktioiden välttämiseksi. Sitä käytetään orgaanisessa kemiassa synteettisenä työkaluna. Flash-vakuumitermolyysissä tai FVT: ssä substraatin viipymäaikaa työskentelylämpötilassa rajoitetaan niin paljon kuin mahdollista toissijaisten reaktioiden minimoimiseksi.
Biomassan pyrolyysiprosessit
Koska pyrolyysi on endoterminen, on ehdotettu erilaisia ​​menetelmiä lämmön tuottamiseksi reagoiville biomassahiukkasille:
osittainen palaminen ruiskuttamalla ilmaa. Tämä johtaa heikkolaatuisiin tuotteisiin.
Suora lämmönsiirto kuumalla kaasulla, mieluiten tuotekaasulla, joka lämmitetään ja kierrätetään. Ongelmana on tarjota tarpeeksi lämpöä kohtuullisilla kaasun virtausnopeuksilla.
Epäsuora lämmönsiirto vaihtopintojen (seinä, putket) kanssa. Hyvää lämmönsiirtoa on vaikea saavuttaa lämmönvaihtopinnan molemmilla puolilla.
Suora lämmönsiirto kiertävien kiinteiden aineiden kanssa: Kiinteät aineet siirtävät lämpöä polttimen ja pyrolyysireaktorin välillä. Tämä on tehokas, mutta monimutkainen tekniikka.
Flash-pyrolyysiä varten biomassa on jauhettava hienoiksi hiukkasiksi ja reagoivien hiukkasten pinnalle muodostuva eristävä hiilikerros on poistettava jatkuvasti. Seuraavia tekniikoita on ehdotettu biomassan pyrolyysille:
Kiinteitä kerroksia käytettiin perinteisessä hiilentuotannossa. Huono, hidas lämmönsiirto johti erittäin alhaisiin nestesaantoihin.
Augers: Tämä tekniikka on mukautettu Lurgi-prosessista hiilen kaasuttamiseen. Kuuma hiekka ja biomassahiukkaset syötetään ruuvin toiseen päähän. Ruuvi sekoittaa hiekan ja biomassan ja kuljettaa ne pitkin. Se antaa hyvän hallinnan biomassan viipymisajasta. Se ei laimenna pyrolyysituotteita kantajalla tai juoksevalla kaasulla. Hiekka täytyy kuitenkin lämmittää uudelleen erillisessä astiassa, ja mekaaninen luotettavuus on huolenaihe. Ei ole olemassa laajamittaista kaupallista toteutusta.
Ablaatioprosessit: Biomassan hiukkaset liikkuvat suurella nopeudella kuumaa metallipintaa vasten. Hiukkasten pinnalla muodostuvan hiilen ablaatio ylläpitää korkeaa lämmönsiirtonopeutta. Tämä voidaan saavuttaa käyttämällä metallin pintaa, joka pyörii suurella nopeudella biomassahiukkasten kerroksessa, mikä saattaa aiheuttaa mekaanisen luotettavuuden ongelmia, mutta estää tuotteiden kaiken laimentamisen. Vaihtoehtona hiukkaset voidaan suspendoida kantokaasuun ja viedä suurella nopeudella syklonin läpi, jonka seinä lämmitetään; tuotteet laimennetaan kantokaasulla. Kaikkien ablaatioprosessien kanssa yhteisenä ongelmana on, että mittakaavan muuttaminen on vaikeaa, koska seinämän pinnan suhde reaktorin tilavuuteen pienenee reaktorin koon kasvaessa. Ei ole olemassa laajamittaista kaupallista toteutusta.
Pyörivä kartio: Esilämmitetty kuuma hiekka ja biomassahiukkaset viedään pyörivään kartioon. Kartion pyörimisen takia hiekan ja biomassan seos kuljetetaan kartion pinnan yli keskipakoisvoiman avulla. Kuten muutkin matalissa kuljetuskerrosreaktoreissa, tarvitaan suhteellisen hienojakoisia hiukkasia hyvän nestesaannon saamiseksi. Ei ole olemassa laajamittaista kaupallista toteutusta.
Leijukerrokset: Biomassan hiukkaset johdetaan kuuman hiekan kerrokseen, joka on fluidisoitu kaasulla, joka on yleensä kierrätetty tuotekaasu. Suuri lämmönsiirtonopeus juoksevasta hiekasta johtaa biomassahiukkasten nopeaan kuumenemiseen. Hiekan hiukkasilla on jonkin verran ablaatiota hankaamalla, mutta se ei ole yhtä tehokas kuin ablaatioprosesseissa. Lämpö saadaan yleensä lämmönvaihdinputkista, joiden läpi kuuma palamiskaasu virtaa. Tuotteita on laimennettu jonkin verran, mikä vaikeuttaa lauhduttamista ja sitten bioöljysumun poistamista lauhduttimista poistuvasta kaasusta. Tätä prosessia ovat laajentaneet yritykset, kuten Dynamotive ja Agri-Therm. Suurimmat haasteet ovat bioöljyn laadun ja johdonmukaisuuden parantamisessa.
Kiertävät leijukerrokset: Biomassan hiukkaset johdetaan kiertävään leijukerrokseen kuumaa hiekkaa. Kaasu-, hiekka- ja biomassahiukkaset liikkuvat yhdessä, jolloin kuljetuskaasu on yleensä kierrätetty tuotekaasu, vaikka se voi olla myös polttokaasu. Hiekan korkeat lämmönsiirtonopeudet varmistavat biomassan hiukkasten nopean kuumenemisen ja ablaatio on voimakkaampaa kuin tavallisten leijukerrosten kanssa. Nopea erotin erottaa tuotekaasut ja höyryt hiekasta ja hiilihiukkasista. Hiekkapartikkelit lämmitetään uudelleen fluidisoidussa poltinastiassa ja kierrätetään reaktoriin. Vaikka tätä prosessia voidaan helposti skaalata, se on melko monimutkainen ja tuotteet ovat paljon laimennettuja, mikä vaikeuttaa huomattavasti nestemäisten tuotteiden talteenottoa.
Teolliset lähteet
Pyroloosin raaka-aineena voidaan käyttää monia orgaanisten aineiden lähteitä. Sopivaan kasvimateriaaliin kuuluvat: viherjätteet ,, sahanpuru, jätepuu, puumaiset rikkakasvit; ja maatalouden lähteet, mukaan lukien: pähkinänkuoret, oljet, puuvillan roskat, riisin rungot, vuoriruoho; ja siipikarjanhiekka, lypsylanta ja mahdollisesti muut lannat. Pyrolyysiä käytetään lämpökäsittelyn muodossa kotitalousjätteiden jätemäärien vähentämiseksi. Jotkut teollisuuden sivutuotteet ovat myös sopivia raaka-aineita, mukaan lukien paperiliete ja tislaajien vilja.
On myös mahdollista integroitua muihin prosesseihin, kuten mekaaniseen biologiseen käsittelyyn ja anaerobiseen pilkkomiseen.
Teollisuustuotteiden
synteesikaasua (syttyvän seoksen hiilimonoksidin ja vedyn): voidaan valmistaa riittäviä määriä sekä tarjota tarvittava energia pyrolyysin ja jotkut ylituotanto
kiinteän hiiltyneen aineksen, joita voidaan joko polttaa energian tai kierrätetään lannoitteena (biomassan pyrolyysissa) .
Palontorjunta 
Rakennusten tuhoisat tulipalot palavat usein rajoitetulla hapenjakelulla, mikä johtaa pyrolyysireaktioihin. Siksi pyrolyysireaktiomekanismit ja materiaalien pyrolyysiominaisuudet ovat tärkeitä palontorjuntatekniikassa passiivisen palonsuojauksen kannalta. Pyrolyyttinen hiili on myös tärkeä palontutkijoille välineenä palojen alkuperän ja syiden selvittämisessä.

PLASMA- tai PLASMA-ARC-GAASIFIOINTI
Jotkin kaasutusmuodot käyttävät plasmateknologiaa, joka tuottaa voimakasta lämpöä käynnistämään ja täydentämään kaasutusreaktioita. Plasmakaasuttamista tai plasmaavusteista kaasuttamista voidaan käyttää hiiltä sisältävien materiaalien muuntamiseksi synteesikaasuksi, jota voidaan käyttää energian ja muiden hyödyllisten tuotteiden, kuten kuljetuspolttoaineiden, tuottamiseen. Pyrkiessään vähentämään kiinteiden yhdyskuntajätteiden (mukaan lukien rakennus- ja purkujätteet) käsittelyn taloudellisia ja ympäristökustannuksia useat kaupungit tekevät yhteistyötä plasmakaasutusyritysten kanssa lähettääkseen jätteensä näihin laitoksiin. Yksi Japanin kaupunki kaasuttaa jätteensä energian tuottamiseksi. Lisäksi eri teollisuudenalat, jotka tuottavat vaarallisia jätteitä osana tuotantoprosessejaan (kuten kemianteollisuus ja jalostusteollisuus), tutkivat plasmakaasuttamista kustannustehokkaana keinona näiden jätevirtojen hallinnalle.
Plasma
Plasma on ionisoitu kaasu, joka muodostuu, kun sähköpurkaus kulkee kaasun läpi. Salaman aiheuttama salama on esimerkki luonnossa löydetystä plasmasta. Plasmapolttimet ja kaarit muuntavat sähköenergian voimakkaaseksi lämpö (lämpö) energiaksi. Plasmapolttimet ja -kaarit voivat tuottaa lämpötiloja jopa 10 000 Fahrenheit-astetta. Käytettäessä kaasutuslaitoksessa plasmapolttimet ja -kaarit tuottavat tämän voimakkaan lämmön, joka käynnistää ja täydentää kaasutusreaktioita ja voi jopa lisätä näiden reaktioiden nopeutta tehden kaasuttamisesta tehokkaampaa.
Plasmakaasutus Kaasuttimen
sisällä plasmapolttimen tai kaaren kuumat kaasut ovat kosketuksissa raaka-aineeseen, kuten kiinteä yhdyskuntajäte, auto-silppurijätteet, lääketieteellinen jäte, biomassa tai vaarallinen jäte, kuumentamalla se yli 3000 asteeseen Fahrenheit. Tämä äärimmäinen lämpö ylläpitää kaasutusreaktioita, jotka hajottavat raaka-aineen kemialliset sidokset ja muuttavat ne synteesikaasuksi (synkaasuksi). Syngaskaasu koostuu pääasiassa hiilimonoksidista ja vedystä - kemikaalien, lannoitteiden, korvaavan maakaasun ja nestemäisten kuljetuspolttoaineiden perusrakenneosista. Syngaasit voidaan myös lähettää kaasuturbiineihin tai mäntämoottoreihin sähkön tuottamiseksi tai polttaa tuottamaan höyryä höyryturbiinigeneraattorille.
Koska kaasuttimessa reagoiva raaka-aine muunnetaan niiden peruselementeiksi, jopa vaarallisista jätteistä tulee hyödyllisiä synteesikaasuja. Raaka-aineen epäorgaaniset materiaalit sulataan ja sulatetaan lasimaiseksi kuonaksi, joka ei ole vaarallinen ja jota voidaan käyttää monissa sovelluksissa, kuten tienpohjan rakentamisessa ja kattomateriaaleissa.
Kaupallinen käyttö
Plasmateknologiaa on käytetty yli 30 vuoden ajan useilla teollisuudenaloilla, mukaan lukien kemian- ja metalliteollisuus. Historiallisesti tämän tekniikan ensisijainen käyttö on ollut vaarallisten jätteiden hajottaminen ja tuhoaminen, samoin kuin tuhkan sulattaminen massapolttolaitoksista turvalliseksi, ei uuttuvaksi kuonaksi. Teknologian käyttö osana jäteenergia-alaa on paljon uudempi.
Tällä hetkellä Japanissa, Kanadassa ja Intiassa toimii plasmakaasutuslaitoksia. Esimerkiksi Japanin Utashinaissa sijaitseva laitos on ollut kaupallisessa toiminnassa vuodesta 2001, ja se kaasuttaa kiinteitä yhdyskuntajätteitä ja autojen murskausjätettä sähkön tuottamiseksi. Yhdysvalloissa on ehdotettu joukko plasmakaasutuslaitoksia.
Edut plasmakaasutusta
plasmakaasutusta tarjoaa useita tärkeitä etuja:
Se avaa suurimman määrän energiaa jätteistä
Raaka voidaan sekoittaa, kuten kiinteä yhdyskuntajäte, biomassa, renkaat, vaaralliset jätteet, ja auto murskausjätteistä
Se ei tuottaa metaania, voimakasta kasvihuonekaasua
Se ei ole polttamista, joten se ei tuota huuhtoutuvaa pohjatuhkaa tai lentotuhkaa.
Se vähentää jätteiden sijoittamisen tarvetta.
Se tuottaa synteesikaasua, joka voidaan polttaa kaasuturbiinissa tai edestakaisin tuottaa. sähköä tai jalostettuja edelleen kemikaaleiksi, lannoitteiksi tai kuljetuspolttoaineiksi - vähentäen siten uusintamateriaalien tarvetta tuottaa näitä tuotteita
Sillä on poikkeuksellisen alhaiset ympäristöpäästöt

Biomassan kaasutus
Biomassaan kuuluu laaja valikoima materiaaleja, mukaan lukien energiakasvit, kuten vuoriruoho ja kaikki maatalouden lähteet, kuten maissinkuoret, puupelletit, puutavara- ja puujätteet, pihajätteet, rakennus- ja purkujätteet sekä biologiset kiinteät aineet, kuten jätevesilietteet . Kaasutus auttaa palauttamaan näihin materiaaleihin lukittu energia ja voi muuttaa biomassan sähköksi ja tuotteiksi, kuten etanoliksi, metanoliksi, polttoaineiksi ja lannoitteiksi.
Biomassan kaasutuslaitokset eroavat jonkin verran laajamittaisista kaasutusprosesseista, joita tyypillisesti käytetään suurissa teollisuuslaitoksissa, kuten voimalaitoksissa, jalostamoissa ja kemiantehtaissa, vaikka erilaiset kaasutusmuodot voidaan helposti yhdistää.
Raaka-
ainebiomassalla on yleensä korkea kosteusprosentti, joka voi olla joissain tapauksissa 25% (painosta). Korkean kosteustason esiintyminen biomassassa alentaa lämpötilaa kaasuttimen sisällä, mikä sitten vähentää kaasuttimen hyötysuhdetta. Siksi monet biomassan kaasutusmenetelmät vaativat, että biomassa kuivataan kosteuspitoisuuden vähentämiseksi ennen syöttämistä kaasuttimeen. Tämä voi olla lisäetu, koska kosteus voidaan poistaa ja jalostaa suuriin määriin deionisoitua (tislattua) vettä. Puhdas vesi.
Ilmalla puhallettu kaasutus
Useimmat biomassan kaasutusjärjestelmät käyttävät ilmaa hapen sijasta kaasutusreaktioihin. Happea käyttävät kaasuttimet vaativat ilmanerotusyksikön kaasumaisen / nestemäisen hapen tuottamiseksi; tämä ei yleensä ole kustannustehokasta pienemmissä mittakaavoissa, joita käytetään biomassan kaasutuslaitoksissa. Ilmalla puhalletut kaasuttimet käyttävät ilman happea kaasutusreaktioihin.
Kasvien mittakaava
Biomassan kaasutuslaitokset ovat yleensä paljon pienempiä kuin tyypilliset hiili- tai öljykoksi-kaasutuslaitokset, joita käytetään energia-, kemian-, lannoite- ja jalostusteollisuudessa. Sellaisena ne ovat halvempaa rakentaa, ja niillä on pienempi laitoksen ”jalanjälki”. Vaikka suuri teollinen kaasutuslaitos voi viedä 150 hehtaaria maata ja prosessoida 2 500-15 000 tonnia raaka-ainetta päivässä (kuten hiili tai öljykoksi), pienet biomassalaitokset käsittelevät tyypillisesti 25-200 tonnia raaka-ainetta päivässä ja vievät vähemmän kuin 10 hehtaaria.
Biomassa
etanoliksi
Etanolin ja synteettisen dieselin valmistukseen voidaan käyttää biomassaa, kuten puupellettejä, piha- ja satojätteitä, ja ”energiakasveja”, kuten esimerkiksi vuorirohkaa ja sellu- ja paperitehtaiden jätteitä. Biomassa kaasutetaan ensin synteettisen kaasun (synkaasun) tuottamiseksi, ja sitten se muunnetaan katalyyttisten prosessien avulla näihin loppupään tuotteisiin.
Biomassasta tehoon
Biomassaa voidaan käyttää sähkön tuotantoon - joko sekoitettuna perinteisiin raaka-aineisiin, kuten hiileen, tai itse. Nuonin IGCC-tehdas Buggenumissa, Alankomaissa sekoittaa noin 30% biomassaa hiilen kanssa kaasutusprosessissaan energian tuottamiseksi.
Kustannusten leikkaaminen, energian lisääminen
Kunnat käyttävät vuosittain miljoonia dollareita keräämään ja hävittämään jätteitä, kuten pihajätteet (ruoholeikkeet ja lehdet) sekä rakennus- ja purkujätteet. Vaikka jotkut kunnat kompostoivat pihajätteitä, tämä vie erillisen keräyksen kaupungin toimesta, mikä on kustannus, jota monilla kaupungeilla ei ole varaa.
Pihajätteet sekä rakennus- ja purkujätteet voivat viedä arvokasta kaatopaikkatilaa lyhentämällä kaatopaikan käyttöikää. Monissa kaupungeissa on pula kaatopaikoista. Kaasuttamisen myötä tämä materiaali ei ole enää jätettä, vaan lähtöaineena biomassan kaasuttimelle. Sen sijaan, että maksettaisiin jätteiden hävittämistä ja käsittelyä vuosien ajan kaatopaikalla, sen käyttö raaka-aineena vähentää hävittämiskustannuksia, kaatopaikkatilaa ja muuntaa jätteet energiaksi ja polttoaineiksi.
Biomassan kaasutuksen edut
Jätetuotteen muuttaminen arvokkaiksi energiaksi ja tuotteiksi
Vähentynyt kaatopaikkatilan tarve kiinteiden jätteiden hävittämiseksi
Kaatopaikoilla vähentyneet metaanipäästöt
pohjaveden pilaantumisen riski pienentynyt
Etanolin tuotanto muista kuin ruokatuotteista

JÄTTEEN GAASIFIOINTI

Energian heittäminen
Kaasu voi muuttaa normaalisti jätteiksi katsotut materiaalit energiaksi ja arvokkaiksi tuotteiksi. Pelkästään Yhdysvalloissa tuhansia tonneja potentiaalista energialähdettä kerätään ja heitetään pois joka viikko. Suurin osa jätteistä, jotka hävitämme koteistamme ja yrityksistämme päivittäin - kuten kierrätyskelvottomat muovit, rakennusjätteet, käytetyt renkaat, kotitalousjätteet ja jätevedet - sisältävät energiaa. Kaasutus voi muuntaa kaiken tämän jätteen energian sähköenergiaksi, korvata maakaasun, kemikaalit, kuljetuspolttoaineet ja lannoitteet.
Kaasutus ei ole polttamista
Kaasutus ei ole polttamista. Poltto on polttoaineiden polttamista happirikkaassa ympäristössä, jossa jätemateriaali polttaa ja tuottaa lämpöä ja hiilidioksidia yhdessä monien muiden epäpuhtauksien kanssa. Kaasutus on raaka-aineen muuntaminen yksinkertaisimmiksi molekyyleiksi - hiilimonoksidiksi, vedyksi ja metaaniksi, jolloin muodostuu synteesikaasu, jota voidaan sitten käyttää sähkön tuottamiseen tai arvokkaiden tuotteiden tuottamiseen.
JÄTE VARAT
250 miljoonaa tonnia / vuosi kiinteän yhdyskuntajätteen
Mukaan Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston vuosittain amerikkalaiset tuottaa noin 250 miljoonaa tonnia kiinteää yhdyskuntajätettä (MSW) - noin 4,5 kiloa per henkilö per päivä. Tämä MSW sisältää laajan valikoiman jätteitä, mukaan lukien keittiö- ja pihajätteet, elektroniikan, hehkulamput, muovit, käytetyt renkaat ja vanhan maalin. Huolimatta kierrätyksen ja energian talteenoton huomattavasta lisääntymisestä, vain noin kolmasosa kokonaismassajätteestä saadaan talteen - jäljellä olevat kaksi kolmasosaa (tai 135 miljoonaa tonnia vuodessa) jätetään kaatopaikalle tai poltetaan. Luvut eivät sisällä jätevesien käsittelystä saatua 7,2 miljoonaa kuiva-ainetta tonnia biosolideja, joista suuri osa on myös kaatopaikoilla tai poltettu.
Kaupungit käyttävät miljoonia dollareita vuodessa kerätäkseen ja hävittääksesi kaatopaikoilla syntyviä jätteitä - tuhansia hehtaareja maata. Monet valtiot ovat kieltäneet polttolaitokset, ja useissa osavaltioissa, kuten New Yorkissa, New Jerseyssä, Massachusettsissa, Connecticutissa, Kaliforniassa ja Floridassa, on rajoitetusti kaatopaikkoja, jotka pakottavat heidät kuljettamaan MSW: n satoja mailia hävitettäväksi muissa osavaltioissa.
Hajoava MSW tuottaa arvokkaan maan kulutuksen lisäksi metaania, kasvihuonekaasua, ja uuttojätteet voivat myös olla uhka pohjavesille. Tämän jätteen sijoittamiselle kaatopaikalle on kuitenkin olemassa vaihtoehto - se voidaan muuttaa kaasuttamalla hyödyllisiksi tuotteiksi.
Miljardit
tonnit teollisuusjätettä vuosittain Yhdysvaltain teollisuuslaitokset hävittävät 7,6 miljardia tonnia kiinteää teollisuusjätettä vuodessa. Tähän jätteeseen kuuluvat muovit ja hartsit, kemikaalit, massa ja paperi. Lisäksi rakennusten, talojen, teiden ja siltojen rakentamisessa, kunnostamisessa ja purkamisessa syntyneet roskat lisäävät vielä 136 miljoonaa tonnia vuodessa. (lähde: US EPA)
Suuri osa tästä teollisuusjätteestä soveltuu myös kaasuttamiseen. Esimerkiksi rakennus- ja purkujätteet voidaan kaasuttaa energian ja tuotteiden tuottamiseksi. Kierrätyskelvottomat teolliset muovijätteet voidaan myös kaasuttaa.

JÄTTEEN GASIFIOINTIProsessi

Jätteistä energiaan ja arvokkaisiin tuotteisiin
Kaikki nämä jätteet sisältävät käyttämätöntä energiaa. Sen sijaan, että hävitettäisiin tämä energialähde, kaasutus voi muuttaa sen sähköksi ja muiksi arvokkaiksi tuotteiksi, kuten kemikaaleiksi, maakaasun korvaaviksi, kuljetuspolttoaineiksi ja lannoitteiksi. Keskimäärin jäteenergialaitokset, jotka käyttävät massapolttoa, voivat muuntaa yhden tonnin polttoaineen noin 550 kilowattituntia sähköä. Kaasutusteknologialla voidaan käyttää yksi tonni MSW: tä jopa 1000 kilowattitunnin sähkön tuottamiseen, mikä on paljon tehokkaampi ja puhtaampi tapa käyttää tätä energialähdettä. Teollisuusjätteet sisältävät myös suuren määrän käyttämätöntä energiaa. Esimerkiksi puurakennus- ja purkujätteiden energiasisältö on noin 8 000 Btu / lb ja noin 10 000 Btu / lb kierrätyskelvottomille teollisuusmuoveille.
MSW: n kaasutus tapahtuu monien haasteiden kanssa. Koska MSW voi sisältää niin monenlaisia ​​materiaaleja, materiaalit on ehkä lajiteltava niiden esineiden poistamiseksi, joita ei voida helposti kaasuttaa tai jotka vahingoittavat kaasutuslaitteita. Lisäksi kaasutusjärjestelmä on ehkä suunniteltava käsittelemään useita erilaisia ​​materiaaleja, koska nämä materiaalit voidaan kaasuttaa eri nopeudella.
Lisäksi yksi tärkeä kaasuttamisen eduista on, että synteesikaasut voidaan puhdistaa epäpuhtauksista ennen sen käyttöä, eliminoimalla monen tyyppiset jälkikäteen tapahtuvat (palamisen jälkeiset) päästövalvontajärjestelmät, joita polttolaitokset vaativat. Jätteiden kaasuttamisessa käytettyihin tekniikoihin kuuluvat perinteiset kaasutusjärjestelmät sekä plasmakaarikaasutus. Olipa kyse tavanomaisesta kaasutuksesta tai plasmakaasuttamisesta, synteesikaasuja voidaan käyttää mäntämoottoreissa tai turbiineissa sähkön tuottamiseksi tai jatkokäsitellä korvaavan maakaasun, kemikaalien, lannoitteiden tai kuljetuspolttoaineiden, kuten etanolin, tuottamiseksi. Lue lisää kaasutustuotteista.
Kaasutus ei vähentä kierrätysastetta
Kaasutus ei kilpaile kierrätyksen kanssa. Itse asiassa se parantaa kierrätysohjelmia. Materiaalit voidaan ja pitäisi kierrättää ja säilyttämistä olisi rohkaistava. Monet materiaalit, kuten metallit ja lasi, on kuitenkin poistettava MSW-virrasta ennen sen syöttämistä kaasuttimeen. Kaasuttamista edeltävät raaka-aineiden prosessointijärjestelmät lisätään etukäteen metallien, lasin ja epäorgaanisten materiaalien erottamiseksi, mikä johtaa materiaalien parempaan kierrätykseen ja hyödyntämiseen. Lisäksi suurta määrää muoveja ei voida kierrättää tai kierrättää enää, ja muuten ne päätyisivät kaatopaikalle. Tällaiset muovit ovat erinomainen, korkeaenergiaraaka-aine kaasuttamiseen.
Lisäksi kaikkia kaupunkeja ei ole perustettu keräämään ja käsittelemään kierrätettyjä materiaaleja. Ja väestön kasvaessa syntyvän jätteen määrä kasvaa. Joten kierrätysasteen kasvaessa jätteen määrä kasvaa nopeammin. Kaikki tämä jäte edustaa menetettyä energiaa ja taloudellista arvoa - minkä kaasuttaminen voi kerätä.
TALOUDELLISET EDUT
Jätteiden kaasuttamisella on useita merkittäviä ympäristöhyötyjä:
Vähentää kaatopaikkatilan tarvetta
Vähentää metaanipäästöjä
Vähentää kaatopaikkojen pohjaveden saastumisriskiä
Poistaa käyttökelpoista energiaa jätteistä, joita voidaan käyttää arvokkaiden tuotteiden tuottamiseen
Parantaa olemassa olevaa kierrätystä ohjelmat
Vähentää näiden arvokkaiden tuotteiden valmistukseen tarvittavien uusintamateriaalien käyttöä.
Vähentää jätteiden kuljetuskustannuksia, joita ei enää tarvitse lähettää satoja maileja hävitettäväksi.
Vähentää fossiilisten polttoaineiden käyttöä


Lähetysaika: kesä-04-2020

Lähetä viestisi meille:

Kirjoita viestisi tähän ja lähetä se meille