Реактор пиролиза биомассы с вращающимся конусом и твёрдым теплоносителем

Функция и отличие

В этом семействе аппаратов биомассу смешивают с нагретым песком механически, используя вращающийся конус. Подвод тепла обеспечивает контакт биомассы с твёрдым теплоносителем; движение твёрдых частиц не требует газового псевдоожижения. Это не горелка с вращающимся конусом для распыления готовой жидкости и не ректификационная колонна с конусами. От абляционного семейства 619 этот объект отличает прежде всего перемешивание биомассы с нагретым песком, а не механически поддерживаемое прижатие к горячей поверхности.

Авторы Касимов и соавторы рассматривают разработку как способ уменьшить потребность в инертном газе и связанные с ним нагрузки на последующие аппараты. Их оценки «наиболее эффективного» теплообмена и упрощения установки сохранены как сравнительные мотивы разработки, а не как доказанное превосходство над любым другим реактором.

Потоки и две исторические конфигурации

На рис. 1.7 показаны биомасса, песок, конусный узел, вывод парогазовых продуктов на выделение жидкости и газа, а также отдельный контур угля и циркулирующего песка со сжиганием угля. Воздух относится к показанным контурам обогрева; по этой упрощённой схеме нельзя заключать, что окислитель смешивается с пиролизуемой биомассой внутри конуса. Разделение твёрдых продуктов и конденсационный тракт остаются частями установки даже при отказе от газа для псевдоожижения.

Для раннего образца во Флиссингене авторы описывают подачу биомассы и песка в нижнюю часть конуса, вращение до 600 об/мин и перемещение смеси вверх по стенке по спиральной траектории. После реактора парогазовая смесь проходит циклон, затем конденсатор с рециркуляцией жидкости. На рис. 1.8 приведена фотография раннего образца, не размерный чертёж.

Позднейший вариант Университета Твенте описан иначе: производительность до 20 кг/ч, песок поступает сверху и проходит через нижнее отверстие. Это другая конфигурация потока. Верхнюю подачу песка нельзя соединять с восходящей траекторией раннего образца и выдавать полученную комбинацию за один подтверждённый аппарат.

Границы размеров и эффективности

Историческая последовательность в книге начинается с предполагавшегося диаметра частиц менее 1 мм и заканчивается сообщением о достижении 10 мм после совершенствования смешивания и всей системы. Это не единый диапазон допустимых размеров для любого конусного реактора. Связь конкретного сырья, размера, влажности, расхода песка и выхода жидкости здесь не дана.

Высокая пропускная способность твёрдых частиц и короткое время пребывания паров названы качественными преимуществами. Численных данных для общего расчёта времени паров, энергии привода или масштабирования здесь нет. Указанные 20 кг/ч и 600 об/мин относятся к разным описанным конфигурациям и не образуют совместный проектный режим.

Связи и практический смысл

Общее устройство отдельного пиролизатора позволяет отдельно рассмотреть подвод тепла и границы масштабирования. Сравнение с реактором кипящего слоя: горячий твёрдый теплоноситель используется в обоих подходах, но перемешивание создаётся разными средствами. Отдельно рассматривается связь размера частицы с её прогревом.

Иные аппараты: 599, горелка с конусом для распыления пирожидкости; 145, ректификационная колонна с вращающимися конусами; 168, роторный перегонный аппарат. Совпадение геометрии не объединяет образование продуктов пиролиза, сжигание жидкости и разделение жидкой смеси. Контекст сравнения капитальных затрат — 602, не самостоятельное подтверждение стоимости описанных установок.

Практический вопрос при выборе этого подтипа — как обеспечить контакт биомассы с песком и согласовать движение твёрдых частиц с выводом паров. Сравнивать установки по одному слову «конус» или одной частоте вращения недостаточно.

599 · 602 · 619

Отдельный пиролизатор · Реактор кипящего слоя · Размер частицы и прогрев