VŠB - Technická univerzita Ostrava, Výzkumné energetické centrum

transcript

VŠB - Technická univerzita Ostrava, Výzkumné energetické VŠB - Technická univerzita Ostrava, Výzkumné energetické centrumcentrum

Přehled projektů energetického zplyňování Výzkumného

energetického centraVŠB TU Ostrava

Ing. Ivan Kržin, Ph.D.

Obsah prezentaceObsah prezentace

Zplyňování na VEC

Zplyňování v Belgii – stáž na UCL v Louvain la Neuve

Výzkumné energetické centrumVýzkumné energetické centrum

Působení VEC:• Zkušebna malých zdrojů

• Spalování tuhých paliv (fosilních i obnovitelných druhů)

• Zkoumání tepelných procesů (účinnost, emise,…)

• Projekty v oblasti energie

• Chemická laboratoř

• Analýza složek procesních plynů (PCDD-F, Clorine,…)

• Zplyňování biomasy (Zplyňovač VEC)

Nový jaderný zdroj pro energetiku, FT-TA/067 (MPO, 2004-2008) Zpřesnění metodiky stanovení emisních faktorů pro malé zdroje spalující tuhá paliva,

GP101/06/P262 (GAČR, 2006-2008) Kogenerace se zplyňováním biomasy, FT-TA2/061 (MPO, 2005-2009) Výzkum zařízení k ekologickému spalování směsných paliv se zaměřením na směs uhlí a

obnovitelných paliv z biomasy, FI-IM3/081 (MPO, 2006-2009) Progresivní technologie a systémy pro energetiku, 1M06059 (MŠMT, 2006-2009) Mechanická aktivace vápence, ME880 (MŠMT, 2006-2009) Kogenerovaná výroba elektrické energie a tepla zplyňováním biomasy, FT-TA3/122

(MPO, 2006-2010) BIGPOWER - Improvement of the S&T research capacity of TUBITAK-MRC IE in the fields of

Integrated Biomass Gasification with Power Technologies, 016392 (EU RP6, 2005-2008) Krbová kamna pro nízkoenergetické domy, (MPO, 2006-2009) VaV separačního parogenerátoru, FI-IM4/188 (MPO, 2007-2010) Emise POP a těžkých kovů z malých zdrojů a jejich emisní faktory, SP/1A2/116/07 (MPO, 2007-

Zplyňovač VECZplyňovač VEC

Další výzkum v oblasti zplyňováníDalší výzkum v oblasti zplyňování Zplyňování obohaceným vzduchem

21-100% O2 přidání vodní páry do zplyňovací komory

Předehřev vzduchu - 20-450°C paliva - 20-600°C

Úprava energoplynu Vysokoteplotní filtrace Katalytické „odstraňování“ dehtů

Výroba energie Spalovací motor pracující v režimu kogenerace

Kontrola zplyňování v malé jednotce nastavení poměru palivo/vzduch nastavení teploty v komoře

Doprava paliva kontrolovatelná kontinuální doprava paliva

Teplota vystupujícího plynu Vysokoteplotní plyn – snadné využití vysokoteplotní konverze dehtů Katalytická dekompozice dehtů

Zelená energie Možnost produkce tepla a el. energie z biomasy

Výhody zplyňovače VECVýhody zplyňovače VEC

Disertační práceDisertační práce

Kvalita plynu ze zplyňování Kvalita plynu ze zplyňování dřevadřeva

Projekt MEGAZOProjekt MEGAZO

Měření parametrů proudění vrstvou dřeva - experiment

Matematický model proudění

Studený reálný model zplyňovače

Srovnání CFD s Modelem zplyňovače

Návrh zplyňovače MEGAZO

Výroba MEGAZO

Preparing the test

Completing the equipment

Complete installation

Different orientation of the wood chips

y = 697,85x2 + 48,798x

y = 242,61x2 + 40,733x

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

Velocity of the air [m/s]

perpendicular

parallel

Pressure drop through a wood layer

Studený model zplyňovače

Primary Air

Secondary Air

MegazoMegazo

Symetrical plane B

Symetrical plane A

Peripheral nozzles

Central nozzle

Peripheral nozzle

Scale 1/4

3D view

Srovnání měření a CFDSrovnání měření a CFD

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.30

Vide Argex Bois

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.30

Vide Argex Bois

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.30

Vide Argex Bois

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.30

Vide Argex Bois

Měření na studeném modelu

Výsledky matematického modelu zplyňovače

Oblong conic design

Mass fractrion of the gas

Mass fraction of the gas

0.4 0.60.5

velocity in the air ratio 0.4 0.5 0.6nozzle m/s 8.2 10.2 12.2

central nozzle m/s 31.4 26.2 21.0

Different ratio between air flow through nozzles and the central tube

MegazoMegazo

Projekt GAZOPILEProjekt GAZOPILE

Popis zplyňovače MINICOGEN

Návrh a výroba odběrové aparatury (dehty, TZL)

Vývoj zařízení ke snížení kontcentrace:

dehtů

Přínosy disertační prácePřínosy disertační práce

Využití dřevoplynuVyužití dřevoplynu

Elektřina

[1] HASLER, P.; Nussbaumer T. Gas cleaning for IC engine applications from fixed bed biomass gasification, Biomass and Bioenergy, Vol. 16, (6) s. 385, 1999.[2] BOURGOIS, F. Osobní konzultace, fa Xylowatt s.a. Belgie.

koncentrace velikostmg/m3

N mg/m3N

m< 100 < 50 < 10 [1]

- [2] Spalovací motor < 10

TZLkoncentrace dehtů Literatura

MINICOGEN (100 kWt)

REGAL (700 kWt)

Zplyňovací reaktorZplyňovací reaktor

H214% CO

CO210%

Zplyňovač MINICOGENZplyňovač MINICOGEN

Zplyňovač

Usazovák

Cyklon

Pračka plynu

Granulový filtr Chladič

Fléra

Zásobník paliva

Šnekový dopravník

Zplyňovač MINICOGENZplyňovač MINICOGEN

Odběrová aparaturaOdběrová aparatura

Metody odběru

Gravimetrická

Tar Protocol

Odběrová aparaturaOdběrová aparatura

Vzorky filtrůVzorky filtrů

Degradace dehtůDegradace dehtů

Two stage gasifierTwo stage gasifier

DTU, Technical University of Denmark

Úprava zplyňovačeÚprava zplyňovačeMINICOGEN REGAL

Umístění měřicí aparatury - REGALUmístění měřicí aparatury - REGAL

REGALREGAL

Výsledky - REGALVýsledky - REGAL

12:38 12:52 13:03 13:13 13:26 13:36 13:55 14:06 14:16 14:27 14:43 14:53 15:03 16:39 16:50 17:02 17:34Reálný čas [hh:mm]

Tuhé částice Dehty

Režim 2 Režim 4Režim 3Režim 1

Srovnání výsledků - dehtySrovnání výsledků - dehty

MINICOGEN 770 mg/m3N

REGAL – upravený zplyňovač

– 60 mg/m3N

Odstraňování TZLOdstraňování TZL

Princip filtracePrincip filtrace

Odstraňování TZLOdstraňování TZL

Měření TZLMěření TZL

12:30:00 13:00:00 13:30:00 14:00:00 14:30:00 15:00:00 15:30:00

Reálný čas [hh:mm]

Vysokoteplotní filtr

předmg/m3N, pomg/m3

N = 97%

ZávěrZávěr

Kvalita plynu ze zplyňování dřeva

Změna konstrukce reaktoru - snížení koncentrace dehtů

(60 mg/m3N )

Vysokoteplotní filtr – snížení koncentrace TZL

(15 mg/m3N )

VŠB - Technická univerzita Ostrava, Výzkumné energetické centrum

Documents