Газификация углеродсодержащих отходов в плазмохимическом реакторе

Abstract

Представлены результаты термодинамических расчетов и экспериментов по плазменной газификации твердых углеродсодержащих отходов на примере медико-санитарных отходов, показавшие перспективность использования плазмохимической технологии переработки отходов с получением горючего газа и инертного минерального материала. Для термодинамических расчетов использовалась универсальная программа расчета многокомпонентных гетерогенных систем TERRA с базой термодинамических свойств около 3000 веществ в интервале температур 300-6000 К. Найдена оптимальная температура газификации отходов Т = 1600 К, при которой достигается максимальная концентрация синтез-газа 82,6 об. % (СO – 31,7, H2 – 50,9). Эксперименты проводились в оснащенном плазмотроном мощностью 70 кВт полу периодическом плазмохимическом реакторе производительностью по отходам до 30 кг/час. В процессе плазменно-воздушной газификации медико-санитарных отходов при 1600 К получены синтез-газ с концентрацией 71,1 об. % (H2 – 44,6, CO – 26,5) и твердый инертный остаток светло-серого цвета. Сравнение способов плазменной газификации и обычного сжигания отходов показывает более высокую энергоэффективность плазменной технологии. В результате плазменной газификации медико-санитарных отходов получается горючий газ с тепловой мощностью 430 МДж/ч, тогда как при их сжигании образуется инертный газ (CO2, H2O и N2) с физической теплотой 145 МДж/ч. Таким образом, полезная тепловая мощность продуктов плазменной газификации в три раза выше, чем при сжигании отходов. Сопоставление результатов эксперимента и расчетов показало их удовлетворительное согласие. Как в расчетах, так и в экспериментах вредных примесей в продуктах плазменной газификации отходов обнаружено не было.