Обзор современных технологий снижения содержания твердых частиц при газификации биомассы и смешанных отходов

Растущий мировой спрос на энергию и экологические проблемы ускорили переход к устойчивым технологиям преобразования отходов в энергию, таким как газификация. Газификация биомассы, твердых коммунальных отходов (ТКО) и топлива из отходов (RDF) представляет собой универсальный способ получения синтез-газа. Однако наличие примесей, прежде всего твердых частиц (PM), создает существенные эксплуатационные и экологические проблемы, ограничивающие непосредственное использование синтез-газа в высокоэффективной энергетике и химическом синтезе. Твердые частицы в образующемся синтез-газе происходят из сложной смеси непрореагировавших углеродсодержащих остатков, минеральной золы и конденсированных неорганических паров; они характеризуются значительной неоднородностью, определяемой главным образом составом исходного сырья и конкретным термодинамическим профилем конструкции реактора. В настоящем обзоре представлен всесторонний анализ технологий удаления твердых частиц для очистки генераторного газа, классифицированных по рабочей температуре на системы холодной, теплой и горячей очистки газа. Системы мокрой очистки, включая распылительные и трубчатые скрубберы Вентури, циклоны и мокрые электрофильтры, эффективно удаляют крупные твердые частицы (>5 мкм, эффективность до 99%), но сопровождаются потерями энергии и образованием сточных вод. Системы, работающие при средних и высоких температурах, такие как рукавные, песочные и зернистые фильтры, обеспечивают эффективность >99% для твердых частиц размером >0,5 мкм, однако подвержены засорению и ограничениям, связанным с перепадом давления. Технологии горячей очистки газа, включая керамические свечные фильтры и многослойные зернистые фильтры, сохраняют энтальпию синтез-газа и обеспечивают эффективность >99,9% при удалении субмикронных твердых частиц. Гибридные электростатические системы, объединяющие агломераторы, электрофильтры (ESP), рукавные фильтры и ввод сорбентов, дополнительно повышают эффективность удаления ультрадисперсных твердых частиц (<1 мкм) и кислых газов (HCl, SO2). В обзоре выявлены существующие ограничения и обозначены перспективные направления исследований для оптимизации эффективности удаления твердых частиц и повышения общей устойчивости систем газификации.