Исследования процесса Высокотемпературной газификации органического сырья, выполненные с участием разработчиков технологии, позволили создать технологический агрегат, реактор-газификатор, позволяющий утилизировать (перерабатывать) сырьё широкого морфологического состава. Испытания, выполненные с применением газодизельного электроагрета, мощностью 200 кВт/ч, показали высокую экологическую чистоту топливного газа, как топлива – полностью отсутствуют выбросы сажи и углеводородов, значительно снижается содержание окиси углерода и окислов азота, ниже температура выпускных газов, по сравнению с аналогичными показателями с применением природного. Подаваемое сырье, как правило, имеет влажность 15 – 45%. Наличие паров влаги способствует повышению теплового выхода за счет термохимической конверсии – разложения воды на кислород и водород при взаимодействии с раскаленным углеродом.

Кроме того, поскольку основную часть горючего газа составляют водород и окись углерода, т.е. восстановительные газы, образование токсикантов не происходит. В случае образования кислых газов — H2S и HCl, они легко нейтрализуются сравнительно простыми методами.

Многотопливный реактор-газификатор представляет из себя герметичный аппарат, в котором все процессы идут под давлением близким к атмосферному, не превышающем 0,05 кг/см2. Реакционная камера аппарата футерована огнеупорными материалами. Рабочая температура в реакционной зоне 1300оС — 1500оС и более, при этом температура наружных поверхностей аппарата не превышает 50оС. Процессы газификации происходят при недостатке кислорода в стационарном слое твердого топлива, что позволяет использовать широкий фракционный состав твердых топлив, начиная от частиц с размерами от опилок до кусков длиною до 3000мм. Процесс термолиза идет за счет внутреннего тепла выделяемого при окислительных реакциях, а процесс образования горючих газовых составляющих – за счет поглощения тепла при восстановительных реакциях. Коэффициент полезного действия данного процесса составляет 85%.

Аппарат работает без выброса в атмосферу, в отличии от пиролизных установок. Входящими потоками являются: воздух, подаваемый в реакционную зону от воздуходувки и твердое топливо, подаваемое в приемный бункер аппарата через шлюзовой питатель. Исходящими потоками являются: газ, сгорающий в топочных устройствах или в цилиндрах поршневого двигателя электроагрегата, и зольный (минеральный) остаток, подлежащий удалению из камеры зольника. Для сравнения, в пиролизных устройствах на выходе образуется углеводородная «жижка», непригодная для применения в качестве топлива для двигателей, и пиролизный угольный остаток, совмещенный с зольным остатком.

Разжигается аппарат факелом пламени через люк розжига, как печь прямого горения, за счет естественной тяги трубы розжига. Время розжига составляет 15-30мин. После розжига аппарат может непрерывно работать длительное время при наличии в нем топлива и подачи воздуха в 2 реакционную зону. При прекращении подачи воздуха разогретый аппарат может находиться до 10 часов в горячем резерве, т.е. при возобновлении подачи воздуха возобновляется процесс генерации газа, не требуя повторного розжига.

Температура газа на выходе из реактора может достигать 500оС. При использовании газа в топочных устройствах охлаждение газа не требуется, физическое тепло газа добавляется к теплу от сгорания газа.

При использовании газа в поршневых двигателях его необходимо охлаждать до температуры, не превышающей 40оС, что происходит в теплообменных аппаратах, и очищать от не разложившихся летучих смолистых соединений, что происходит в специальных фильтрах.

Калорийность получаемого газа составляет 1100 – 1500ккал/м3 (4,6-6,3МДж/ м3).

Реактор и периферийное оборудование (площадка, склады) проектируется под конкретный морфологический состав сырья, это необходимо для оптимальной работы устройства. В частности, кроме особенностей внутренней конструкции реактора, в зависимости от сырья меняются размеры загрузочного окна и размеры самого реактора, меняется система выгрузки золы и т.д.

Топливо:

Топливом для реактора утилизаттора может служить практически любое углеродсодержащее сырье или отходы: угли, торф, навоз, помет, илы очистных сооружений, нефтешламы, биомасса, дерево, полимеры (пластмассы), подготовленные ТБО, покрышки и т.д. (включая биологические отходы).

Получение электроэнергии:

Охлажденный и очищенный силовой газ подается в поршневой двигатель электроагрегата. Для более стабильной работы поршневого двигателя рекомендуется использовать газодизельный цикл. Т.е. для его работы необходимо подавать запальную порцию дизельного топлива, которая составляет 5 — 10 % от расхода жидкого топлива на номинальном режиме работы поршневого электроагрегата. При этом 90 — 95% жидкого топлива замещается дешевым газовым, а также сохраняется возможность работы двигателя в обычном дизельном режиме. Теплотворности топливовоздушных смесей , пригодных к сжиганию из топливного газа и из жидкого топлива сопоставимы. Поэтому мощность не теряется, а выбросов NOх значительно меньше, так как снижаются максимальные локальные температуры процесса.

Средний расход дизельного топлива на номинальном режиме работы газодизельной установки составляет 1,5 – 2,0л на 100кВт. Возможна конвертация дизельного двигателя в газопоршневой двигатель, с принудительным искровым зажиганием, потребляющем 100% газовое топливо, в результате чего теряется способность двигателя работать на дизельном топливе. Перебои в выработке газа могут привести к остановке двигателя. Целесообразно сочетать газодизельные и газопоршневые электроагрегаты в одной электростанции для надежного и экономичного электрообеспечения.