Автотермическая конверсия природного газа и аллотермическая газификация жидких и твердых органических отходов ультраперегретым водяным паром

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые экспериментально продемонстрирована технология импульсно-детонационной пушки (ИДП) для газификации органических отходов ультраперегретым водяным паром (УПП). Проведены эксперименты по автотермической детонационной конверсии природного газа, а также по аллотермической газификации жидких (отработанного машинного масла) и твердых (древесных опилок) отходов продуктами детонации смеси природный газ – кислород при частоте детонационных импульсов f=1 Гц, обеспечивающей осредненную по времени среднемассовую температуру продуктов детонации в проточном реакторе на уровне 1200 К при среднем абсолютном давлении в реакторе на уровне 0,1 МПа. Показано, что технология ИДП может обеспечить полную (100%) конверсию природного газа в синтез-газ, содержащий H2 и СO с соотношением H2/CO≈1,25. При детонационной газификации жидких и твердых отходов суммарная объемная доля горючих газов (H2, СО и CH4) в получаемом синтез-газе составила 80 и 65 %(об.) с соотношениями H2/CO=0,8 и 0,5 соответственно. Сравнение составов синтез-газа, полученного в экспериментах с богатыми кислородными смесями природного газа без подачи отходов, а также с подачей жидких и твердых отходов, в одинаковых условиях при f=1 Гц показало, что состав синтез-газа, получаемого в детонационном конвертере отходов почти не зависит от типа сырья.

Об авторах

Сергей Михайлович Фролов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"

Автор, ответственный за переписку.
Email: smfrol@chph.ras.ru

(р. 1959) — доктор физико-математических наук, заведующий отделом, заведующий лабораторией Федерального исследовательского центра химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; профессор Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ"; ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991; 31 Kashirskoe Sh., Moscow 115409

Виктор Aлексеевич Сметанюк

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: smetanuk@chph.ras.ru

(р. 1978) — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Федерального исследовательского центра химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; старший научный сотрудник Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Ильяс Александрович Садыков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: ilsadykov@mail.ru

(р. 1993) — научный сотрудник

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Антон Сергеевич Силантьев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: silantevu@mail.ru

(р. 1982) — инженер-исследователь

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Виктор Серафимович Аксёнов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"

Email: v.aksenov@mail.ru

(р. 1952) — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Федерального исследовательского центра химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; доцент Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ"

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991; 31 Kashirskoe Sh., Moscow 115409

Игорь Олегович Шамшин

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: igor_shamshin@mail.ru

(р. 1975) — кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Федерального исследовательского центра химической физики им.  Н. Н. Семёнова Российской академии наук; старший научный сотрудник Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Констатин Алексеевич Авдеев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: kaavdeev@mail.ru

(р. 1971) — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Федор Сергеевич Фролов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук

Email: f.frolov@chph.ru

(р. 1981) — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Федерального исследовательского центра химической физики им.  Н. Н. Семёнова Российской академии наук; старший научный сотрудник Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук

Россия, 4 Kosygin Str., Moscow 119991

Список литературы

  1. Basu P. Biomass gasification and pyrolysis: Practical design and theory. — Burlington, NJ, USA: Elsevier, 2010.
  2. Bain R. L., Broer K. Gasification // Thermochemical processing of biomass: Conversion into fuels, chemicals and power / Ed. R. C. Brown. — 1st ed. — John Wiley & Sons, 2011. P. 47–77.
  3. Siwal S. S., Zhang Q., Sun C., Thakur S., Gupta V. K., Thakur V. K. Energy production from steam gasification processes and parameters that contemplate in biomass gasifier — a review // Bioresource Technol., 2020. Vol. 297. P. 122481.
  4. Frolov S. M. Organic waste gasification: A selective review // Fuels, 2021. Vol. 2. P. 556–651. doi: 10.3390/fuels2040033.
  5. Фролов С. М. Газификация органических отходов ультраперегретым водяным паром и диоксидом углерода // Горение и взрыв, 2021. Т. 14. № 3. С. 74–97. doi: 10.30826/CE21140308.
  6. Фролов С. М., Сметанюк В. А., Набатников С. А. Способ газификации угля в сильно перегретом водяном паре и устройство для его осуществления. Патент Российской Федерации на изобретение № 2683751 от 01.04.2019. Приоритет от 24.05.2018.
  7. Фролов С. М., Сметанюк В. А., Авдеев К. А., Набатников С. А. Способ получения сильно перегретого пара и устройство детонационного парогенератора (варианты). Патент РФ № 2686138 от 24.04.2019. Приоритет от 26.02.2018.
  8. Фролов С. М., Набатников С. А., Диесперов К. В., Ачильдиев Е. Р. Способ обеззараживания летучей золы, образующейся при сжигании отходов, и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2739241 от 22.12.2020 г. Приоритет от 11.06.2020 г.
  9. Фролов С. М., Сметанюк В. А., Сергеев С. С. Реактор для газификации отходов сильно перегретым водяным паром // Докл. Акад. наук, 2020. Т. 495. С. 71–76. doi: 10.31857/S2686953520060151.
  10. Фролов С. М., Аксенов В. С., Дубровский А. В., Зангиев А. Э., Иванов В. С., Медведев С. Н., Шамшин И. О. Хемиионизационная и акустическая диагностика рабочего процесса в непрерывно-детонационных и импульсно-детонационных камерах сгорания // Докл. Акад. наук, 2015. Т. 465. № 1. С. 62–67.
  11. Фролов С. М., Авдеев К. А. Набатников С. А., Сметанюк В. А., Шулаков К. Д. Импульсно-детонационный способ получения алкенов и алкинов и устройство для его реализации. Патент РФ № 2744454 от 09.03.2021 г. Приоритет от 18.12.2019 г.
  12. Frolov S. M., Basevich V. Ya., Aksenov V. S., Polikhov S. A. Optimization study of spray detonation initiation by electric discharge // Shock Waves, 2005. Vol. 14. P. 175–186.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).