Các quá trình diễn ra như đã nêu ở trên bao gồm: làm khô, nhiệt phân, đốt cháy và sinh khí. Các quá trình này được thể hiện trong bảng 1.4 các phản ứng hóa học và hình 2.8 dưới đây:
Vùng sinh khí
Hình 2.8 Sơ đồ phân bố các giai đoạn trong khí hóa.[4]
Các sản phẩm khí hóa có thể được diễn tả tổng quát bằng phương trình sau: (C6H10O5)n + O2→ CxHy + ClHmOn + CO + H2 + Q (nhiệt lượng)
Các phản ứng khí hóa diễn ra ở nhiệt độ khá cao trong môi trường ôxy thiếu từ không khí.
Thuyết minh nguyên lý công nghệ khí hóa: nguyên liệu bao gồm trấu, bột cưa, rơm rạ hay viên nguyên liệu được làm khô bằng phương pháp sấy thông thường, sau đó được đưa vào hệ thống khí hóa cùng với không khí bên ngoài. Tại hệ thống sẽ diễn ra 4 quá trình:[2]
- Làm khô: nguyên liệu Sinh khối (C, H, O) được gia nhiệt đủ để thoát hơi nước.
- Nhiệt phân: tại đây nguyên liệu được đốt cháy yếm khí, tạo ra lượng lớn than (C) và tro. Lượng nhiệt có thể lên tới 600oC. Ngoài ra sản phẩm quá trình này là khí và hơi. Tro sau quá trình này sẽ được đưa ra ngoài.
- Đốt cháy: lượng than còn lại cộng với lượng hỗn hợp khí được hóa trộn với không khí chứa oxy nhằm đốt cháy hỗn hợp C + CO + H2 + CO2 + H2O. sản phẩm đốt của quá trình này cũng chỉ là CO2 và H2O và một phần khí N2 (coi là tạp chất).
- Sinh khí: sản phẩm của quá trình đốt cháy (CO2, H2O) và than của quá trình nhiệt phân sẽ là nguyên liệu trong quá trình này. Thực hiện quy trình phản ứng hóa học tạo ra sản phẩm cháy có nhiệt lượng cao CO và H2:
CO2 + H2O + 2C → 3CO + H2
Sinh khí sau đó qua bộ lọc nhằm bỏ tạp chất N2, H2S, NH3. Sau đó làm nguội khí để đưa đi lưu trữ hoặc sử dụng. Nhiệt độ giảm từ 1500oC xuống 400oC.
Sau hệ thống khí hóa, khí được tạo thành được đem đi làm khô và chủ yếu lọc bỏ tạp chất như muội, tạp chất dạng rắn khỏi dòng khí. Lượng nhiệt của dòng khí nhiên liệu được dùng phát điện bằng cách đun nồi hơi tạp áp lực chạy tuabin phát điện. Lượng nhiệt này khá cao, nguồn ra là 400oC, nên được qua trao đổi nhiệt, hạ nhiệt độ xuống mức cần thiết. Tất cả các quá trình trên hoàn toàn tự động, được điều khiển qua hệ thống máy tính.
CHƯƠNG 3