Máquina gaseificação carvão

Tipos de máquinas de gaseificação de carvão

Máquinas de gaseificação de carvão são aparelhos que convertem substâncias carbonáceas sólidas (carvão, biomassa) em gás (gás de síntese) através de reações químicas em altas temperaturas. Seu objetivo é fornecer uma fonte de combustível alternativa limpa para várias aplicações, como geração de energia, aquecimento, produção de gás natural sintético e matéria-prima para indústrias químicas.

• Gaseificadores de leito fixo: Neste tipo de máquina, o carvão é colocado no topo de uma grelha, enquanto ar/oxigênio/vapor é injetado por baixo para iniciar uma reação de combustão que produz calor para gaseificar o carvão. A cinza restante então cai para ser removida do fundo. A posição da entrada da alimentação e da saída do gás é vertical. Este tipo tem designs simples, mas pode produzir gás de síntese de baixa qualidade com níveis mais altos de carvão e alcatrão.
• Gaseificadores de leito difuso: Também chamados de leito fluidizado borbulhante (FBG), eles usam um leito de partículas finas onde a matéria-prima de carvão é misturada com areia ou calcário em altas temperaturas, produzindo reações químicas que gaseificam o carvão em gás de síntese. Ar/oxigênio/vapor é injetado neste leito criando bolhas que impulsionam o material para cima. Sua principal vantagem é o controle de temperatura aprimorado e a conversão uniforme do carvão, resultando em gás de síntese de alta qualidade usado como matéria-prima para indústrias químicas, como produção de metanol/hidrogênio.
• Gaseificadores de fluxo arrastado: Nestes gaseificadores, o carvão em pó é misturado com oxigênio/vapor e alimentado em um reator de gaseificação de alta temperatura. O gaseificador opera em temperaturas muito altas (1200-1500 °C) e converte o carvão em gás de síntese em segundos. O gás de síntese é então resfriado e limpo. Eles produzem gás de síntese de alta qualidade adequado para a produção de combustível sintético, mas são mais caros de construir e operar em comparação com gaseificadores de leito fixo/FBG.
• Gaseificadores de leito móvel: Neste tipo, o carvão move-se para baixo através do gaseificador, enquanto os agentes gaseificantes (ar/oxigênio/vapor) movem-se para cima criando uma reação contracorrente. Esses híbridos combinam características de gaseificadores de leito fixo/móvel. Eles operam em temperaturas mais baixas do que os gaseificadores de fluxo arrastado, produzindo gás de síntese de qualidade média a alta usado para geração de energia ou como matéria-prima para síntese química.

Especificação e manutenção de máquinas de gaseificação de carvão

Estas são as especificações dos gaseificadores de carvão e seus requisitos de manutenção.

• Capacidade

  Descreve a quantidade de carvão do gaseificador que a máquina pode processar em um período, geralmente uma hora ou um dia. Essa quantidade pode variar de pequenas escalas, como 50 kg, a tamanhos industriais enormes, que podem chegar a 10 toneladas ou mais por mês. Os clientes devem escolher um gaseificador cuja capacidade corresponda ao suprimento de carvão e à produção de gás desejada.

• Tamanho da matéria-prima e teor de umidade

  Diferentes máquinas de gaseificação de carvão funcionam melhor com certos tipos de carvão e tamanhos de grãos. O nível de umidade precisa ser baixo, abaixo de uma porcentagem específica, para uma gaseificação eficiente. Manter o carvão no tamanho e nos níveis de umidade corretos ajuda o gaseificador a funcionar bem.

• Temperatura e pressão

  As máquinas de gaseificação mantêm a temperatura e pressão específicas dos gases para um funcionamento ideal. Operar em pressões e temperaturas ideais aprimora a conversão do carvão em gás, minimizando a formação de alcatrão.

• Gaseificador de tiragem forçada

  Em um gaseificador de tiragem forçada, o gás produzido flui para baixo. A alimentação de combustível está na parte superior, enquanto a área de oxidação está abaixo. Este tipo de gaseificador tem níveis mais baixos de alcatrão porque o gás passa por zonas quentes que queimam o alcatrão. É adequado para produzir gás limpo para motores e queimadores.

• Gaseificador de tiragem natural

  Este gaseificador funciona de forma oposta ao modelo de tiragem forçada. O gás flui para cima e a área de combustão está acima. Os gaseificadores de tiragem natural podem ter altos níveis de alcatrão. No entanto, eles são melhores no manuseio de combustível úmido.

• Controle de temperatura

  Uma máquina de gaseificação de carvão opera melhor dentro de uma faixa de temperatura específica. Os examinadores devem sempre monitorar e manter a temperatura do gaseificador. Níveis de temperatura inadequados podem causar danos ao gaseificador e levar à formação excessiva de alcatrão ou outros gases poluentes.

• Dispositivo de agitação

  É a manutenção e conservação da máquina de gaseificação de carvão de seu mecanismo de agitação essencial para uma gaseificação de carvão eficiente e uniforme. Este equipamento é projetado para agitar o carvão de forma constante e uniforme à medida que é processado em gás. Com o tempo, o desgaste pode afetar esse mecanismo, por isso é necessária uma inspeção frequente para garantir que ele ainda esteja funcionando bem.

Cenários de aplicação

A máquina de gaseificação de carvão é amplamente utilizada em diferentes aplicações industriais. Aqui estão alguns cenários comuns de aplicação para o uso de uma máquina de gaseificação de carvão.

• Geração de energia

A máquina de gaseificação de carvão desempenha um papel crucial na geração de eletricidade. Ela converte carvão em gás para alimentar motores a gás, turbinas a gás ou usinas de energia de ciclo combinado. As usinas de energia então usam essas tecnologias para produzir eletricidade, que serve como uma fonte de energia confiável para residências, indústrias e outros setores.

• Calor industrial

Indústrias como fabricantes de aço, cimento e vidro que precisam de calor de alta temperatura para processos de produção utilizam a máquina de gaseificação de carvão para transformar carvão em gás. O gás produzido serve como uma fonte de calor econômica e eficaz para essas operações industriais, ajudando a atender às suas necessidades de aquecimento.

• Gás natural sintético

A máquina de gaseificação de carvão pode converter carvão em gás natural sintético (GNS), que serve como um substituto para o gás natural convencional. O GNS tem o potencial de ser injetado nas redes de distribuição de gás natural existentes ou utilizado como uma fonte de combustível independente, respondendo assim às demandas de energia e diversificando o fornecimento de combustível.

• Produção de amônia

A gaseificação do carvão serve como um método para produzir amônia. A amônia produzida através desse processo encontra aplicação na fabricação de fertilizantes, produtos químicos e outros produtos relacionados. Isso destaca a importância da gaseificação do carvão na produção de amônia e sua contribuição para várias indústrias que dependem de materiais à base de amônia.

• Produção de hidrogênio

A gaseificação do carvão é um dos processos utilizados para gerar hidrogênio. O hidrogênio produzido através da gaseificação do carvão pode ser empregado em inúmeras aplicações, englobando a criação de combustíveis limpos, refinarias, fabricação de produtos químicos e potencial utilização em sistemas de energia de hidrogênio. Isso demonstra a versatilidade da gaseificação do carvão no fornecimento de hidrogênio como matéria-prima vital para diversos setores industriais.

Como escolher máquinas de gaseificação de carvão

Existem muitos tipos e aplicações de gaseificadores de carvão. Ao escolher um gaseificador, o comprador deve considerar recursos como o tipo de carvão, o gás de produto, as pressões operacionais, o projeto do reator, o pré-tratamento da matéria-prima, os equipamentos a jusante e a integração.

Em primeiro lugar, o tipo de carvão deve corresponder à matéria-prima de entrada. Alguns gaseificadores exigem uma forma seca e fina de carvão. Portanto, os clientes podem precisar instalar equipamentos de processamento a montante, como um sistema de secagem, moinho de moagem e instalação de transporte pneumático, para obter a forma de carvão desejada para o gaseificador. Além disso, o gás de produto deve ser adequado à aplicação do cliente. Por exemplo, um cliente industrial que procura gás de síntese rico em hidrogênio não comprará um gaseificador que produz metano.

O projeto do reator de gaseificação de carvão também afetará como as indústrias escolherão seu gaseificador. Algumas indústrias preferem gaseificadores com uma configuração simplificada, como o gaseificador de tiragem natural. No entanto, o gaseificador de tiragem forçada é mais preferível quando ar ou água é o agente oxidante, pois produz menos alcatrão. Em contraste, o gaseificador de fluxo arrastado funciona melhor para indústrias que desejam um gaseificador de alto rendimento. Os compradores devem saber a eficiência de cada gaseificador, o tempo de reação, a extração de subprodutos e a adequação para diferentes tipos de carvão.

A pressão operacional do gaseificador também afeta a seleção. A pressão afeta a velocidade da reação, o rendimento do gás e a quantidade de subprodutos. Geralmente, pressões altas aumentam o rendimento do gás de produto, mas pressões mais altas exigem equipamentos mais caros e mais energia para mantê-los. Ao observar a pressão operacional, os compradores também devem considerar a temperatura e a eficiência do gaseificador em diferentes pressões.

Alguns gaseificadores de carvão têm opções de pré-tratamento embutidas, como secagem e trituração, enquanto outros não. Isso também afeta como os compradores escolherão o gaseificador. Se o carvão não for adequado para alimentação direta, serão necessárias instalações de pré-tratamento.

Na maioria dos casos, a máquina de gaseificação de carvão não funciona sozinha. Existem sistemas de extração de subprodutos a jusante (como unidades de separação para amônia, fenol e outros subprodutos) e instalações de processamento de gás de síntese (como síntese de metanol, síntese de amônia, síntese de Fischer-Tropsch, etc.). A compatibilidade e a eficiência de um sistema completo determinarão o bom funcionamento de uma indústria. Portanto, os compradores devem verificar se o gaseificador de carvão se integra bem a qualquer unidade a jusante.

Finalmente, o custo do gaseificador de carvão e a quantidade de suporte e manutenção necessários também afetarão como o cliente escolherá o gaseificador de carvão.

FAQ

P1: Quais são as tendências nas tecnologias de gaseificação de carvão?

A1: A indústria de gaseificação de carvão está evoluindo. Entre as tendências mais notáveis na tecnologia de gaseificação de carvão está a busca por matérias-primas sustentáveis e o uso crescente de biocarvão. Além disso, o desenvolvimento na gaseificação em pequena escala está tornando possível a descentralização da gaseificação do carvão, aproximando assim a máquina de gaseificação de carvão da demanda.

P2: Quais são as barreiras para entrar no mercado de gaseificação de carvão?

A2: Uma das barreiras para entrar no mercado de gaseificação de carvão é a disponibilidade de financiamento. Projetos de gaseificação de carvão exigem muito financiamento e um longo período de gestação antes que o retorno do investimento seja realizado. Assim, apenas algumas empresas de grande porte ousam empreender projetos de gaseificação de carvão com certeza.

P3: Qual é a perspectiva futura do mercado de gaseificação de carvão?

A3: O futuro da tecnologia de gaseificação de carvão continua promissor, com pesquisas e desenvolvimento em andamento e financiamento amplo provavelmente tornando a gaseificação de carvão comercialmente atraente nos próximos anos.