Способы получения и практического применения синтез-газа (обзор)

Способы получения и практического применения синтез-газа (обзор)

Автор: Жуйков А.В., Матюшенко А.И.

Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu

Статья в выпуске: 4 т.13, 2020 года.

Бесплатный доступ

В статье подробно рассмотрен процесс газификации топлива, протекающий внутри газогенератора при получении синтез-газа, приведены примеры промышленного применения синтез-газа, полученного из углей, как в России, так и за рубежом. Описаны различные виды газогенераторов. Проанализированы теплотворные характеристики синтез-газов, полученных из различных видов топлива и различными способами. Описан комбинированный цикл комплексной газификации биомассы BIGCC с приведенным примером эксергетического анализа. Освещена тема калорийности синтез-газа, полученного при термической деполимеризации органического топлива в отсутствие кислорода.

Еще

Газификация, синтез-газ, пиролиз, термохимическая конверсия, эксергия, эксергетический анализ

Короткий адрес: https://sciup.org/146281627

IDR: 146281627   |   DOI: 10.17516/1999-494X-0232

Список литературы Способы получения и практического применения синтез-газа (обзор)

  • Ziegler C., Morelli V., Fawibe O. Climate change and underserved communities, Physician Assistant Clinics, 2019, 4 (1), 203-216. Access: DOI: 10.1016/j.cpha.2018.08.008
  • Некрасов Н. Заменители нефтепрoдуктoв. М.: Госпланиздат, 1943. 60 с..
  • Медников А.С. Обзор технологий многоступенчатой газификации древесной биомассы, Теплоэнергетика, 2018, 8, 47-64.
  • Малолетнев А.С., Гюльмалиев А.М., Рябов Д.Ю. и др. Термодинамический анализ газификации угля Даурского месторождения. Химия твердого топлива, 2013, 1, 35-39.
  • Калечица И.В. Химические вещества из угля. М.: Химия, 1980. 616 с..
  • Wang Y., Liu Q. Production of syngas from steam gasification of three different ranks of coals and related reaction kinetics, Journal of the Energy Institute, 93 (2020), 533-541. Access:
  • DOI: 10.1016/j.joei.2019.06.011
  • Лямин В.Я. Газификация древесины. М.: Лесная промышленность, 1967. 262 с..
  • Кислов В.М., Глазов С.В., Червонная Н.А. и др. Газификация биомассы в режиме горения со сверхадиабатическим разогревом. Химия твердого топлива, 2008, 3, 9-14.
  • Wu R., Beutler J. Biomass char particle surface area and porosity dynamics during gasification. Fuel. 264 (2020) 116833. Access:
  • DOI: 10.1016/j.fuel.2019.116833
  • Кузнецов П.Н. Свойства бурых углей как сырья для технологической переработки. Химия твердого топлива, 2013, 6, 19-23.
  • Guan G. Clean coal technologies in Japan: A review. Chinese Journal of Chemical Engineering, 2017, 25 (6), 689-697.
  • DOI: 10.1016/j.cjche.2016.12.008
  • Конторович Б.В. Введение в теорию горения и газификация твердого топлива. М.: Металлургиздат, 1960. 360 с..
  • Кузнецов П.Н., Каменский Е.С., Кузнецова Л.И. и др. Влияние соединений кальция на процесс паровой газификации карбонизированных бурых углей. Химия твердого топлива, 2019, 1, 41-47.
  • Кулиш В.А., Брицкий Р.Е. О заменен угля на газ, полученный из угля на тепловых электростанциях. Уголь Украины, 2016, 1, 38-42.
  • Salam M.A., Ahmed K. et al. A review of hydrogen production via biomass gasification and its prospect in Bangladesh. International Journal of Hydrogen Energy, 2018, 43 (32), 14944-14973.
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.06.043
  • Щипко М.Л., Павлов В.П., Волова Т.Г., Кузнецов Б.Н. и др. Фундаментальные основы комплексной переработки углей КАТЭКа для получения энергии, синтез-газа и новых материалов с заданными свойствами: Монография - Новосибирск: СО РАН, 2005. 219 с. 5-7692-0759-0.
  • ISBN: 5769207590
  • Стрижакова Ю.А., Мовсум-заде Н.Ч., Авакян Т.А. и др. Оценка процесса газификации Ленинградских горючих сланцев. Химия твердого топлива, 2012, 4, 35-38.
  • Афанасьев В.В., Ковалев В.Г., Тарасов В.А., Алексеев С.Н. Исследование возможностей использования синтез-газа для стабилизации горения факела пылеугольных котлов. Вестник Чувашского университета, 2012, 3, 100-104.
  • Mallick D., Mahanta P., Moholkar V.S. Co-gasification of coal and biomass blends: Chemistry and engineering. Fuel, 2017, 204, 106-128.
  • DOI: 10.1016/j.fuel.2017.05.006
  • You S., Ok Y.S. et al. Towards practical application of gasification: a critical review from syngas and biochar perspectives. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2018, 48 (22-24), 1165-1213. 1165-1213.
  • DOI: 10.1080/10643389.2018.1518860
  • Донской И.Г., Кейко А.В., Козлов А.В. Расчет режимов слоевой газификации угля с помощью термодинамической модели с макрокинетическими ограничениями. Теплоэнергетика, 2013, 12, 56-61.
  • Баласанов А.В., Усачев А.Б., Комков А.А., Федоров А.Н., Дитятовский Л.И. Перспективы использования высокотемпературной газификации твердого топлива в шлаковом расплаве. Уголь, 2013, 10, 61-64.
  • Alharthi M.A., Khaliq A., Luqman M. Thermodynamic analysis of a gasifier-based coal-to-fuel cogeneration system. International Journal of Exergy, 2020, 31 (2), 186-215. Access:
  • DOI: 10.1504/IJEX.2020.105489
  • Кузнецов П.Н., Колесникова С.М., Белаш М.Ю. Влияние минеральных компонентов на реакционную способность буроугольных карбонизатов при паровой газификации. Химия твердого топлива, 2011, 2, 60-64.
  • Лебедев А.С., Симин Н.О., Юшкевич А.В. Работа камер сгорания ГТУ на продуктах газификации твердого топлива. Теплоэнергетика, 2010, 9, 73-79.
  • Dwivedi K.K., Karmakar M.K. et al. A brief review on hydrodynamic behaviour analysis of coal gasification in a circulating fluidized bed gasifier. International Journal of Heat and Technology, 2019, 37 (3), 792-802.
  • DOI: 10.18280/ijht.370316
  • Ноздренко Г.В., Щинников П.А., Боруш О.В., Григорьева О.К., Кузьмин А.Г. Комбинированное производство электро- и теплоэнергии, синтез-газа и водорода из угля. Энергобезопасность и энергосбережение, 2011, 1(37), 18-23.
  • Мухина Т.Н., Барабанов Н.Л., Бабаш С.Е. и др. Пиролиз углеводородного сырья. М.: Химия, 1987. 240 с..
  • Dhyania V., Bhaskar T.A comprehensive review on the pyrolysis of lignocellulosic biomass. Renewable Energy, 2018, 129, 695-716. Access:
  • DOI: 10.1016/j.renene.2017.04.035
  • Inayat M., Sulaiman S.A. et al. Effect of various blended fuels on syngas quality and performance in catalytic co-gasification: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2019, 105, 252-267.
  • DOI: 10.1016/j.rser.2019.01.059
  • Xiang Y., Cai L., Guan Y., Liu W. et al. Study on the biomass-based integrated gasification combined cycle with negative CO2 emissions under different temperatures and pressures. Energy, 2019, 179, 571-580. Access:
  • DOI: 10.1016/j.energy.2019.05.011
  • Исламов С.Р., Степанов С.Г. Глубокая переработка угля: введение в проблему выбора технологии. Уголь, 2007, 10(978), 55-58.
  • Степанов С.Г. Разработка автотермических технологий переработки угля. Автореф. дис. … докт. техн. наук. Красноярск, 2003. 40 с.
  • Исламов С.Р. Энергоэффективное использование бурых углей на основе концепции "Термококс". Автореф. дис. … докт. техн. наук. Красноярск, 2010. 40 с.
  • Морозов А.Б. Разработка автотермической технологии производства полукокса и активированного угля. Автореф. дис. … канд. техн. наук. Красноярск, 2003, 20 с.
  • Михалев И.О., Исламов C.Р. Энерготехнологическая переработка бурого угля Балахтинского месторождения: инновационный подход к энергоэффективности в регионе, Вестник СибГАУ, 2010, 5, 145-147.
  • Логинов Д.А., Исламов С.Р., Степанов С.Г., Кочетков В.Н. Получение сорбента из низкозольного бурого угля. Химия твердого топлива, 2016, 2, 46-50.
  • Латышев В.П., Мельник С.В., Казанцева Н.И., Шевченко Г.Г. Технология производства горючего газа из бурых углей в газогенераторе кипящего слоя. Химия и химическая технология, 2008, 51 (12), 77-79.
  • Чаван П., Датта С., Саха С., Саха Г., Шарма Т. Газификация в кипящем слое высокозольных углей Индии. Химия твердого топлива, 2012, 2, 40-46.
  • Юренева В.Н., Лебедева П.Д. Теплотехнический справочник. М.: Энергия, 1975. 744 с..
  • Беляев А.А. Газификация низкосортных топлив в фонтанирующем слое для производства электроэнергии. Химия твердого топлива, 2008, 6, 14-21.
  • Рыжков А.Ф., Богатова Т.Ф, Вальцев Н.В. и др. Разработка низкотемпературных реакторов термохимической конверсии для угольной энергетики. Теплоэнергетика, 2013, 12, 47-55.
  • Стариков А.П., Харитонов В.Г., Гордиенко А.И. Перспективы глубокой переработки углей России газификацией с получением продуктов высокой добавленной стоимости. Уголь, 2012, 3, 52-54.
  • Кузнецов П.Н., Колесникова С.М., Кузнецова Л.И., и др. Паровая газификация углей Монголии. Химия твердого топлива, 2015, 2, 24-30.
  • Донской И.Г., Козлов А.Н. Свищев Д.А. и др. Расчетное исследование эффективности ступенчатого процесса газификации влажной древесины. Теплоэнергетика, 2017, 4, 21-29.
  • Cabuk B., Duman, G. et al. Effect of fuel blend composition on hydrogen yield in co-gasification of coal and non-woody biomass. International Journal of hydrogen energy, 2020, 45, 3435-3443.
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.02.130
  • Kok M.V., Betul Yildirim B. Gasification kinetics of Thrace region coal by thermogravimetry analysis. Journal of Petroleum Science and Engineering, 188 (2020), 106869. Access:
  • DOI: 10.1016/j.petrol.2019.106869
  • Warda C., Goldsteinb H. et al. Making coal relevant for small scale applications: Modular gasification for syngas/engine CHP applications in challenging environments. Fuel, 267 (2020), 117303. Access:
  • DOI: 10.1016/j.fuel.2020.117303
  • Jeonga Y.S., Parkb K.B., Kim J.S. Hydrogen production from steam gasification of polyethylene using a twostage gasifier and active carbon. Applied Energy, 262 (2020), 114495. Access:
  • DOI: 10.1016/j.apenergy.2020.114495
  • Ольховский Г.Г. Газификация твердых топлив в мировой энергетике (Обзор), Теплоэнергетика, 2015, 7, 3-11.
  • Ge H., Zhang H., Guo W., Song T., Shen L. System simulation and experimental verification: Biomass-based integrated gasification combined cycle (BIGCC) coupling with chemical looping gasification (CLG) for power generation. Fuel, 2019, 241, 118-128. Access:
  • DOI: 10.1016/j.fuel.2018.11.091
  • Ordorica-Garcia G., Douglas P., Croiset E. et al.. Technoeconomic evaluation of IGCC power plants for CO2 avoidance. Energy Convers Manage, 2006, 47, 2250-2259. Access:
  • DOI: 10.1016/j.enconman.2005.11.020
  • Zanga G., Zhanga J., Jiab J., Lorac E.S., Ratner A. 2020. Life cycle assessment of power-generation systems based on biomass integrated gasification combined cycles. Renewable Energy, 2020, 149, 336-346. Access:
  • DOI: 10.1016/j.renene.2019.12.013
  • Ahmad F., Khaliq A., Idrees M. Energetic and Exergetic Analyses of Biomass Derived Syngas for Triple Cycle Power Generation. Distributed Generation & Alternative Energy Journal, 2017, 32: 4, 26-53. Access:
  • DOI: 10.1080/21563306.2017.11909734
  • Tana Y., Nookueab W., Lib H., Thorinb E., Yanab J. Property impacts on Carbon Capture and Storage (CCS) processes: A review. Energy Conversion and Management, 2016, 118, 204-222. Access:
  • DOI: 10.1016/j.enconman.2016.03.079
  • Yan L., Wang Z., Cao Y., He B. Comparative evaluation of two biomass direct-fired power plants with carbon capture and sequestration. Renewable Energy, 2020, 147 (1), 1188-1198. Access:
  • DOI: 10.1016/j.renene.2019.09.047
  • Garcia-Nunez J.A.M., Pelaez-Samaniego R. et al. Historical Developments of Pyrolysis Reactors: A Review. Energy Fuels, 2017, 31, 5751-5775..
  • DOI: 10.1021/acs.energyfuels.7b00641
  • SriBala G., Carstensen. H. et al. Measuring biomass fast pyrolysis kinetics: State of the art. WIREs Energy Environ. 2019. Access:
  • DOI: 10.1002/wene.326
  • Guo M., Song W. et al. Bioenergy and biofuels: History, status, and perspective. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, 42, 712-725. Access:
  • DOI: 10.1016/j.rser.2014.10.013
  • Рохман Б.Б. Топка с циркулирующим кипящим слоем для сжигания антрацитового штыба и термоконтактный пиролиз угля. Теплоэнергетика, 2007, 9, 40-45.
  • Yang Y., Brammer J.G. et al. Combined heat and power from the intermediate pyrolysis of biomass materials: performance, economics and environmental impact. Applied Energy, 2017, 191, 639-652. Access:
  • DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.02.004
  • Patel A., Agrawal B. et al. Pyrolysis of biomass for efficient extraction of biofuel. Energy Sources. Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. Access:
  • DOI: 10.1080/15567036.2019.1604875
  • Liu X.C., Cui P. et al. A review on co-pyrolysis of coal and oil shale to produce coke. Frontiers of Chemical Science and Engineering, 2019.
  • DOI: 10.1007/s11705-019-1850-z
  • Promdee K., Vitidsant T. Пиролиз биотоплива - императы цилиндрической - в реакторе с двухшнековым питателем. Теплоэнергетика, 2014, 8, 74-80.
  • Ramosa A., Monteiro E. et al. Numerical approaches and comprehensive models for gasification process: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019, 110, 188-206. Access:
  • DOI: 10.1016/j.rser.2019.04.048
  • Чирков В.Г. Мини-ТЭС на пиролизном топливе. Теплоэнергетика, 2007, 8, 35-39.
  • Reddy B.R., Vinu R. Feedstock Characterization for Pyrolysis and Gasification. 2018.
  • DOI: 10.1007/978-981-10-7335-9_1
  • Заворин А.С., Казаков А.В., Макеев А.А. Исследование процесса генерации газа в автономных энергетических установках. Теплотехника, 2010, 1, 74-78.
  • Tabakaeva R., Kanipaa I., Astafeva A. et al. Thermal enrichment of different types of biomass by low-temperature pyrolysis. Fuel, 2019, 245, 29-38. Access:
  • DOI: 10.1016/j.fuel.2019.02.049
  • Tabakaev R.B., Astafev A.V., Zavorin A.S. et al. Autothermal pyrolysis of biomass due to intrinsic thermal decomposition effects. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2018, 134 (2), 1045-1057..
  • DOI: 10.1007/s10973-018-7562-7
  • Tabakaev R., Shanenkov I., Kazakov A., Zavorin A. Thermal processing of biomass into high-calorific solid composite fuel. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2017, 12,. 94-102.
  • DOI: 10.1016/j.jaap.2017.02.016
  • Tabakaev R., Astafev A., Shanenkova Yu. et al. Thermal effects investigation during biomass slow pyrolysis in a fixed bed reactor. Biomass and Bioenergy, 2019, 126, 26-33.
  • DOI: 10.1016/j.biombioe.2019.05.010
  • Zavorin, A.S., Dolgikh, A.Y., Salomatov, V.V. et al. Heat engineering characteristics of coals of the Shive-Ovoos field of Mongolia as power-plant fuel. Bull. Tomsk Polytechnic University, 2014, 324 (4), 47-53.
  • Singh R. 2017. Principles and Applications of Environmental Biotechnology for a Sustainable Future. Springer-Verlag Singapore PTE LTD. Singapore. P. 487.
  • DOI: 10.1007/978-981-10-1866-4
  • Patel A., Agrawal B., Rawal B.R. Pyrolysis of biomass for efficient extraction of biofuel. Energy Sources. 2019. Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. Access:
  • DOI: 10.1080/15567036.2019.1604875
  • Gupta G. K., Gupta P.K, Mondal M.K., Experimental process parameters optimization and in-depth product characterizations for teak sawdust pyrolysis. Waste Management, 2019, 87, 499-511.
  • DOI: 10.1016/j.wasman.2019.02.035
  • Palamanit A., Khongphakdi P., Tirawanichakul Y., Phusunti N. Investigation of yields and qualities of pyrolysis products obtained from oil palm biomass using an agitated bed pyrolysis reactor. Biofuel Research Journal, 2019, 6 (4), 1065-1079.
  • DOI: 10.18331/BRJ2019.6.4.3
  • Saadi W., Rodríguez-Sanchez S., Ruiz B. et al. Pyrolysis technologies for pomegranate (Punica granatum L.) peel wastes. Prospects in the bioenergy sector. Renewable Energy, 2019, 136, 373-382.
  • DOI: 10.1016/j.renene.2019.01.017
  • Jager N., Conti R. et al. Thermo-catalytic reforming of woody biomass. Energy Fuels, 2016, 30, 10. Access:
  • DOI: 10.1021/acs.energyfuels.6b00911
  • Conti R., Jager N. et al. Thermocatalytic reforming of biomass waste streams. Energy Technol, 2017, 5 (1), 104-110.
  • DOI: 10.1002/ente.201600168
  • Moreno V.C., Iervolino G. et al. Techno-economic and environmental sustainability of biomass waste conversion based on thermocatalytic reforming. Waste Management, 2020, 101, 106-115.
  • DOI: 10.1016/j.wasman.2019.10.002
  • Falyushin P.L., Zhuravskii G.I. et al. Qualitative characteristics of the fuel gas obtained as a result of the thermochemical processing of plant biomass by the pyrolysis method. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2009, 82 (3), 442-447.
  • DOI: 10.1007/s10891-009-0207-8
  • Gupta S., Gupta G., Mondal M. Slow pyrolysis of chemically treated walnut shell for valuable products: Effect of process parameters and in-depth product analysis. Energy, 2019, 181, 665-676. Access:
  • DOI: 10.1016/j.energy.2019.05.214
  • Kongkasawan J., Nam H., Capareda S. Jatropha waste meal as an alternative energy source via pressurized pyrolysis: A study on temperature effects. energy, 2016, 113, 631-642. Access:
  • DOI: 10.1016/j.energy.2016.07.030
  • Capunitan J., Capareda S. Assessing the potential for biofuel production of corn stover pyrolysis using a pressurized batch reactor. fuel, 2012, 95, 563-572.
  • DOI: 10.1016/j.fuel.2011.12.029
  • Nyakuma B., Oladokun O. Biofuel characterization and pyrolysis kinetics of Acacia mangium. Chemistry & Chemical Technology, 2017, 11 (3), 392-396. Access:
  • DOI: 10.23939/chcht11.03.392
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp