Návrh využití plynu z pyrolyzní jednotky pro výrobu elektrické energie

Jaroslav Frantík

Doctoral thesis

Abstract:

Pyrolýzní proces likvidace odpadů, které není možné zpracovat jako recyklovatelnou surovinu, je jednou z vhodných technologií pro využití jejich energetického obsahu. Protože přímým výstupním produktem z pyrolýzního procesu jsou hořlavé látky jako horký plyn a pevný zbytek, jeví se spalování těchto produktů jako jeden z velmi vhodných kroků pro transformaci jejich energetického obsahu na elektrickou energii. Jelikož je účinnost celého procesu transformace energie pyrolýzním zpracováním poměrně nízká a brání svému rychlejšímu rozvoji, hledání možnosti pro zvýšení účinnosti této transformace je hlavním cílem předložené studie. Základní úvaha práce spočívá v tom, že by bylo vhodné využít vnitřního energetického potenciálu pyrolýzních plynů ještě v době, kdy nejsou zkondenzovány kapalné uhlovodíkové složky a spalováním transformovat jejich chemickou a tepelnou energii v co možná největší míře na energii elektrickou. Tento postup využití horkého plynu s obsahem nezkondenzovaných látek má řadu, zatím neřešených překážek, pro které se doposud nepoužívá. To ale není dostatečným důvodem, proč neuvažovat o záměru spalovat přímo výstupní plyny pyrolýzního procesu ještě před jejich ochlazením a získanou kinetickou energii spalin přeměnit v elektrickém generátoru na energii elektrickou. V práci jsou koncepčně rozebrány možnosti využití pyrolýzního plynu od výstupu z pyrolýzního procesu, přes všechny způsoby využití až po transformaci na elektrickou energii. Některé technické problémy spojeny s tímto procesem prozatím nebyly řešeny, je ovšem připravena běžná kogenerační jednotka, na které bude možné provést řadu zkoušek vedoucích k možnosti spalování horkého plynu. Cílovým řešením však tak stále zůstává spojení plynové případně i parní turbíny spolu s elektrickým generátorem a spalování ještě horkého plynu.

Abstract:

Pyrolysis as a process of liquidation of the waste that can´t be recycled into raw material represents one of the suitable technologies for utilization of waste energetic content. As the flammable materials, hot gases and the solid rests are the direct output product of pyrolysis it seems that burning of these products represents one of the very suitable steps in transformation of their energetic potential into electric power. As the efficiency of the whole energy transformation process through pyrolysis is relatively low, which avoids its faster development, the search after higher efficiency of this transformation is the goal of the presented theses. The basic idea of the theses is based on fact that it would be suitable to utilize internal energetic potential of pyrolysis gases when the liquid carbohydrate substances are not yet condensed and their chemical and thermal energy can be transformed with maximum effect into the electric power. This process of hot gases containing non-condensed substances however shows meanwhile a row of unsolved problems avoiding its utilization so far. This however is not the sufficient reason why not to consider to burn directly output gases of pyrolysis process before their cooling down and to transform their generated kinetic energy using the power generator into electric power. Some technical issues that are connected with this process have not been solved so far. However a row of tests can be done on conventional co-generation unit burning hot gas. The final goal is generation of electric power using gas and/or steam turbine connected with power generator and burning the hot gas.

Keywords

Pyrolýzní plyn, spalovací motor, elektrická energie.

Keywords

Pyrolysis gas, combustion engine, electric power.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 7. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 16. 10. 2015
• Supervisor: Dagmar Juchelková
• Reader: Vladimír Strakoš, Helena Raclavská, Emilia Hroncová

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Energetické stroje a zařízení