Szacowanie wartości opałowej i ciepła spalania gazu syntezowego powstającego w procesie zgazowywania karbonizatu otrzymanego z osadów ściekowych

Jednym ze sposobów zagospodarowania osadów ściekowych może być ich zgazowywanie po wcześniejszej toryfikacji. W pracy przedstawiono wyniki symulacji procesu zgazowania karbonizatu uzyskanego podczas toryfikacji osadu ściekowego. Modelowanie procesu zgazowywania karbonizatu przeprowadzono w zakresie temperatury od 973 K do 1473 K, przy zastosowaniu powietrza jako czynnika zgazowującego. W każdej z temperatur przeprowadzono dziesięć symulacji, podczas których zmieniano wartość stosunku molowego tlenu do węgla (O/C). Uzyskane wyniki wykazały, że karbonizat otrzymany w procesie toryfikacji osadu ściekowego przez 60 min w temperaturze 533°K pozwolił na uzyskanie w temperaturze zgazowywania 973 K i przy stosunku molowym O/C=0,1 gazu syntezowego o największej wartości ciepła spalania (16,44 MJ/m3). Przeprowadzona analiza regresji wielokrotnej pozwoliła określić wpływ parametrów technologicznych (temperatura, stężenie czynnika zgazowującego) na uzyskane wartości ciepła spalania i wartości opałowej otrzymanego gazy syntezowego. Wykazano, że zmienną wpływającą w istotny sposób na proces zgazowania karbonizatu było stężenie czynnika zgazowującego, przy czym wraz z jego wzrostem następowało pogorszenie właściwości paliwowych gazu syntezowego. Parametrem technologicznym wpływającym nieistotnie na ten proces okazała się temperatura zgazowywania karbonizatu, ponieważ wraz z jej wzrostem nie odnotowano większych zmian w kaloryczności uzyskiwanego gazu syntezowego.

One of the methods of sewage sludge management may be its gasification with prior torrefaction. Simulation results of gasification of the carbonized sewage sludge obtained in the process of torrefaction were presented. Modeling of the carbonized sludge gasification process was performed in temperatures ranging from 973 K to 1473 K with air applied as a gasifying agent. Ten simulations were performed at each temperature, during which the molar ratio of oxygen to carbon (O/C) was varied. The results showed that the carbonized sludge obtained by torrefaction for 60 min at 533 K allowed for production of syngas with the highest heating value (16.44 MJ/m3) at gasification temperature of 973 K and the molar ratio O/C=0.1. Multiple regression analysis allowed for determination of statistical significance of technological parameters (temperature, concentration of gasifying agent) on both the lower heating value (LHV) and the higher heating value (HHV) of syngas produced. The obtained results demonstrated that a variable that significantly influenced the gasification process was the gasification agent concentration. With its increase, the fuel properties of syngas deteriorated. There were no more significant changes in calorific value of the obtained syngas with the increase in temperature, therefore temperature was the technological parameter considered to affect the process in a less significant manner.