Исследование воздушно-плазменной газификации биомассы по обращенной схеме

Актуальность работы.

Глобальный экономический рост и увеличение численности населения Земли приводит к обострению потребности в энергоресурсах и проблем загрязнения окружающей среды. Россия обладает одними из крупнейших запасов энергоресурсов в пересчете на душу населения, однако рост мировых цен на. энергоресурсы влечет за собой и рост цен на внутреннем рынке из-за глобализации экономики. Кроме того, дальнейшее увеличение техногенной нагрузки на биосферу, по мнению специалистов, способствует глобальному потеплению, у которого могут быть серьезные последствия. Энергетическое-использование ископаемых углеводородов приводит к росту концентрации углекислого газа в атмосфере, который является самым опасным парниковым газом. Еще одним техногенным источником углекислого газа являются пожары на свалках. Поэтому в настоящее время ведется изучение различных способов уменьшения выбросов углекислого газа в атмосферу Земли [1,2] и переработки отходов.

Перспективными способами снижения потребности в ископаемых энергоресурсах и техногенной нагрузки на биосферу является повышение эффективности использования первичной энергии (для топлив — энергии сгорания) и вовлечение в энергобаланс потребления отходов и возобновляемых источников энергии (таких как биомасса).

Самым эффективным промышленным способом преобразования первичной энергии в электричество является комбинированный парогазовый цикл. Этот процесс использует только газообразное топливо, поэтому для получения электроэнергии из твердых топлив их необходимо предварительно газифицировать, превратив в синтез-газ — смесь, состоящую в основном из водорода и монооксида углерода. Это позволяет увеличить эффективность использования первичной энергии твердых топлив по сравнению с процессом прямого сжигания с использованием парового цикла. Кроме того, получаемый при газификации синтез-газ может быть сырьем для производства жидких топлив, водорода и других веществ химико-технологического назначения.

Процессы газификации различают по способу подвода энергии на автотермический и аллотермический. В автотермическом процессе тепловая энергия для достижения необходимого температурного уровня поступает от сгорания части сырья, а в аллотермическом — подводится извне. В автотемическом процессе из-за низких температур и сжигания части топлива синтиез-газ загрезняется баластными примесями и вредными веществами, что снижает эффективность его дальнейшего использования. Применение низкотемпературной плазмы для аллотермической газификации позволяет получать чистый синтез-газ с пониженным содержанием примесей.

Наиболее эффективным устройством для получения низкотемпературной плазмы в промышленных масштабах являются плазмотроны переменного тока большой мощности, так как их системы питания позволяют избежать активных потерь при работе плазмотрона и могут быть собраны из стандартного оборудования. Кроме того, плазмотроны переменного тока просты в, изготовлении.

Переработка древесной, биомассы — наиболее перспективное направление развитияV технологий плазменной газификации, так как Россия обладает одними из самых крупных лесных ресурсов1 в пересчете на душу населения, а древесина является экологически чистым возобновляемым источником энергии и обладает низким содержанием неорганических составляющих.

Объект и предмет исследования'.

Объектами исследования диссертационной работы являются обобщенные схемы плазменных газификаторов, процесс плазменной газификации, экспериментальная установка и плазмотроны переменного* тока, использующиеся для плазменной газификации.

Предметом исследования диссертационной работы являются основные параметры плазменной газификации, организация подачи плазмы в плазменныйгазификатор, а также процессы теплообмена и параметры электрической дуги в разрядных каналах плазмотронов.

Цель работы.

Поиск наиболее эффективного способа подачи плазмы в плазменный газификатор.

Изучение влияния состава сырья на основные параметры плазменной газификации.

Теоретическое и экспериментальное исследование влияния параметров и вида плазмообразующего газа на процесс плазменной газификации биомассы.

Создание программы для расчета теплообмена в цилиндрических разрядных каналах плазмотронов переменного тока на режимах, оптимальных для плазменной" газификации биомассы, с целью оптимизации их конструкций.

Методы исследований.

Использовались методы теоретического анализа, расчетного и экспериментального моделирования. Применялась программа для расчета равновесного состава продуктов газификации и плазмы. Измерительное оборудование включало в себя: термоэлектрические преобразователи температуры, счетчики газа, ротаметры, датчики давления, времяпролетный масс-спектрометр, первичные датчики токов и напряжений.

Научная новизна.

Исследована проблема перспективности использования различных видов сырья для плазменной газификации. Эффективность получения электроэнергии. из сырья с использованием плазменной газификации увеличивается с ростом содержания водорода в сырье при постоянном содержании кислорода (если эффективность получения электрической энергии из синтез-газа выше 44%). Эффективность плазменной газификации увеличивается с ростом температуры процесса. Изучено влияние вида плазмообразующего газа и влажности древесной биомассы на основные параметры процесса плазменной газификации. Воздушная плазма, полученная в плазмотронах переменного тока, является наиболее перспективным окислителем для газификации древесной биомассы с влажностью 0−30%. При воздушноплазменной газификации удельные выходы химической и тепловой энергий линейно зависят от влажности древесной биомассы.

Созданапрограмма для расчета процессов теплообмена в цилиндрических разрядных каналах плазмотрона переменного тока в широком диапазоне параметров его работы, позволяющая оптимизировать режимы работы плазмотронов для плазменных газификаторов биомассы. Создана программа для оценки величины теплопотерь при течении воздушной плазмы в цилиндрических каналах плазмотронов переменного тока на режимах оптимальных для плазменной газификации биомассы. Программа дает завышенную оценку теплопотерь, ее точность уменьшается с увеличением среднемассовой температуры (расчетные значения КПД плазмотронов отличаются от экспериментальных на 1−10% в диапазоне удельного среднемассового вклада энергии в плазму —2−5 МДж/кг). Определены основные источники носителей электрического тока в воздушной плазме, определяющие проводимость столба дуги для плазмотронов переменного тока (используемых в процессе плазменной газификации биомассы), в диапазоне температур 2500−10 000 К. Потери энергии связанные с излучением не превышают ~1% от мощности, выделяющейся в дуге. Установлено, что при использовании воздуха в качестве плазмообразующего газа, вклад диссоциации кислорода в теплопроводность оказывает существенное влияние на результаты моделирования при удельном среднемассовом вкладе энергии в плазму более 4 МДж/кг. Экспериментальные данные удовлетворительно согласуются с расчетными оценками.

Проведено экспериментальное исследование газификации древесной биомассы с влажностью 20% воздушной плазмой. Использование воздушной плазмы вместо холодного воздуха позволяет увеличить эффективность (в -1,4−1,8 раз) и производительность (в -1,6−2,1 раза) газификатора. Достигнуты режимы, на которых с 1 кг древесины получено —13,5−14,8 МДж химической и —2,8−3,1 МДж тепловой энергии при энергозатратах —2,1−3,1 МДж/кг. Экспериментальные данные удовлетворительно согласуются с расчетными оценками.

Практическая ценность.

На основе теоретических исследований схем плазменной газификации разработаны рекомендации по организации подачи плазмы в газификатор. Выявлены наиболее перспективные виды, сырья для энергетики на основе г плазменной газификациии комбинированного цикла, даны общие рекомендации по выбору сырья. Получены результаты расчетного моделирования процесса плазменной газификации древесной биомассы различными окислителями. Показано, что для газификации древесной биомассы оптимальным окислителем является воздушная плазма. Создана программа для расчета теплообмена в цилиндрических разрядных каналах плазмотрона переменного тока на режимах оптимальных для плазменной газификации биомассы, которая позволяет выполнять оптимизацию их конструкций. Выполнено экспериментальное исследование воздушноплазменноЙ газификации древесной биомассы, результаты которого удовлетворительно согласуются с расчетными оценками. Полученные научные результаты могут быть использованы при создании промышленных установок для плазменной газификации древесной биомассы.

Личный вклад автора.

Участие в анализе эффективности использования энергии плазмы в процессе газификации для различных схем организации движения материальных потоков.

Расчеты основных параметров плазменной газификации в зависимости от параметров сырья и вида плазмообразующего газа и анализ результатов этих расчетов.

Участие в создании программы для расчета теплообмена в цилиндрических разрядных каналах плазмотронов переменного тока на режимах оптимальных для плазменной газификации биомассы, которая позволяет выполнять оптимизацию их конструкций.

Участие в проведении опытов по воздушноплазменноЙ газификации древесной биомассы. Обработка экспериментальных данных и анализ результатов эксперимента. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных значений.

Основные положения выносимые на защиту.

Обоснована перспективность воздушно плазменной газификации древесной биомассы для нужд энергетики в обращенном и комбинированном процессах газификации.

Созданы методики для оценки основных параметров плазменной газификации и для анализа экспериментальных данных.

Создана программа для оценки величины теплопотерь при течении воздушной плазмы в цилиндрических каналах плазмотронов переменного тока, которая позволяет выполнять оптимизацию их конструкций, в том числе на режимах оптимальных для плазменной газификации биомассы.

Определены основные источники носителей электрического тока в воздушной плазме, определяющие проводимость столба дуги для плазмотронов переменного тока (используемых в процессе плазменной газификации биомассы), в диапазоне температур 2500−10 000*К.

Результаты экспериментального исследования газификации древесины с влажностью 20% воздушной плазмой и согласованность этих результатов с расчетными значениями.

Апробация работы и научные публикации.

По материалам диссертации сделаны доклады на следующих конференциях:

1. The 34th IEEE International Conference on Plasma Science, June 17−22, 2007 2007, Albuquerque, New Mexico, USA (34-я Международная конференция науки о плазме на базе Института инженеров по электротехнике и электронике, 17−22 июня, 2007, Альбукерке, Нью-Мексико, США).

2. Всероссийская (с международным участием) конференция «Физика низкотемпературной плазмы — 2007», 24−28 июня 2007, г. Петрозаводск, Россия.

3. XXVIII International Conference on Phenomena in Ionized Gases, July 15−20, 2007, Prague, Czech Republic (28-я Международная конференция по явлениям в ионизованных газах, 15−20 июля, 2007, Прага, Чехия).

4. 10th High-Tech Plasma Processes Conference, July 7−11, 2008, Patras, Greece (10-я международная конференция по Высокотехнологичным плазменным процессам, 7−11 июля, 2008, Патры, Греческая Республика).

5. V Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии, 3−8 Сентября 2008, г. Иваново, Россия.

6. Всероссийская XII Школа молодых ученых «Актуальные проблемы физики», 23−27 ноября 2008, г. Звенигород, Россия.

7. Международная научно-техническая конференция по вопросам энергоэффективности «Энергоэффективность-2008», 6−8 октября 2008, г. Киев, Украина.

8. European Materials Research Society 2009 Spring Meeting, June 8−12, 2009, Strasbourg, France (Международная конференция Европейского общества по исследованиям материалов 2009 весенний съезд, 8−12 июня,.

2009, Страсбург, Франция).

9. 1 Ith High-Tech Plasma Processes Conference, from June 27 to July 2, 2010, Brussels, Belgium (11-я международная конференция по Высокотехнологичным плазменным процессам, с 27 июня по 2 июля,.

2010, Брюссель, Бельгия).

10. European Materials Research Society 2010 Fall Meeting, September 13−17,.

2010, Warsaw, Poland (Международная конференция Европейского общества по исследованиям материалов 2009 осенний съезд, 13−17 сентября, 2010, Варшава, Польша). 11. Международная научно-техническая конференция.

Энергоэффективность-2010″, 19−21 октября. 2010, г. Киев, Украина.

Публикации.

Основной материал диссертации опубликован в 15 работах: 11 статей, 8 из которых в рецензируемых изданиях, и 4 тезисов-докладов. Статьи, в рецензируемых изданиях:

1. Bratsev A.N., Glezin I.L., Kovsheclmikov V.B., Kumkova I.I., Kuznetsov V.A., Popov V.E., Shtengel S: V., Ufimtsev A.A. Experimental Research of Air Gasification of Waste. The first results / Proc. of XXVIII Intern. Conf. on Phenomena in Ionized Gases, July 15−20, 2007. Prague: Publ. by Institute of Plasma Physics AS CR, Czech Republic, 2007. — P. 1848−1851.

2. Bratsev A.N., Kuznetsov V.A., Popov V.E., Ufimtsev A.A., Shtengel S.V. Estimation of perspectivity of steam-plasma methane conversion // High temperature material processes. 2009. — Vol. 13. — № 2'. — P. 241−246.

3. Bratsev A.N., Kuznetsov V.A., Popov V.E., Rutberg A.Ph., Ufimtsev A.A., Shtengel S.V. Experimental development of methods on plasma, gasification of coal as the basis for creation of liquid fuel technology // High temperature material processes. 2009.-Vol. 13.-№ 2.-РГ 147−154.

4. Popov V.E., Bratsev A.N., Kuznetsov V.A., Shtengel S.V., Ufimtsev A.A. Plasma gasification of waste as a method' of energy saving // Journal, of Physics: Conference Series. 2011. — Vol. 275. — 12 015.

5. Rutberg Ph.G., Kuznetsov V.A., Bratsev A.N., Popov V.E., Shtengel' S.V., Ufimtsev A.A. Use of carbon dioxide in the chemical synthesis technologies, plasma gasification and carbon production // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2011. — Vol. 19 — 12 003.

6. Bratsev A.N., Kumkova I.I., Kuznetsov V.A., Popov V.E., Shtengel1 S.V., Ufimtsev A.A. Air plasma gasification of RDF as a prospective method for reduction of carbon dioxide emission // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2011. — Vol. 19 — 12 004.

7. Rutberg Ph.G., Bratsev A.N., Kuznetsov V.A., Popov V.E., Ufimtsev A.A., Shtengel' S.V. On efficiency of plasma gasification of wood residues // Biomass and Bioenergy. 2011. — Vol. 35. -№ 1. — P. 495−504.

8. Братцев A.H., Кузнецов B.A., Попов B.E., Уфимцев A.A. Плазменная газификация биомассы на примере отходов древесины // Теплофизика высоких температур. 2011. — Т. 49. -№ 2. — С. 251−255.

Статьи в не рецензируемых изданиях: 1. Братцев А. Н., Кузнецов В. А., Овчинников Р. В., Попов В. Е., Уфимцев А. А., Штенгель С. В. Экспериментальная установка плазменной газификации твердой органики. Первые результаты. Перспективы применения / М-лы Всероссийской (с междунар. участием) конф. Физика низкотемпературной плазмы, 24.-28 июня 2007 г. Петрозаводск:

Изд-во ПетрГУ, 2007. — Т. 1. — С.220−224. 2. Kuznetsov V.A., Bratsev A.N., Kovshechnikov V.B., Kumkova I.I., Popov V.E., Shtengel S.V., Ufimtsev A.A. Distinctive features of biomass gasification using ac plasma generators working on air / Proc. of 2007 IEEE Pulsed Power Conf. Madison: Publ. by Omnipress, WI USA, 2007. -P: 1223−1226.

3: Кузнецов B.A., Уфимцев A.A., Братцев A.H., Попов В. Е., Штенгель С. В. Об эффективности конверсии метана в плазме водяного пара / Сб. тр. V Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии, 3−8 Сентября 2008 г. Иваново: ИГХТУ, 2008. — Т. 1 — С. 277−280. Тезисы докладов:

1. Кузнецов В. А., Уфимцев А. А., Братцев А. Н., Попов В. Е., Штенгель С. В. Эффективные режимы конверсии метана в плазме водяного пара / Тез. XII Школы молодых ученых «Актуальные проблемы физики» и II Школы-семинара «Инновационные аспекты фундаментальных исследований», 23−27 ноября 2008 г. М.:ФИАН 2008. — С. 86−87.

2. Bratsev A.N., Popov V.E., Ufimtsev А.А., Kuznetsov V. A, Kumkova I.I. Plasma gasification of waste as a method of energy saving and reduction in C02 emission / Abstr. of European Materials Research Society 2009 conf., Spring Meeting, June 8−12, 2009. Strasbourg, France, 2009. — P. 55−57.

3. Rutberg Ph.G., Bratsev A.N., Popov V.E., Ufimtsev A.A., Kuznetsov V.A. Plasmachemical gasification as a method of deep processing of energy raw material / Abstr. of European Materials Research Society 2009 conf., Spring Meeting, June 8−12,2009. Strasbourg, France, 2009. — P. 59.

4. Кузнецов B.A., Рутберг Ф. Г., Братцев A.H., Попов В. Е., Уфимцев А. А., Штенгель С. В., Лернер А. С., Субботин Д. И. Газификация отработанных автомобильных шин воздушной и паровой плазмой / Тез. докл. межд. науч.-тех. конф. Энергоэффективность-2010, 19−21 октября 2010 г. Киев: Институт газа НАНУ, Украина, 2010. — С. 172−173.

Структура диссертации и краткая аннотация глав.

Введение

предшествует основному содержанию диссертационной работы, изложенному в шести главах (с выводами по каждой из них) и заключении, в конце работы представлен список цитируемой литературы.

В первой главе представлены обзор публикаций посвященных исследованию применения плазменных технологий в процессах газификации и конверсии и критический анализ проектов промышленных установок, которые были реализованы в виде демонстрационных или опытно-промышленных установок. В обзоре основное внимание уделяется величинам удельных энергозатрат и выхода продуктов в плазменном процессе, а также параметрам и типу используемой плазмы. При анализе основное внимание уделяется способу использования плазменных технологий в процессе газификации. На основании результатов обзора и анализа определяется направление исследований, результаты которых излагаются в последующих главах.

Во второйглаве проводится теоретический анализ процесса плазменной* газификации: Рассматривается влияние содержания в сырье влаги, летучих веществ* неорганическойкомпоненты" и: углеродного остатка напроцесс газификации. Анализируются различные: способы, организациидвижениям материальных потоковв? процессе плазменной? газификации: Оцениваются основныепреимущества? использования! плазменногометодаОбосновывается выбор обращенной схемы для плазменной газификации.

В третьей главе выполняется поиск наиболее перспективного сырья, для: плазменной газификации. Проводится обобщенная оценка влияния вида: ихарактеристик: сырья на основные параметры— процесса: плазменной1 газификации. Обосновывается выбор древесной биомассыв качестве сырья для плазменной газификации;

В четвертой главе выполняется расчетное моделирование плазменной> газификации. Изучается" влияние вида плазмообразующего газа и влажности древесной биомассы на' основные параметры плазменной газификации. Обосновывается использование воздушной плазмы и оцениваются оптимальные значения ее теплосодержания;

В, а пятой главе описывается способ и представляются результаты расчета теплообмена: в разрядных каналах плазмотронов переменного токаОценивается влияние эрозии. медных электродов на концентрацию электронов. Результаты расчетов сравниваютсяс опытнымиданными. Обосновывается использование плазмотроновпеременноготока для газификации древесной биомассы.

В шестой главе представлены результаты экспериментов по плазменной газификациидревесной биомассы. Опытные данные сравниваются? с расчетными значениямиПодтверждается обоснованность принятых^ в расчетных оценках допущений:

В заключении обобщаются основные результаты выполненных исследований.

Объем диссертации.

Диссертационная работа1 изложена на 132 страницах, содержит 16 таблиц, 41 рисунок и список литературы, включающий 143 наименования.

6.4. Выводы'.

Максимальное значение разности между суммарными входящим* и исходящим потоками энергии составляет —20 кВт, в то время как расчетная величина, теплопотерь в реакторе в стационарном режиме составляет 11−25 кВт (при температуре на внешней стенке 60−90 °С). То есть потери энергии плазмы во время ее перемещения из плазмотрона в шахту реактора (в стационарном режиме) составляют не более 9 кВт.

Использование воздушной плазмы вместо холодного воздуха позволяет увеличить эффективность (в — 1,4−1,8 раз) и производительность (в -1,6−2,1 раза) газификатора.

Газификация1 воздушной плазмой является наиболее простым, и-перспективным способом совершенствования технологии получения^ горючего газа, из древесных отходов для его энергетического использования.

В экспериментах достигнуты режимы, на которых с 1 кг древесины (с влажностью-20%) получено —13,5−14,8 МДж химической энергии-при энергозатратах —2,1−3,1 МДж/кг. Соотношение выхода химической энергии и энергозатрат составляет -4,8−6,4.

По оценкам, при использовании системы на основе плазменной' газификации и комбинированного цикла удельный выход электроэнергии составит -5,7−6,8 МДж/кг, а эффективность преобразования первичной энергии древесины в электрическую составит -38,9−45,9%. Удельный выход тепловой энергии составит 2,8−3,1 МДж/кг от синтез-газа, 4,9−5,4 МДж/кг от комбинированного цикла, что в целом-дает 8,0−8,3 МДж/кг.

Температура продуктов плазменной газификации составляет -800−900 °С и может достигать -1100−1300 °С (в зависимости от режима). В отличие от тепловой энергии полученной1 в комбинированном цикле, тепловая энергия продуктов газификации может быть использована, для получения электроэнергии в дополнительном паровом цикле.

Экспериментальные данные подтверждают обоснованность сделанных в расчетах допущений.

Заключение

.

Выполнен обзор литературы и рассмотрены проекты действующих установок дляплазменной газификации. Использование плазменных технологий для газификации и конверсии твердых и газообразных углеводородных материалов является перспективным. Для энергоемких процессов конверсии газообразных углеводородов и газификации твердого сырья применение термической плазмы эффективнее использования неравновесной плазмы. Процессы плазменной конверсии и газификации необходимо рассматривать с учетом потребностей технологий использования синтез-газа. Конструкция большинства промышленных установок не оптимальна.

Произведен анализ основных способов организации движения материальных потоков. Энергия плазмы наиболее эффективно используется в обращенном и комбинированном процессах газификации.

Исследована проблема перспективности использования различных материалов для плазменной газификации. Эффективность получения электроэнергии из сырья с использованием плазменной газификации увеличивается с ростом содержания водорода в сырье при постоянном содержании кислорода (если эффективность получения электрической энергии из синтез-газа выше -44%). Эффективность воздушноплазменной газификации (по сравнению с автотермической) увеличивается с ростом температуры процесса. Переработка древесной биомассы — наиболее перспективное направление развития технологий плазменной газификации, так как Россия обладает одними из самых крупных лесных ресурсов в пересчете на душу населения, а древесина является экологически чистым возобновляемым источником энергии и обладает низким содержанием неорганических составляющих.

Изучено влияние вида плазмообразующего газа и влажности древесины на основные параметры процесса плазменной газификации и зависимость эффективности использования синтез-газа в технологиях получения электроэнергии и синтеза жидких топлив от этих параметров. С увеличением теплосодержания плазмы возрастает эффективность и удельная производительность газификации (с меньшими энергозатратами, по сравнению с методом повышения давления), увеличивается содержание Н2 и СО в синтез-газе, снижается удельный выход балластных газов, возрастает эффективность получения электроэнергии и синтеза жидких топлив. Воздушная плазма с теплосодержанием 0,89−2,25 МДж/кг, полученная в плазмотронах переменного тока, является наиболее перспективным окислителем для газификации древесных отходов с влажностью 0−30%. Плазмотроны переменного тока позволяют получать плазму с теплосодержанием -2,3 МДж/кг и более с высокой эффективностью (90−95%). Удельные выходы химической и тепловой энергии при воздушноплазменной газификации линейно зависят от энергозатрат и влажности. Эффективность использования древесной биомассы в системе на основе плазменной газификации и комбинированного цикла можно увеличить, если использовать часть промежуточных или конечных продуктов, для сушки используемой древесины.

Создана программа для расчета процессов теплообмена в цилиндрических разрядных каналах плазмотрона переменного тока в широком диапазоне параметров, его работы. Выполнена оценка теплопотерь в разрядных каналах плазмотрона на оптимальных для плазменной газификации биомассы режимах его работы. Программа дает завышенную оценку теплопотерь, ее точность уменьшается с увеличением среднемассовой температуры, (расчетные значения КПД плазмотронов отличаются от экспериментальных на 1−10% в диапазоне удельного среднемассового вклада энергии в плазму —2−5 МДж/кг). По световому диаметру, который в основном соответствует токовому диаметру, и напряженности дуги можно определить ее температуру. Определены основные источники носителей электрического тока в воздушной плазме, определяющие проводимость столба дуги для плазмотронов переменного тока (используемых в процессе плазменной газификации биомассы), в диапазоне температур 2500−10 000 К. Основной вклад в процесс передачи энергии дуги плазмообразующему газу вносит конвективный теплообмен. Потери энергии связанные с излучением не превышают ~1% от мощности, выделяющейся в дуге. Установлено, чтопри использовании воздуха в качестве плазмообразующего газа, вклад диссоциации кислорода в теплопроводность оказывает существенное влияние на результаты моделирования при удельном среднемассовом вкладе энергии в плазму более 4 МДж/кг. Программа применима для грубых оценок влияния геометрических, расходных и мощностных параметров работы плазмотрона на его эффективность при удельном среднемассовом вкладе энергии в плазму менее 4 МДж/кг.

Проведено экспериментальное исследование газификации древесины с влажностью 20% воздушной плазмой. Использование воздушной плазмы вместо холодного воздуха позволяет увеличить эффективность (в -1,4−1,8 раз) и производительность (в —1,6−2,1 раза) газификатора. Достигнуты режимы, на которых с 1 кг древесины получено -13,514,8 МДж химической и -2,8−3,1 МДж/кг тепловой энергии при энергозатратах —2,1−3,1 МДж/кг, а удельные выходы электроэнергии и низкопотенциальной тепловой энергии могут составить 5,7−6,8 МДж/кг и 4,9−5,4 МДж/кг, соответственно. Экспериментальные данные удовлетворительно согласуются с расчетными оценками.

На основании полученных данных технологию воздушно-плазменной газификации древесины следует считать перспективной для создания промышленных установок. t.