Анотація

У статті представлено комплексне дослідження та оптимізацію термохімічного процесу газифікації біомаси в малогабаритних газогенераторних установках, призначених для автономних систем теплопостачання. Актуальність роботи зумовлена необхідністю підвищення енергоефективності децентралізованих джерел тепла та зниження їх екологічного впливу за рахунок використання відновлюваної сировини.

Проаналізовано фізико-хімічні основи процесу газифікації, що включає стадії сушки, піролізу, часткового окислення та редукції з утворенням горючого синтез-газу. Основну увагу приділено впливу ключових параметрів процесу — вологості палива, коефіцієнта еквівалентності (ER) та температури в зоні редукції — на склад синтез-газу, енергетичну ефективність і рівень викидів забруднюючих речовин. Встановлено, що забезпечення вологості біомаси менше 20%, підтримка коефіцієнта еквівалентності в діапазоні ER = 0,2–0,4 та температури в зоні редукції не нижче 800 °C дозволяє реалізувати стабільний автотермічний режим роботи установки з максимальним виходом паливних компонентів CO і H₂.

Проведено порівняльний аналіз газогенераторних установок з висхідним (updraft) та низхідним (downdraft) потоками газу. Показано, що конструкції типу downdraft є найбільш придатними для побутового використання завдяки ефективному термічному крекінгу смол і зниженню їх вмісту в синтез-газі до рівня менше 1 г/м³. Доведено, що оптимізовані газифікаційні установки забезпечують коефіцієнт корисної дії на рівні 90–95% та суттєво зменшують викиди CO, NOₓ і твердих частинок порівняно з традиційними твердопаливними печами.

Отримані результати підтверджують, що газифікація біомаси в малогабаритних газогенераторних установках є ефективним, екологічно безпечним і вуглецево-нейтральним рішенням для автономного теплопостачання та може розглядатися як важливий елемент децентралізованої енергетики сталого розвитку.

Ключові слова: газифікація біомаси, піроліз, синтез-газ, коефіцієнт еквівалентності, енергоефективність, автономне теплопостачання, екологічна безпека.