A বায়োমাস গ্যাসিফায়ার একটি চুল্লি যা কাঠের চিপস, ধানের তুষ বা কৃষি বর্জ্যের মতো কঠিন জৈব উপাদানকে একটি দাহ্য গ্যাসের মিশ্রণে রূপান্তরিত করে যাকে কম অক্সিজেন পরিবেশে আংশিক দহনের মাধ্যমে প্রযোজক গ্যাস (বা সিনগাস) বলা হয়। বায়োমাসকে সম্পূর্ণরূপে পুড়িয়ে ফেলার পরিবর্তে, গ্যাসিফায়ার অক্সিজেন সরবরাহকে মোটামুটিভাবে সীমিত করে সম্পূর্ণ দহনের জন্য যা প্রয়োজন তার 20-40% , যা উপাদানটিকে কার্বন মনোক্সাইড, হাইড্রোজেন, মিথেন এবং অন্যান্য গ্যাসে ভেঙ্গে দেয় যা পরে একটি ইঞ্জিন, টারবাইন বা বার্নারে পোড়ানো যেতে পারে।
এটি কার্যত গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি শিল্প এবং গ্রামীণ সুবিধাগুলিকে বর্জ্য পদার্থকে পরিণত করতে দেয় যা অন্যথায় নিষ্পত্তি করা হবে, যেমন ফসলের অবশিষ্টাংশ বা কাঠের বর্জ্য ব্যবহারযোগ্য তাপ বা বিদ্যুতে। শুষ্ক কাঠের চিপগুলিতে চলমান একটি ভাল ডিজাইন করা ডাউনড্রাফ্ট গ্যাসিফায়ার একটি অর্জন করতে পারে ঠান্ডা গ্যাসের দক্ষতা 70-85% , যার অর্থ বেশিরভাগ জৈববস্তুর মূল শক্তি সামগ্রী রূপান্তরের সময় তাপ হিসাবে হারিয়ে যাওয়ার পরিবর্তে আউটপুট গ্যাসে ব্যবহারযোগ্য হয়।
একটি গ্যাসিফায়ারের ভিতরে, বায়োমাস চারটি স্বতন্ত্র থার্মোকেমিক্যাল জোনের মধ্য দিয়ে চলে যায় যখন এটি চুল্লীর মধ্য দিয়ে নেমে আসে বা যায়। এই ধাপগুলি বোঝা ব্যাখ্যা করে কেন ফিডস্টকের আর্দ্রতা এবং কণার আকার সামগ্রিক কর্মক্ষমতার জন্য এত গুরুত্বপূর্ণ।
100-200°C তাপমাত্রায়, বায়োমাসে আটকে থাকা আর্দ্রতা কোনো রাসায়নিক ভাঙ্গন শুরু হওয়ার আগেই বাষ্পীভূত হয়ে যায়। 25% এর উপরে আর্দ্রতা সহ ফিডস্টক গ্যাসিফায়ারকে তার তাপের একটি অসম পরিমাণে শুধুমাত্র উপাদান শুকানোর জন্য ব্যয় করতে বাধ্য করে, যা ব্যবহারযোগ্য গ্যাসের আউটপুট কমিয়ে দেয়।
200-600°C এর মধ্যে, শুকনো জৈববস্তু তাপগতভাবে অক্সিজেন ছাড়াই পচে যায়, উদ্বায়ী গ্যাস নির্গত করে এবং চর ছেড়ে যায়। এই পর্যায়টি বেশিরভাগ টার যৌগ তৈরি করে যা পরবর্তীতে গ্যাস পরিষ্কারের ব্যবস্থায় পরিচালনা করা প্রয়োজন।
এখানে প্রবেশ করা সীমিত বায়ু চরের একটি অংশকে পুড়িয়ে দেয় এবং উদ্বায়ী করে, তাপমাত্রা তৈরি করে 1,000-1,200° সে যে এন্ডোথার্মিক হ্রাস প্রতিক্রিয়াগুলিকে ঠিক নীচে ঘটতে চালিত করে।
700-900°C তাপমাত্রায়, কার্বন ডাই অক্সাইড এবং জলীয় বাষ্প অবশিষ্ট চারের সাথে বিক্রিয়া করে কার্বন মনোক্সাইড এবং হাইড্রোজেন তৈরি করে, এই দুটি গ্যাস যা উৎপাদক গ্যাসকে এর জ্বালানি মূল্যের বেশিরভাগ দেয়।
গ্যাসিফায়ারগুলিকে প্রাথমিকভাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয় কীভাবে বায়ু এবং জ্বালানী একে অপরের সাপেক্ষে চুল্লির মধ্য দিয়ে চলে। প্রতিটি ডিজাইন টার আউটপুট, স্কেল উপযুক্ততা এবং ফিডস্টক সহনশীলতার ক্ষেত্রে স্বতন্ত্র ট্রেডঅফ বহন করে।
| গ্যাসিফায়ার টাইপ | টার আউটপুট | সেরা স্কেল |
|---|---|---|
| আপড্রাফ্ট | উচ্চ (10-150 গ্রাম/Nm³) | সরাসরি তাপ, বড় শিল্প |
| ডাউনড্রাফ্ট | কম (0.1-3 গ্রাম/Nm³) | ক্ষুদ্র-মাঝারি বিদ্যুৎ উৎপাদন |
| ক্রস-ড্রাফ্ট | মাঝারি (1-3 গ্রাম/Nm³) | ছোট আকারের, কাঠকয়লা ফিডস্টক |
| তরলযুক্ত বিছানা | মাঝারি (1-15 গ্রাম/Nm³) | বড় শিল্প, পরিবর্তনশীল ফিডস্টক |
ইঞ্জিনের মাধ্যমে বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য, ডাউনড্রাফ্ট গ্যাসিফায়ারগুলি সবচেয়ে ব্যাপকভাবে স্থাপন করা নকশা কারণ তাদের কম টার আউটপুট গ্যাস পরিষ্কারের সরঞ্জামের লোড কমায় এবং ইঞ্জিনের উপাদানগুলিকে ফাউল করা থেকে রক্ষা করে।
সমস্ত জৈববস্তু গ্যাসিফায়ারের ভিতরে সমানভাবে কাজ করে না। আর্দ্রতা কন্টেন্ট, ছাই কন্টেন্ট, এবং ক্যালোরিফিক মান একসাথে নির্ধারণ করে যে প্রদত্ত ফিডস্টক কতটা ব্যবহারযোগ্য গ্যাস তৈরি করবে।
| ফিডস্টক | আর্দ্রতা সামগ্রী | ক্যালোরিফিক মান |
|---|---|---|
| কাঠের চিপস (শুকনো) | 10-20% | 15-18 MJ/কেজি |
| ধানের তুষ | 8-12% | 13-15 MJ/কেজি |
| আখ ব্যাগাস | 15-25% | 14-16 MJ/কেজি |
| নারকেলের খোসা | 8-15% | 18-20 MJ/কেজি |
একটি ব্যবহারিক নিয়ম হিসাবে, ফিডস্টক নীচে শুকানো উচিত 20% আর্দ্রতা সামগ্রী বেশিরভাগ ডাউনড্রাফ্ট গ্যাসিফায়ারে প্রবেশ করার আগে, যেহেতু ভেজা উপাদান গ্যাসের ক্যালোরিফিক মান হ্রাস করে এবং অপারেশন চলাকালীন সম্পূর্ণরূপে জ্বলন অঞ্চলকে নিভিয়ে দিতে পারে।
একটি বায়োমাস গ্যাসিফায়ার ছেড়ে যাওয়া গ্যাসটি দাহ্য এবং জড় উপাদানের মিশ্রণ। এর সঠিক অনুপাত ফিডস্টক এবং গ্যাসিফায়ার ডিজাইনের উপর নির্ভর করে, তবে সাধারণ ডাউনড্রাফ্ট আউটপুট মোটামুটি সামঞ্জস্যপূর্ণ পরিসরের মধ্যে পড়ে।
| কম্পোনেন্ট | সাধারণ শেয়ার |
|---|---|
| কার্বন মনোক্সাইড (CO) | 17-22% |
| হাইড্রোজেন (H2) | 15-20% |
| মিথেন (CH4) | 1-3% |
| কার্বন ডাই অক্সাইড (CO2) | 10-15% |
| নাইট্রোজেন (N2) | 45-50% |
এই রচনাটি উত্পাদক গ্যাসকে মোটামুটি একটি ক্যালোরিফিক মান দেয় 4.5-5.5 MJ/Nm³ , প্রাকৃতিক গ্যাসের তুলনায় অনেক কম কিন্তু সঠিক বায়ু-জ্বালানি অনুপাত সরবরাহ করা হলে একটি স্পার্ক-ইগনিশন ইঞ্জিন চালানোর জন্য যথেষ্ট, সাধারণত ইঞ্জিনগুলিকে তাদের রেট দেওয়া প্রাকৃতিক গ্যাস আউটপুটের তুলনায় 20-30% কম করতে হয়।
একটি বায়োমাস গ্যাসিফায়ার থেকে উৎপাদক গ্যাস ইনস্টলেশনের স্কেল এবং শেষ লক্ষ্যের উপর নির্ভর করে বিভিন্ন স্বতন্ত্র উপায়ে ব্যবহার করা যেতে পারে।
এর মধ্যে, 100kW-1MW পরিসরে বিতরণকৃত বিদ্যুত উৎপাদন সবচেয়ে সাধারণ বাণিজ্যিক স্থাপনা, বিশেষ করে রাইস মিল বা করাতকলের মতো সুবিধার জন্য যা ইতিমধ্যেই একটি উপজাত হিসাবে সাইটটিতে জৈববস্তু বর্জ্য তৈরি করে।
গ্যাসিফায়ার সিস্টেম বা বিক্রেতাদের তুলনা করার সময়, কিছু সংখ্যক মেট্রিক্স নির্দেশ করে যে প্রদত্ত নকশা শুধুমাত্র আদর্শ ল্যাব সেটিংসের অধীনে না হয়ে বাস্তব অপারেটিং অবস্থার অধীনে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করবে কিনা।
এটি বায়োমাস শক্তির পরিমাণের শতাংশ পরিমাপ করে যা শীতল, পরিষ্কার প্রযোজক গ্যাসে শেষ হয়। ভাল-ডিজাইন করা ডাউনড্রাফ্ট সিস্টেম পৌঁছায় 70-85% , যখন খারাপভাবে উত্তাপযুক্ত বা বড় আকারের ইউনিট 60% এর নিচে নেমে যেতে পারে।
রিঅ্যাক্টর ক্রস-সেকশনের প্রতি বর্গ মিটার প্রতি ঘন্টায় ব্যবহৃত কেজি বায়োমাসে প্রকাশ করা হয়, এটি নির্ধারণ করে যে একটি প্রদত্ত পাওয়ার আউটপুটের জন্য একটি গ্যাসিফায়ার কতটা কমপ্যাক্ট হতে পারে, সাধারণত 100-300 kg/h/m² থেকে।
এটি নির্দেশ করে যে স্থিতিশীল গ্যাসিফিকেশন বজায় রাখার সময় সর্বোচ্চ ক্ষমতা থেকে আউটপুট কতটা কমানো যেতে পারে, বেশিরভাগ ফিক্সড-বেড ডিজাইনগুলিকে সমর্থন করে 3:1 থেকে 4:1 টার্নডাউন অনুপাত গ্যাসের মান খারাপ হওয়ার আগে।
বেশিরভাগ গ্যাসিফায়ার আন্ডারপারফরমেন্স কিছু মুষ্টিমেয় পুনরাবৃত্ত কর্মক্ষম সমস্যায় ফিরে আসে, যার প্রত্যেকটির একটি সুপ্রতিষ্ঠিত প্রশমন পদ্ধতি রয়েছে।
যে সুবিধাগুলি একটি সঠিক গ্যাস পরিষ্কার করা ট্রেনের ইঞ্জিন রক্ষণাবেক্ষণের ব্যবধানগুলিকে সাধারণ থেকে সঙ্কুচিত করে 4,000-6,000 অপারেটিং ঘন্টা 1,000 ঘন্টার নিচে , পরিচ্ছন্নতার ব্যবস্থাকে পুরো সেটআপে সর্বোচ্চ-মূল্যবান বিনিয়োগের মধ্যে একটি করে তোলে।
গ্যাসিফায়ার, গ্যাস ক্লিনিং ট্রেন এবং ইঞ্জিন-জেনারেটর সেট সহ একটি সম্পূর্ণ বায়োমাস গ্যাসিফিকেশন পাওয়ার সিস্টেমের মূলধন খরচ সাধারণত থেকে $800 থেকে $1,500 প্রতি কিলোওয়াট স্থির যন্ত্রপাতি ওভারহেডের কারণে প্রতি-কিলোওয়াট খরচ বেশি বহন করে ছোট সিস্টেমের সাথে ইনস্টল করা ক্ষমতার।
বর্জ্য জৈববস্তু যখন সাইটে ব্যবহার করা হয় তখন ফিডস্টকের পরিবর্তে ফিডস্টক হ্যান্ডলিং এবং প্রস্তুতির দ্বারা অপারেটিং খরচ প্রাধান্য পায়, কারণ চলমান ব্যয়ের বেশিরভাগের জন্য উপাদান শুকানোর, চিপিং এবং পরিবহনের সময় কার্যকরভাবে বিনামূল্যে হতে পারে। ডিজেল উৎপাদন প্রতিস্থাপন সুবিধার জন্য, পরিশোধের সময়সীমা 2 থেকে 4 বছর সাধারণত রিপোর্ট করা হয় যেখানে ডিজেলের খরচ প্রতি লিটার $0.80 ছাড়িয়ে যায় এবং একটি স্থির জৈববস্তু বর্জ্য প্রবাহ ইতিমধ্যেই উপলব্ধ।
একটি উপযুক্ত সিস্টেম নির্বাচন করা নির্ভর করে গ্যাসিফায়ার ডিজাইন এবং স্কেলকে উপলব্ধ ফিডস্টকের সাথে মেলানোর উপর এবং উদ্দেশ্যমূলক শেষ ব্যবহারের উপর, শুধুমাত্র ক্ষমতার উপর ভিত্তি করে নির্বাচন করার পরিবর্তে।
সিস্টেমের আকার এবং ফিডস্টকের বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে সঠিকভাবে মিলে যাওয়া শুরু থেকেই ধারাবাহিকভাবে শুধুমাত্র ক্ষমতার সংখ্যার উপর নির্বাচিতদেরকে ছাড়িয়ে যায়, যেহেতু গ্যাসিফায়ার কর্মক্ষমতা অন্যান্য তাপবিদ্যুৎ উৎপাদন প্রযুক্তির তুলনায় জ্বালানির গুণমানের প্রতি অনেক বেশি সংবেদনশীল৷
OEM/ODM হাই-পারফরমেন্স দহন এবং তাপীয় সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক
