熱分解リアクターの設計は複雑なプロセスであり、効率的で安全な運転を保証するために、いくつかの重要なコンポーネントと考慮事項が含まれます。主な特徴としては、耐久性と伝熱効率を高めるボイラー鋼Q345Rのような高品質材料の使用、高度な断熱技術、欠陥を防ぐための特殊な溶接技術などが挙げられる。リアクター・システムは通常、供給システム、熱分解リアクター、排出システム、シンガス・リサイクル・システム、脱塵システムで構成され、それぞれがプロセス全体で重要な役割を果たす。さらに、バイオマスの種類、熱分解温度、加熱速度などの要因が、熱分解生成物の収率と組成に大きく影響する。また、長期的な安定性と信頼性を確保するため、超音波探傷や動的バランス試験などの安全対策も設計に組み込まれている。
キーポイントの説明
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材料選定と断熱
- リアクターは、優れた伝熱効率と長寿命で知られる特殊ボイラー鋼Q345Rを使用しています。
- 16mm厚のリアクター本体とドア、12mm厚の内側スパイラルプレート、80mm厚のケイ酸アルミニウム耐火繊維綿により断熱性を高め、熱損失を最小限に抑え、高い内部温度を維持します。
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溶接と安全対策
- 特殊な溶接技術を採用し、原子炉の健全性を損なうような欠陥を避け、完全できれいな溶接を保証します。
- 超音波探傷試験により溶接部の潜在的な弱点や欠陥を特定し、原子炉の安全性と耐久性を確保します。
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高温耐性と耐久性：
- リアクターは、熱分解の過酷な条件に耐えられるよう、耐高温ローラーで設計されています。
- インバーターモーターと周波数コンバーターの組み合わせにより、回転数を調整でき、熱分解プロセスの効率と制御が向上します。
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構造の安定性と精度
- 大型リングギア構造を採用し、運転時の安定性と精度を実現。
- 長寿命と安定性を確保するため、減速機に対して動的バランス試験が実施され、振動と経年摩耗を低減します。
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システムコンポーネント：
- 熱分解システムには、供給システム、熱分解リアクター、排出システム、シンガスリサイクルシステム、除塵システムが含まれる。
- 供給システムは、原料を完全に密閉された状態で自動的に反応器に供給し、コンタミネーションを防止し、安定した運転を保証する。
- 排出システムは、カーボンブラックを水冷パイプ付きタンクに輸送し、副生成物の安全かつ効率的な除去を促進する。
- シンガスリサイクルシステムは、反応器からの可燃性ガスを再利用し、反応器の加熱に直接使用できるため、エネルギー効率が向上する。
- 脱塵システムは、排出ガスを浄化して厳しいEU排出基準を満たし、環境コンプライアンスを確保する。
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熱分解生成物への影響要因：
- 熱分解生成物の収率と組成は、バイオマスの種類、前処理条件、熱分解温度、加熱速度、反応器のタイプなどの要因に影響される。
- 所望の製品品質と収率を達成するためには、これらの要因を注意深く制御し、最適化する必要がある。
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流動床リアクターの設計
- 流動床リアクターの設計で考慮すべき主な項目は、運転速度、高さ、直径、壁の厚さ、ディストリビュータープレートの設計などである。
- これらのパラメータは、指定された温度と圧力101,325kPaにおける成分の密度と粘度に基づいて決定される。
- この設計では、チャー粒子は即座に反応して燃焼器内で排ガスを形成し、木材チップは即座に熱分解して非凝縮性ガス(NCG)を形成すると仮定している。
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セミバッチリアクターの設計：
- セミバッチ熱分解リアクターは、熱分解プロセス中に間隔をおいて基質または反応物をバッチで容器に供給することができる。
- この設計は、反応条件の制御に柔軟性をもたらし、段階的な供給や特定の反応時間を必要とする材料の処理に有益である。
まとめると、熱分解リアクターの設計は、材料、断熱材、溶接技術、安全対策、システム構成要素などを慎重に検討する必要がある多面的なプロセスである。リアクターは高温に耐え、構造的安定性を確保し、環境基準を満たしながら高品質の製品を生産するために熱分解プロセスを効率的に管理できなければならない。
総括表
| 主要コンポーネント | 説明 |
|---|---|
| 材質選定 | 耐久性と伝熱効率を考慮したボイラー鋼Q345R。 |
| 断熱材 | 16mm厚炉体、12mm内スパイラルプレート、80mm耐火繊維綿。 |
| 溶接と安全性 | 特殊溶接技術、耐久性のための超音波探傷。 |
| システムコンポーネント | 供給、排出、シンガスリサイクル、除塵システム |
| 高温設計 | 耐熱ローラー、インバーターモーターで速度調整可能。 |
| 構造的安定性 | 大型リングギア構造、長寿命化のための動的バランス試験。 |
| 影響因子 | バイオマスの種類、熱分解温度、加熱速度、リアクターの種類。 |
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