OVERVIEW OF VORTEX TECHNOLOGIES FOR THE UTILIZATION OF LOW- AND MEDIUM-CALORIFIC GASES IN WASTE-TO-ENERGY AND WASTE-TO-GAS TECHNOLOGIES
The article presents a review of modern technologies for the gasification of municipal solid waste (MSW) and refuse-derived fuels (RDF), as well as methods for the utilization of the resulting low- and medium-calorific syngas in thermal power systems. Gasifiers operating in various modes often exhib...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/568 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-568 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-09-30T09:22:38Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
municipal solid waste recovered fuel refuse-derived fuel gasification syngas producer gas heat of combustion swirl burner cyclone combustion chambers computer modelling. |
| spellingShingle |
municipal solid waste recovered fuel refuse-derived fuel gasification syngas producer gas heat of combustion swirl burner cyclone combustion chambers computer modelling. Kobzar , S. Haponych , L. Borisov , I. Khalatov, A. OVERVIEW OF VORTEX TECHNOLOGIES FOR THE UTILIZATION OF LOW- AND MEDIUM-CALORIFIC GASES IN WASTE-TO-ENERGY AND WASTE-TO-GAS TECHNOLOGIES |
| topic_facet |
municipal solid waste recovered fuel refuse-derived fuel gasification syngas producer gas heat of combustion swirl burner cyclone combustion chambers computer modelling. тверді побутові відходи відновлене паливо газифікація синтез-газ генераторний газ теплота згорання вихровий пальник циклонні камери згорання комп’ютерне моделювання. |
| format |
Article |
| author |
Kobzar , S. Haponych , L. Borisov , I. Khalatov, A. |
| author_facet |
Kobzar , S. Haponych , L. Borisov , I. Khalatov, A. |
| author_sort |
Kobzar , S. |
| title |
OVERVIEW OF VORTEX TECHNOLOGIES FOR THE UTILIZATION OF LOW- AND MEDIUM-CALORIFIC GASES IN WASTE-TO-ENERGY AND WASTE-TO-GAS TECHNOLOGIES |
| title_short |
OVERVIEW OF VORTEX TECHNOLOGIES FOR THE UTILIZATION OF LOW- AND MEDIUM-CALORIFIC GASES IN WASTE-TO-ENERGY AND WASTE-TO-GAS TECHNOLOGIES |
| title_full |
OVERVIEW OF VORTEX TECHNOLOGIES FOR THE UTILIZATION OF LOW- AND MEDIUM-CALORIFIC GASES IN WASTE-TO-ENERGY AND WASTE-TO-GAS TECHNOLOGIES |
| title_fullStr |
OVERVIEW OF VORTEX TECHNOLOGIES FOR THE UTILIZATION OF LOW- AND MEDIUM-CALORIFIC GASES IN WASTE-TO-ENERGY AND WASTE-TO-GAS TECHNOLOGIES |
| title_full_unstemmed |
OVERVIEW OF VORTEX TECHNOLOGIES FOR THE UTILIZATION OF LOW- AND MEDIUM-CALORIFIC GASES IN WASTE-TO-ENERGY AND WASTE-TO-GAS TECHNOLOGIES |
| title_sort |
overview of vortex technologies for the utilization of low- and medium-calorific gases in waste-to-energy and waste-to-gas technologies |
| title_alt |
ОГЛЯД ВИХРОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ УТИЛІЗАЦІЇ НИЗЬКО- ТА СЕРЕДНЬОКАЛОРІЙНИХ ГАЗІВ У ТЕХНОЛОГІЯХ WASTE-TO-ENERGY ТА WASTE-TO-GAS |
| description |
The article presents a review of modern technologies for the gasification of municipal solid waste (MSW) and refuse-derived fuels (RDF), as well as methods for the utilization of the resulting low- and medium-calorific syngas in thermal power systems. Gasifiers operating in various modes often exhibit low to medium calorific value of the syngas (4–10 MJ/m³), which complicates its combustion due to flame instability. Several effective methods exist for ensuring stable combustion of low- and medium-calorific gases, including intensive recirculation, macro-mixing, enrichment of the mixture with high-calorific gases, preheating of components, and intensification of interaction with combustion chambers.
One of the most effective approaches is the organization of a swirling motion of the gas mixture, which ensures a stable combustion regime and high intensity, thereby increasing the combustion chamber’s efficiency and reducing harmful emissions. The combination of swirling and axial flows in the burner promotes efficient mixing of gases within the volume of the combustion chamber. Computer simulation of swirl combustion using RANS models allows for an adequate description of the flow structure, temperature fields, velocities, and NOx formation.
A promising solution for utilizing the heat released during syngas combustion is the application of a Stirling engine. This engine, due to external heat supply via a heat exchanger, does not require high fuel quality, does not need prior gas cleaning from tars (which may even add additional heat), and can effectively operate on gases with low heating value. This approach allows for a significant increase in the overall energy efficiency of installations, a reduction in harmful emissions, and expanded possibilities for waste utilization. |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/568 |
| work_keys_str_mv |
AT kobzars overviewofvortextechnologiesfortheutilizationoflowandmediumcalorificgasesinwastetoenergyandwastetogastechnologies AT haponychl overviewofvortextechnologiesfortheutilizationoflowandmediumcalorificgasesinwastetoenergyandwastetogastechnologies AT borisovi overviewofvortextechnologiesfortheutilizationoflowandmediumcalorificgasesinwastetoenergyandwastetogastechnologies AT khalatova overviewofvortextechnologiesfortheutilizationoflowandmediumcalorificgasesinwastetoenergyandwastetogastechnologies AT kobzars oglâdvihrovihtehnologíjutilízacíínizʹkotaserednʹokaloríjnihgazívutehnologíâhwastetoenergytawastetogas AT haponychl oglâdvihrovihtehnologíjutilízacíínizʹkotaserednʹokaloríjnihgazívutehnologíâhwastetoenergytawastetogas AT borisovi oglâdvihrovihtehnologíjutilízacíínizʹkotaserednʹokaloríjnihgazívutehnologíâhwastetoenergytawastetogas AT khalatova oglâdvihrovihtehnologíjutilízacíínizʹkotaserednʹokaloríjnihgazívutehnologíâhwastetoenergytawastetogas |
| first_indexed |
2025-10-01T01:30:55Z |
| last_indexed |
2025-10-01T01:30:55Z |
| _version_ |
1850411776758251520 |
| spelling |
veorgua-article-5682025-09-30T09:22:38Z OVERVIEW OF VORTEX TECHNOLOGIES FOR THE UTILIZATION OF LOW- AND MEDIUM-CALORIFIC GASES IN WASTE-TO-ENERGY AND WASTE-TO-GAS TECHNOLOGIES ОГЛЯД ВИХРОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ УТИЛІЗАЦІЇ НИЗЬКО- ТА СЕРЕДНЬОКАЛОРІЙНИХ ГАЗІВ У ТЕХНОЛОГІЯХ WASTE-TO-ENERGY ТА WASTE-TO-GAS Kobzar , S. Haponych , L. Borisov , I. Khalatov, A. municipal solid waste, recovered fuel, refuse-derived fuel, gasification, syngas, producer gas, heat of combustion, swirl burner, cyclone combustion chambers, computer modelling. тверді побутові відходи, відновлене паливо, газифікація, синтез-газ, генераторний газ, теплота згорання, вихровий пальник, циклонні камери згорання, комп’ютерне моделювання. The article presents a review of modern technologies for the gasification of municipal solid waste (MSW) and refuse-derived fuels (RDF), as well as methods for the utilization of the resulting low- and medium-calorific syngas in thermal power systems. Gasifiers operating in various modes often exhibit low to medium calorific value of the syngas (4–10 MJ/m³), which complicates its combustion due to flame instability. Several effective methods exist for ensuring stable combustion of low- and medium-calorific gases, including intensive recirculation, macro-mixing, enrichment of the mixture with high-calorific gases, preheating of components, and intensification of interaction with combustion chambers. One of the most effective approaches is the organization of a swirling motion of the gas mixture, which ensures a stable combustion regime and high intensity, thereby increasing the combustion chamber’s efficiency and reducing harmful emissions. The combination of swirling and axial flows in the burner promotes efficient mixing of gases within the volume of the combustion chamber. Computer simulation of swirl combustion using RANS models allows for an adequate description of the flow structure, temperature fields, velocities, and NOx formation. A promising solution for utilizing the heat released during syngas combustion is the application of a Stirling engine. This engine, due to external heat supply via a heat exchanger, does not require high fuel quality, does not need prior gas cleaning from tars (which may even add additional heat), and can effectively operate on gases with low heating value. This approach allows for a significant increase in the overall energy efficiency of installations, a reduction in harmful emissions, and expanded possibilities for waste utilization. У статті представлено результати огляду сучасних технологій газифікації твердих побутових відходів (ТПВ) та палив на їх основі (RDF), а також способів утилізації утворених низько- та середньокалорійних синтез-газів у теплоенергетичних установках. Газифікатори, що працюють у різних режимах, часто демонструють низьку або середню теплотворну здатність генераторного газу (4–10 МДж/м³), що ускладнює його спалювання через нестабільність горіння. Існує кілька ефективних методів забезпечення стабільного спалювання низько- та середньокалорійного газу, зокрема інтенсивна рециркуляція, макроперемішування, збагачення суміші висококалорійними газами, підігрів компонентів та інтенсифікація взаємодії з камерами згоряння. Одним з найефективніших методів є організація вихрового руху газової суміші, що забезпечує стабільний режим горіння й високу інтенсивність, що своєю чергою підвищує продуктивність камери згоряння та знижує шкідливі викиди. Комбінація вихрового та аксіального потоків у пальнику сприяє ефективному змішуванню газів у камері згоряння. Комп’ютерне моделювання вихрового спалювання за допомогою моделей RANS дає змогу адекватно описувати структуру течії, температурні поля, швидкості та утворення NOx. Перспективним рішенням для використання теплоти, що виділяється при спалюванні генераторного газу, є застосування двигуна Стірлінга. Цей двигун завдяки зовнішньому підведенню теплоти через теплообмінник не вимагає високої якості пального, не потребує попереднього очищення газу від смол (які навіть можуть додавати додаткову теплоту) і може ефективно працювати на газах з низькою теплотою згоряння. Такий підхід дозволяє суттєво підвищити загальну енергоефективність установок, зменшити шкідливі викиди та розширити можливості утилізації відходів. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-09-28 Article Article application/vnd.openxmlformats-officedocument.wordprocessingml.document https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/568 10.36296/1819-8058.2025.3(82).234-252 Возобновляемая энергетика; № 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 234-252 Відновлювана енергетика; № 3(82) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 234-252 Vidnovluvana energetika ; No. 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 234-252 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.3(82) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/568/479 Copyright (c) 2025 Vidnovluvana energetika |