JUSTIFICATION OF PARAMETERS AND HEATING MODES OF A PYROLYSIS-GASIFICATION UNIT WITH INTEGRATED PROCESSES OF SYNTHESIS GAS CLEANING AND ENRICHMENT
The object of the study is the process of thermochemical conversion of lignocellulosic biomass in a combined pyrolysis-gasification unit with integrated zones for reduction, cleaning, and enrichment of syn-gas. The aim of the work is the thermotechnical substantiation of the operating modes of the d...
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/617 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1861227857313792000 |
|---|---|
| author | Omarov , I. |
| author_facet | Omarov , I. |
| author_sort | Omarov , I. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-31T14:28:31Z |
| description | The object of the study is the process of thermochemical conversion of lignocellulosic biomass in a combined pyrolysis-gasification unit with integrated zones for reduction, cleaning, and enrichment of syn-gas. The aim of the work is the thermotechnical substantiation of the operating modes of the dry pyrolysis chamber and the reduction zone, taking into account the formation of water vapor and the course of high-temperature heterogeneous reactions. It has been established that during the pyrolysis of 1 kilogram of pellets, approximately 0.269 kg of water vapor is formed, which corresponds to 27% of the mass of the initial feedstock. About 52% of the total amount of water vapor is released within the temperature range of 100–130°C, which determines the maximum thermal load on the reduction zone. The water vapor enters the reaction volume at a temperature close to 100°C and requires additional heat input to be heated to the operating range of 800–1000°C. An assessment of the heat consumption for the water vapor and ensuring the progress of endothermic reactions upon its interaction with carbon has been carried out. The reserve of internal energy of the heated charcoal layer has been determined for an allowable temperature decrease from 1000 to 820°C. The additional power required to compensate for peak thermal loads in the reduction zone has been calculated. It has been shown that a total electric heating power of 6.5 kW ensures the maintenance of a stable temperature regime.
The required thickness of the thermal insulation layer made of charcoal has been substantiated. The minimum calculated thickness is 70 mm. In the design implementation, a thickness of 100 mm was adopted, taking into account an operational safety margin. The calculated heating rate of pellets in the dry pyrolysis chamber is 5.08°C/min. Experimental verification demonstrated high agreement between calculated and experimental data; the coefficient of determination is 0.989. The obtained results confirm the feasibility of stable production of syn-gas with increased heating value through the integration of pyrolysis and reduction processes within a unified technological scheme. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2026.1(84).345-378 |
| first_indexed | 2026-04-01T01:00:04Z |
| format | Article |
| id | veorgua-article-617 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-04-01T01:00:04Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | veorgua-article-6172026-03-31T14:28:31Z JUSTIFICATION OF PARAMETERS AND HEATING MODES OF A PYROLYSIS-GASIFICATION UNIT WITH INTEGRATED PROCESSES OF SYNTHESIS GAS CLEANING AND ENRICHMENT ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ І РЕЖИМІВ НАГРІВАННЯ ПІРОЛІЗНО-ГАЗИФІКАЦІЙНОЇ УСТАНОВКИ З ІНТЕГРОВАНИМИ ПРОЦЕСАМИ ОЧИЩЕННЯ ТА ЗБАГАЧЕННЯ СИНТЕЗ-ГАЗУ Omarov , I. pyrolysis-gasification unit; biomass; synthesis gas; cleaning and enrichment zone; electric heating capacity. піролізно-газифікаційна установка; біомаса; синтез-газ; зона очищення і збагачення; потужність електронагріву. The object of the study is the process of thermochemical conversion of lignocellulosic biomass in a combined pyrolysis-gasification unit with integrated zones for reduction, cleaning, and enrichment of syn-gas. The aim of the work is the thermotechnical substantiation of the operating modes of the dry pyrolysis chamber and the reduction zone, taking into account the formation of water vapor and the course of high-temperature heterogeneous reactions. It has been established that during the pyrolysis of 1 kilogram of pellets, approximately 0.269 kg of water vapor is formed, which corresponds to 27% of the mass of the initial feedstock. About 52% of the total amount of water vapor is released within the temperature range of 100–130°C, which determines the maximum thermal load on the reduction zone. The water vapor enters the reaction volume at a temperature close to 100°C and requires additional heat input to be heated to the operating range of 800–1000°C. An assessment of the heat consumption for the water vapor and ensuring the progress of endothermic reactions upon its interaction with carbon has been carried out. The reserve of internal energy of the heated charcoal layer has been determined for an allowable temperature decrease from 1000 to 820°C. The additional power required to compensate for peak thermal loads in the reduction zone has been calculated. It has been shown that a total electric heating power of 6.5 kW ensures the maintenance of a stable temperature regime. The required thickness of the thermal insulation layer made of charcoal has been substantiated. The minimum calculated thickness is 70 mm. In the design implementation, a thickness of 100 mm was adopted, taking into account an operational safety margin. The calculated heating rate of pellets in the dry pyrolysis chamber is 5.08°C/min. Experimental verification demonstrated high agreement between calculated and experimental data; the coefficient of determination is 0.989. The obtained results confirm the feasibility of stable production of syn-gas with increased heating value through the integration of pyrolysis and reduction processes within a unified technological scheme. Об’єктом дослідження є процес термохімічної конверсії рослинної біомаси в комбінованій піролізно-газифікаційній установці з інтегрованими зонами відновлення, очищення та збагачення синтез-газу. Метою роботи є теплотехнічне обґрунтування режимів функціонування камери сухого піролізу та зони відновлення з урахуванням утворення водяної пари й перебігу високотемпературних гетерогенних реакцій. Встановлено, що під час піролізу 1 кг пелет формується близько 0.269 кг водяної пари, що відповідає 27 % від маси вихідної сировини. Близько 52 % загальної кількості водяної пари виділяється в температурному інтервалі 100–130 °С, що зумовлює максимальне теплове навантаження на зону відновлення. Водяна пара надходить у реакційний об’єм з температурою, близькою до 100 °С, і потребує додаткового підведення теплоти для нагрівання до робочого діапазону 800–1000 °С. Виконано оцінювання витрат теплоти на нагрівання водяної пари та забезпечення протікання ендотермічних реакцій її взаємодії з вуглецем. Визначено запас внутрішньої енергії шару розігрітого деревного вугілля за допустимого зниження температури з 1000 до 820 °С. Розраховано величину додаткової потужності, необхідної для компенсації пікових теплових витрат у зоні відновлення. Показано, що сумарна потужність електронагрівання на рівні 6,5 кВт забезпечує підтримання стабільного температурного режиму. Обґрунтовано необхідну товщину теплоізоляційного шару з деревного вугілля. Мінімальна розрахункова товщина становить 70 мм. У конструктивному виконанні прийнято 100 мм з урахуванням експлуатаційного запасу. Розрахована швидкість нагрівання пелет у камері сухого піролізу становить 5.08 °С/хв. Експериментальна перевірка засвідчила високу узгодженість розрахункових та експериментальних даних; значення індексу детермінації становить 0.989. Отримані результати підтверджують можливість стабільного виробництва синтез-газу з підвищеною теплотворною здатністю шляхом інтеграції процесів піролізу та відновлення в єдиній технологічній схемі. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2026-03-31 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/617 10.36296/1819-8058.2026.1(84).345-378 Возобновляемая энергетика; № 1(84) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 345-378 Відновлювана енергетика; № 1(84) (2026): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 345-378 Vidnovluvana energetika ; No. 1(84) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 345-378 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2026.1(84) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/617/528 Copyright (c) 2026 Vidnovluvana energetika |
| spellingShingle | pyrolysis-gasification unit biomass synthesis gas cleaning and enrichment zone electric heating capacity. Omarov , I. JUSTIFICATION OF PARAMETERS AND HEATING MODES OF A PYROLYSIS-GASIFICATION UNIT WITH INTEGRATED PROCESSES OF SYNTHESIS GAS CLEANING AND ENRICHMENT |
| title | JUSTIFICATION OF PARAMETERS AND HEATING MODES OF A PYROLYSIS-GASIFICATION UNIT WITH INTEGRATED PROCESSES OF SYNTHESIS GAS CLEANING AND ENRICHMENT |
| title_alt | ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ І РЕЖИМІВ НАГРІВАННЯ ПІРОЛІЗНО-ГАЗИФІКАЦІЙНОЇ УСТАНОВКИ З ІНТЕГРОВАНИМИ ПРОЦЕСАМИ ОЧИЩЕННЯ ТА ЗБАГАЧЕННЯ СИНТЕЗ-ГАЗУ |
| title_full | JUSTIFICATION OF PARAMETERS AND HEATING MODES OF A PYROLYSIS-GASIFICATION UNIT WITH INTEGRATED PROCESSES OF SYNTHESIS GAS CLEANING AND ENRICHMENT |
| title_fullStr | JUSTIFICATION OF PARAMETERS AND HEATING MODES OF A PYROLYSIS-GASIFICATION UNIT WITH INTEGRATED PROCESSES OF SYNTHESIS GAS CLEANING AND ENRICHMENT |
| title_full_unstemmed | JUSTIFICATION OF PARAMETERS AND HEATING MODES OF A PYROLYSIS-GASIFICATION UNIT WITH INTEGRATED PROCESSES OF SYNTHESIS GAS CLEANING AND ENRICHMENT |
| title_short | JUSTIFICATION OF PARAMETERS AND HEATING MODES OF A PYROLYSIS-GASIFICATION UNIT WITH INTEGRATED PROCESSES OF SYNTHESIS GAS CLEANING AND ENRICHMENT |
| title_sort | justification of parameters and heating modes of a pyrolysis-gasification unit with integrated processes of synthesis gas cleaning and enrichment |
| topic | pyrolysis-gasification unit biomass synthesis gas cleaning and enrichment zone electric heating capacity. |
| topic_facet | pyrolysis-gasification unit biomass synthesis gas cleaning and enrichment zone electric heating capacity. піролізно-газифікаційна установка біомаса синтез-газ зона очищення і збагачення потужність електронагріву. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/617 |
| work_keys_str_mv | AT omarovi justificationofparametersandheatingmodesofapyrolysisgasificationunitwithintegratedprocessesofsynthesisgascleaningandenrichment AT omarovi obgruntuvannâparametrívírežimívnagrívannâpírolíznogazifíkacíjnoíustanovkizíntegrovanimiprocesamiočiŝennâtazbagačennâsintezgazu |