تنطوي نظرية التغويز على التحويل الكيميائي الحراري للوقود الصلب، وخاصة الكتلة الحيوية، إلى وقود غازي يُعرف باسم الغاز التخليقي أو الغاز التخليقي. وتحدث هذه العملية في درجات حرارة عالية (عادةً ما بين 1400-1700 درجة فهرنهايت أو 800-900 درجة مئوية) في وجود كميات محكومة من الأكسجين و/أو البخار. ويكون الغاز التخليقي الناتج غنياً بأول أكسيد الكربون والهيدروجين، والذي يمكن استخدامه في تطبيقات مختلفة بما في ذلك وقود المحركات والتدفئة وتوليد الكهرباء وإنتاج الوقود السائل.
الشرح التفصيلي:
-
ظروف العملية وتفاعلاتها:
- يبدأ التغويز عن طريق تسخين المواد العضوية إلى درجات حرارة عالية في بيئة محكومة. يحفز إدخال الأكسجين و/أو البخار سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تحول الوقود الصلب إلى مكونات غازية. وتشمل التفاعلات الرئيسية ما يلي:تفاعلات الاحتراق (1-3):
- تستهلك هذه التفاعلات معظم الأكسجين المزود بالأكسجين، وتطلق الطاقة الحرارية التي تحافظ على عملية التغويز.تفاعلات التغويز (4-5):
- هذه التفاعلات هي تفاعلات ماصة للحرارة وهي ضرورية لتكوين الغاز المتزامن. وتتضمن تفاعل الكربون (C) مع البخار (H2O) لإنتاج أول أكسيد الكربون (CO) والهيدروجين (H2).تفاعلات أخرى (6-10):
-
تعمل هذه التفاعلات على تعديل تركيب الغاز بشكل أكبر، مما يؤثر على إنتاج أول أكسيد الكربون والهيدروجين والميثان (CH4).تطبيقات الغاز المتزامن:
-
يمكن استخدام الغاز المتزامن الناتج عن التغويز مباشرةً كوقود لتطبيقات مختلفة. ويمكنه تشغيل محركات الديزل وتدفئة المنازل وتوليد الكهرباء في توربينات الغاز. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن فصل مكون الهيدروجين في الغاز التخليقي واستخدامه في خلايا الوقود أو كوقود نظيف الاحتراق. ويمكن أيضاً معالجة الغاز المتزامن من خلال عملية فيشر-تروبش لإنتاج الوقود السائل.
-
تغويز الكتلة الحيوية:
-
يركز تغويز الكتلة الحيوية على وجه التحديد على تحويل مواد الكتلة الحيوية إلى غاز تخليقي. وتكتسب هذه العملية أهمية خاصة نظرًا لقدرتها على الاستفادة من المخلفات والنفايات المتاحة محليًا وتحويلها إلى موارد طاقة قيّمة. ويحدث تغويز الكتلة الحيوية عند درجات حرارة أعلى من 700 درجة مئوية، باستخدام كمية محكومة من الأكسجين و/أو البخار. ويمكن معالجة الغاز الحيوي الناتج أو استخدامه مباشرة، مما يسهم في توفير مصدر طاقة أكثر استدامة وصديقة للبيئة.الاختلافات التكنولوجية:
توجد أنواع مختلفة من عمليات التغويز، بما في ذلك مفاعلات القيعان المميعة ومغازات التدفق المحبوسة، والمغازات المتحركة، والمغازات الهجينة أو الجديدة. ويتميز كل نوع بخصائصه التشغيلية ويناسب مختلف نطاقات وأنواع المواد الأولية للكتلة الحيوية.الفوائد البيئية وفوائد الطاقة:
