Παρουσιάσεις

Τίτλος εργασίας: Θερμοχημικές διεργασίες συν-επεξεργασίας λιγνίτη, βιομάζας και πετρελαϊκού κωκ για παραγωγή ενέργειας και καυσίμων. Χαρακτηριστικές παράμετρoι και προϊόντα.
 

Τίτλος εργασίας στα αγγλικά: Thermo-chemical processes for the co-processing of lignite, biomass and petroleum coke for energy and fuel production. Characteristic parameters and products.

Τριμελής εξεταστική επιτροπή

1. Δέσποινα Βάμβουκα, καθηγήτρια ΜΗΧΟΠ (Επιβλέπουσα)

2. Εμμανουήλ Βαρουχάκης, επικ. καθηγητής σχολής ΜΗΧΟΠ

3. Δρ. Στυλιανός Σφακιωτάκης, μέλος ΕΔΙΠ σχολής ΜΗΧΟΠ

Περίληψη

Η παρούσα διατριβή εστιάζει στη μελέτη της παραγωγής και αξιοποίησης στερεών καυσίμων μέσω θερμοχημικών διεργασιών πυρόλυσης, καύσης και αεριοποίησης. Αντικείμενο της έρευνας αποτέλεσαν δείγματα ακακίας, λιγνίτη και πετρελαϊκού κωκ, καθώς και μίγματα αυτών σε διάφορες αναλογίες. Η εργασία περιλάμβανε εκτενή χαρακτηρισμό των δειγμάτων μέσω προσεγγιστικής και στοιχειακής ανάλυσης, ορυκτολογικών μελετών και υπολογισμό δεικτών επικαθίσεων, καθώς και πειράματα θερμοβαρυτομετρικής ανάλυσης και φασματομετρίας μάζας για την αξιολόγηση της θερμικής αποσύνθεσης και των παραγόμενων αερίων προϊόντων. Επιπλέον, μελετήθηκαν η θερμική συμπεριφορά, η αντιδραστικότητα και οι εκπομπές ρύπων κατά την καύση, καθώς και η απόδοση και σύσταση αερίου σύνθεσης στην αεριοποίηση.

Τα αποτελέσματα ανέδειξαν τα χαρακτηριστικά και τις δυνατότητες κάθε καυσίμου και των μειγμάτων τους. Η ακακία διακρίθηκε για την υψηλή περιεκτικότητα σε πτητικά, τη χαμηλή τέφρα και την περιβαλλοντική της φιλικότητα, παρουσιάζοντας υψηλές αποδόσεις βιοέλαιου και αερίου, καθώς και μειωμένες εκπομπές ρύπων. Ο λιγνίτης, με υψηλή τέφρα και μέτρια θερμογόνο δύναμη, ωφελήθηκε σημαντικά από το συνδυασμό με βιομάζα, περιορίζοντας περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις. Το πετρελαϊκό κωκ εμφάνισε υψηλή ενεργειακή πυκνότητα αλλά και αυξημένες εκπομπές ρύπων, με περιορισμένη αντιδραστικότητα. Η συνεπεξεργασία των υλικών ανέδειξε σημαντικές συνέργειες, βελτιώνοντας τη θερμική απόδοση και μειώνοντας τις εκπομπές, ιδιαίτερα στα μίγματα με υψηλή αναλογία βιομάζας.

Τα ευρήματα της διατριβής ενισχύουν τη σημασία των στερεών καυσίμων, και ειδικά των μιγμάτων βιομάζας–ορυκτών καυσίμων, ως βασικών συνιστωσών για μια βιώσιμη ενεργειακή μετάβαση με χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα.

Τα ευρήματα ενισχύουν τη σημασία των στερεών καυσίμων, και ειδικά των μιγμάτων βιομάζας–ορυκτών καυσίμων, ως βασικών συνιστωσών για μια βιώσιμη ενεργειακή μετάβαση με χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα.

ABSTRACT

This thesis focuses on the study of the production and utilization of solid fuels through thermochemical processes of pyrolysis, combustion, and gasification. The research examined samples of acacia, lignite, petroleum coke, and their mixtures in various ratios. The work included extensive characterization of the samples via proximate and ultimate analysis, mineralogical studies, and calculation of slagging indices, as well as thermogravimetric analysis and mass spectrometry experiments to evaluate thermal decomposition and the composition of gaseous products. Furthermore, the thermal behavior, reactivity, and pollutant emissions during combustion were studied, along with the yield and composition of synthesis gas during gasification.

The results highlighted the characteristics and potential of each fuel and their blends. Acacia stood out for its high volatile content, low ash, and environmental friendliness, exhibiting high yields of bio-oil and gas, as well as reduced pollutant emissions. Lignite, with high ash content and moderate calorific value, benefited significantly from blending with biomass, reducing environmental burdens. Petroleum coke demonstrated high energy density but increased pollutant emissions and limited reactivity. Co-processing these materials revealed significant synergies, improving thermal efficiency and lowering emissions, especially in blends with a high biomass fraction.

The findings emphasize the importance of solid fuels, particularly biomass–mineral fuel blends, as key components for a sustainable energy transition with a low environmental footprint.

The results reinforce the significance of solid fuels, especially biomass–mineral fuel blends, as essential elements for a sustainable energy transition with a low environmental footprint.