Registration Number
0826U003086, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
28-08-2026
popup.evolution
o
Title
Improvement to environmentally safe equipment for the destruction of organic substances with carbon utilization and gasification
Author
Nazar R. Lysyi,
popup.head Vasyl V. Popovych
popup.opponent Artem V. Pavlychenko
popup.opponent Teodoziia M. Yatsyshyn
popup.review Uliana V. Khrom'iak
popup.review Nataliia M. Hrynchyshyn
popup.rada
Lviv State University of Life Safety
Description
Дисертаційна робота присвячена вивченню особливостям деструкції органічних речовин з утилізацією вуглецю та його газифікацією в спеціалізованому універсальному малогабаритному піролізному комплексі із врахуванням вимог екологічної безпеки.
Проблема екологічної безпеки об’єктів утворення органічних відходів є однією з найгостріших у сучасному світі і зокрема в Україні. Зростання обсягів видобутку корисних копалин, індустріалізація, урбанізація та збільшення транспортного парку призводять до накопичення значних мас органічних відходів, які становлять серйозну загрозу для довкілля та здоров’я населення. Відходи органічного походження формують складні техногенні екосистеми, в яких поєднані органічні та неорганічні забруднювачі, які чинять довготривалий техногенний вплив на довкілля.
Піроліз і газифікація органічних відходів є перспективними методами сталого управління органічними відходами з потенційними екологічними та економічними перевагами. Однак, необхідні подальші дослідження для вирішення технічних та економічних проблем, пов'язаних з їхнім впровадженням. Традиційні методи виробництва водню на основі викопного палива, попри їх технологічну зрілість та економічну доступність, супроводжуються значними викидами CO2, тоді як виробництво «зеленого» водню методом електролізу потребує значних обсягів відновлюваної енергії та розвитку енергетичної інфраструктури. У зв’язку з цим перспективним напрямом є виробництво водню шляхом газифікації органічних і вуглецевмісних відходів, що дозволяє одночасно утилізувати відходи, отримувати енергетично цінний синтез-газ та зменшувати екологічне навантаження. Поєднання технології газифікації з системами уловлювання та утилізації CO2 створює передумови для розвитку ресурсоефективної та низьковуглецевої водневої енергетики.
Додатковою екологічною перевагою піролізу та газифікації органічних відходів є зниження міграційної здатності токсичних елементів у довкіллі. У процесі термохімічної переробки важкі метали та інші мінеральні компоненти переважно концентруються у твердому залишку, переходячи у менш рухомі форми. Водночас фосфоровмісні сполуки, зокрема фосфати, можуть акумулюватися у золі або біовугіллі, що створює передумови для їх подальшого вилучення чи використання як цінного біогенного елемента та зменшує ризик надходження фосфатів у водні екосистеми, де їх надлишок може спричиняти евтрофікацію.
Процес конверсії вуглецю описується значною кількістю реакцій, що значно ускладнює його розрахунок та аналіз. Тому, предметом досліджень були головні ендотермічні реакції, які описують процеси утворення паливних газів, водню H2 та СО та динамічну рівновагу між газовими продуктами, а також екзотермічні реакції, які можуть забезпечити енергетичні потреби виробництва. Теоретичні дослідження проводили в найбільш поширеному, з практичної точки зору, температурному діапазоні – +500-+1100 оС, та не високих тисків 1-10 бар.
Експериментальні дослідження процесу піролізу проводили на напівпромисловій установці – Малий Піролізний Комплекс. Комплекс складається з двох технологічних ліній та має продуктивність 0,2 м3/год за органічними відходами. Функціонування комплексу базується на процесі низькотемпературного піролізу вуглецевмісних відходів. Піроліз являє собою термічний розклад органічних речовин за відсутності доступу повітря при температурі +450–+800 °С, у результаті чого утворюються тверді (вуглець), рідкі та газоподібні продукти. Синтез так званого «водяного газу» відбувається внаслідок реакції вуглецю з перегрітим водяним паром при температурі близько +850 °С. За ідеальних умов газова суміш містить приблизно 50 % (об.) водню (H₂) та 50 % (об.) оксиду вуглецю (CO). Піроліз та синтез газів здійснюються в герметичних ретортах, які встановлюються в піч та нагріваються топковими газами, що циркулюють через секції печі. На етапі запуску топкові гази утворюються внаслідок спалювання твердого або рідкого палива, а під час сталого режиму – внаслідок згоряння газової суміші, що виділяється з реторт, а також «водяного газу», отриманого в процесі. При досягненні температури +160–+170 °С у реторті на позиції №1 розпочинається процес піролізу. Після завершення циклу реторта від’єднується від трубопроводів, герметизується та переміщується у вузол охолодження. Після охолодження цикл повторюється. Комплекс працює у безперервному циклічному режимі, що забезпечує стабільність технологічного процесу та рівномірність отримання піролізних продуктів.
Registration Date
2026-07-03
popup.nrat_date
2026-07-03 / 2026-09-23
