Для Республики Беларусь в последние годыхарактерно повышение роли местного топливаи горючих отходов в энергообеспечении страны. Это связано с тем, что в структуре себестоимости производства продукции энергетическая составляющая имеет преобладающее значение.

Поэтому с учетом резкого удорожания идефицита высококалорийных энергоэлементов на базе нефти появилась необходимость сотворения технологий и оборудования для получения тепловой и электрической энергии на базе возобновляемых и местных видов горючего(отходы деревообработки, с/х производства, промышленные отходы и т.д.), стоимость которых в настоящее время примерно в 10-12 разниже цены нефтепродуктов.

Одним из действующих направлений использования в энергетике твердого горючего и горючих отходов промышленного и с/х производств является, не считая прямого сжигания в топках, ихпредварительная переработка в горючие газыразличного назначения. Получаемый в газогенераторных установках (ГГУ) газ может быть использован как горючее в энергетических установках, технологических процессах, транспортных и стационарных силовых машинах.

К настоящему времени сотворено неограниченное количество разных методов газификации твердого горючего и конструкций газогенераторов зависимо от назначения газа, характеристики исходного горючего и конструкций газогенераторов, вида дутья, давления и т.д.

Преимуществом генераторного газа является возможность поддержания высокотемпературных процессов, лучшие условия сжигания иуправления технологическим процессом, также то, что его можно получать из низкосортных, менее дефицитных видов твердого горючего.

В республике энергопотенциал местных видов горючего составляет (в млнту.т./год): по древесному топливу-3,1- торфу- 1,1- отходам растениеводства — 1,0-1,4- биогазу — 0,7-0,8- гидролизному лигнину — 0,05- изношенным автопокрышкам — 0,05- всего — 5,9-6,6.

Разработка

Как понятно, горючий газ выходит в процессе термохимических перевоплощений твердоготоплива, как в качествах без доступа воздуха (полукоксование, коксование) при нагревании до 500-1000 ОС с теплотой сгорания 3000-4000 ккал/нм3, так и в процессе горения при недостатке воздуха по реакции С+О2=СО2+Q, далее СО2+С=2СО-Q, С+Н2О=СО+Н2-Q с теплотой сгорания 900-1600 ккал/нм3. На поддержание процесса газогенерации обычно расходуется 20-27% органического вещества исходноготвердого горючего. Существенное воздействие на выход, состав и теплоту сгорания газа оказываетвид дутья (воздушное, кислородное и т.д.), качество горючего и условия проведения процесса.

Образование горючих газов может протекатькак в неподвижном слое горючего, так и «кипящем» (циркулирующем) слое. В зависимости отусловий процесса получают газ данной теплоты сгорания (800-8000 ккал/нм3) и данного состава. Газы с теплотой сгорания выше1600 ккал/нм3 получают с применением паро-кислородного дутья под давлением. Теплотасгорания генераторного газа, обретенного издревесины или торфа с применением паровоздушного дутья составляет 1300-1500 ккал/нм3. В энергетике и для технологических целей употребляют газы с теплотой сгорания до Одна тыща 600 ккал/нм3.

Существует несколько схем газогенераторных процессов: прямой, обращенный, перекрестный, с ожиженным слоем и смешанный. Прямой процесс газификации протекает в плотномслое при встречной подаче воздуха и топлива- при обращенном процессе горючее и воздухдвижутся в одном направлении, газ выводится через колосниковую решетку. Смешанные схемы газификации твердого горючего включаютэлементы прямого и обращенного процессов, что позволяет использовать горючее с размером кусков больше 20 мм. Пространное распространение получает также способ газификации в«кипящем» слое горючего.

Для выработки тепловой энергии можно использовать все виды газогенераторов, но в настоящее время предпочтение следует дать газогенераторам Пинча, которые преобразуют вгаз мелкозернистое горючее с размером частицдо 70 мм и влажностью ниже 40%. Такой тип газогенератора является базовым для установокфирмы «HERBST» (Ирландия), АО «Импет» (Беларусь), усовершенствованных газогенераторов ИПИПРЭ НАНБ серии УГВ-Т для отопленияпомещений, газогенераторных установок длявоздушного отопления помещений ассоциации «Белавтодизель» и др. Тепловая мощность газогенераторов 30…200 кВт. Они работают в комплекте с паровыми и водогрейными котлами ивоздушными теплообменниками.

Соответственной особенностью газогенераторовПинча будет то, что обретенный горючий газне охлаждается, а поступает в жаровую трубу, сохраняя при всем этом физическое тепло и образуяфакел горения с температурой 1000-1300 ОС, который контактирует с поверхностью нагревакотла или воздушным теплообменником, чтопозволяет проводить процесс с минимальнойпотерей тепла. Общий суммарный коэффициент избытка воздуха составляет 1,4-1,6, КПД газогенератора без котла — 0,90-0,93, с котломили с теплообменником — 0,81-0,85.

Таким образом, применение газогенератора вкомплекте с серийно выпускаемыми котлами натвердом горючем или воздушными теплообменниками соответствующей мощности позволяетповысить эффективность использования горючего за счет сотворения более высокой температурыв жаровой трубе по сравнению с температурой вслое на колосниковой решетке, что имеет такжеважное значение для снижения вредных выбросов при сжигании горючих отходов, также даетвозможность переводить имеющееся оборудование с жидкого на местное жесткое горючее. Издержки на получение тепла уменьшаются в 5-8 раз по сравнению с внедрением высококалорийных энергоэлементов.

Устройстводляотопленияпромышленныхпомещений набазегазогенератора

В Ассоциации «Белавтодизель» сотворено оборудование для воздушного отопления производственных цехов сельскохозяйственныхпредприятий, заводов с внедрением газогенераторных установок на местном горючем игорючих отходах.

Совместно с ИПЭ и ИПИПРЭ НАНБ разработаны технологии газификации травки, льнокостры, гидролизного лигнина, отходов переработки древесины и изношенных автопокрышек сминимальным выбросом вредных веществ в атмосферу. При всем этом, исходя из качественных черт горючих отходов спецы изменяли конструкцию газогенератора, а конкретно, бункера и рассекателя горючего, что позволило получить нужные свойства процесса.

С целью обоснования экологобезопасной технологии сжигания горючего с высоким содержанием серы, в т.ч. гидролизного лигнина, выполнена работа по исследованию процессовтермохимических перевоплощений в горючем методом термического анализа на дериватографе (многофункциональная система для термического анализа, позволяющая на одной ленте получить термогравиметрическую (изменениемассы образца при его нагревании), дифференциально-термическую и температурную кривые-прим. ред.).

Газогенератор состоит из корпуса, которыйизнутри выложен огнеупорным кирпичом. Вверхней части газогенератора установлен сводчатый рассекатель с вертикальной пластинкой, установленный на креплениях. Под рассекателем расположено отверстие для отвода газов совставленной в него жаровой трубой, которая снабжена патрубком с крышкой для подачи ирегулирования вторичного воздуха. Жаровая труба покрыта слоем огнеупорной глины. К передней стенке газогенератора прикрепленагорловина, на которой установлена дверца длярастопки и очистки колосниковой решетки идверца для подачи и регулирования первичного воздуха. Для направления потока воздуха шарнирно установлена шторка, опирающаяся нижним концом на колосниковую решетку. Колосниковая решетка установлена на кулачках механизма подъема-опускания. Поворот кулачковосуществляется с помощью рычагов. Под колосниковой решеткой расположен зольник с дверцей для удаления золы. В верхней части газогенератора установлен бункер для горючего скрышкой. Наружняя стенка газогенератора ижаровая труба покрыты тепловой изоляцией иобшивкой. Регулирование подачи первичного ивторичного воздуха осуществляется с помощьювинтов, установленных в крышках.

Жаровая труба газогенератора вставлена ввоздушный теплообменник, предназначенный для передачи тепла продуктов сгорания генераторного газа и горючего теплоносителю — воздуху. Теплообменник типа «труба в трубе» состоитиз 2-ух частей (секций), соединенных с помощью болтов и опирающихся на диск с отверстиями, корпуса, выполненного в виде 2-ух трубс 4-мя патрубками и дисками на торцах. Корпус теплообменника имеет патрубок с фланцем для соединения с вентилятором. В трубусекций вставлен патрубок для соединения с дымососом (дымовой трубой). Снаружи корпустеплообменника покрыт изоляцией и обшивкой. Горячие дымовые газы поступают в секции теплообменника, а позже удаляются через дымовую трубу.

Приточный воздух после нагревания (t s 40 5 ОС) подается в помещение с помощью воздуховодовили сосредоточенными струями. При раздачевоздуха с помощью воздуховодов создается более равномерное распределение воздуха по помещению. Но этот способ связан с дополнительными затратами, загромождением помещений, ухудшением эстетического вида и освещенности помещений.

Разработанная система воздушного отопления производственных помещений, работающая на местных видах твердого горючего, мощностью 70 5 кВт, позволяет снизить стоимостьтепловой энергии в 3-4 раза, повысить эффективность и надежность теплоснабжения.

Мобильныегазогенераторныеэлектростанции

Белорусским городским аграрнымтехническим институтом и ассоциацией«Белавтодизель» разработана также передвижная газогенераторная электростанция (ПГГЭС), предназначенная для получения электрическойэнергии из местных видов горючего. Состоит изгазогенераторного модуля (газогенератор, фильтры грубой и узенькой очистки, охладитель), двигателя внутреннего сгорания (ДВС), электрогенератора (ЭГ). ПГГЭС может выполняться втрех вариантах. 1-ый вариант предполагаетразмещение ПГГЭС на отдельной платформе или прицепе. 2-ой предугадывает размещение энергомодуля в кузове газогенераторного автомобиля. В 3-ем варианте употребляется ДВС газогенераторного автомобиля, который и крутит ротор электрогенератора. Попервому и третьему вариантам изготовлены опытные образцы электростанций.

Испытания показали необходимость развивать в РБ технологии и оборудование для получения силового генераторного газа, используемого для выработки электроэнергии по схемам:

•&nbsp-&nbsp-&nbsp-&nbsp-&nbsp-&nbsp-ГГУ-ДВС-ЭГ-

•&nbsp-&nbsp-&nbsp-&nbsp-&nbsp-&nbsp-ГГУ — газовая турбина — ЭГ.

В связи с этим становится актуальной неувязка перевода имеющихся ДВС с жидкоготоплива на малокалорийный генераторный газ, также сотворения особенных газовых движков и турбин относительно малой мощности (до500 кВт).

Расчетный срок окупаемости описанногооборудования не превосходит 1-го года.