Н. И. Бохан, Н. И. Фалюшин , В. Б. Ловкис, В. В. Носко Белорусский городской земельный технический институт — БАТУ

В Республике Беларусь за последние годы приемлимо повышение роли местного горючего и горючих отходов в энергообеспечении , толика которого вместе с собственной нефтью составляет около 20%, поэтому животрепещуща неувязка действующего использования твердого горючего.

Для выработки термический энергии пространное применение нашлислоевые газогенераторные установки (ГГУ) типа Пинча, которые конвертируют в газ тонкодисперсное горючее с размером частиц до 70мм и влажностью ниже 40%, они эксплуатируются в комплексе с серийно выпускаемыми водогрейными и паровыми котлами, также с воздушными теплообменниками и теплогенераторами и разрешают переводить котлы с жидкого на жесткое горючее.

Целесообразно развитие технологий и оборудования для получения силового генераторного газа, применяемого для выработки электроэнергии

В структуре себестоимости производства продукции энергетическая составляющая имеет преобладающее значение. Поэтому с учётом резкого удорожания и недочета высококалорийных энергоэлементов на базе нефти появилась необходимость сотворения технологий и оборудования для получения термический и электронной энергии на базе возобновляемых и местных видов горючего (отходы деревообработки, с/х производства, промышленные отходы и т.д.), цена которых в настоящее время примерно в 10-12 раз ниже цены нефтепродуктов.

Одним из действующих направлений использования в энергетике твёрдых топлив и горючих отходов промышленного и с/х производств является, не считая прямого сжигания в топках, их предварительная переработка в горючие газы различного предназначения. Получаемый в газогенераторах газ может быть использован как горючее в энергетических установках, технологических действиях, транспортных и стационарных силовых машинках.

К настоящему времени сотворено неограниченное количество разных методов газификации твердого горючего и конструкций газогенераторов зависимо от предназначения газа, характеристики исходного горючего и конструкций газогенераторов, вида дутья, давления и т.д. Преимуществом генераторного газа является возможность поддержания высокотемпературных действий, фаворитные условия сжигания и управления технологическим действием, также то, что его можно получать из низкосортных, менее дефицитных, видов твердого горючего.

В республике энергопотенциал местных видов горючего в тоннах условного горючего (млн. т у.т. в год) составляет: по древесному горючему — 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 млн. т у.т.

Как понятно, горючий газ выходит в процессе термохимических перевоплощений твердого горючего как в аспектах без доступа воздуха (полукоксование, коксование) при нагревании до 500-1000 0С с теплотой сгорания 3000-4000 ккалнм3, 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 исходного твердого горючего. Существенное воздействие на выход, состав и теплоту сгорания газа оказывает вид дутья (воздушное, кислородное и т.д ), качество горючего и условия проведения процесса.

Образование горючих газов может протекать как в недвижном слое горючего, так и «кипящем»(циркулирующем) слое. Зависимо от аспект процесса можно получать газ данной теплоты сгорания (800-8000 ккалнм3) и данного состава. Газы с теплотой сгорания до 1600 ккал/нм3 употребляют в энергетике и для технологических целей. Газы с теплотой сгорания выше 1600 ккал/нм3 получают с применением парокислородного дутья под давлением. Теплота сгорания генераторного газа , обретенного из древесной породы или торфа с применением паровоздушного дутья составляет 1300-1500 ккал/нм3.

Существует несколько схем газогенераторных действий: прямой, обращенный, перекрестный, с ожиженным слоем и смешанный. Прямой процесс — газификации протекает в плотном слое при встречной подаче воздуха и горючего; при обращённом процессе горючее и воздух движутся в одном направлении, газ выводится через колосниковую решётку, происходит разложение паров смолы, теплота сгорания 950-1200 ккал/нм3. Смешанные схемы газификации твёрдого горючего включают элементы прямого и обращённого действий, употребляется горючее в виде кусочков размером больше 20мм. Пространное распространение получает также способ газификации в «кипящем» слое горючего.

Для выработки термический энергии можно использовать все виды газогенераторов, но в настоящее время предпочтение следует дать газогенераторам Пинча, которые конвертируют в газ тонкодисперсное горючее с размером частиц до 70 мм и влажностью ниже 40%. Такой тип газогенератора является базовым для установок компании «HERBST» (Ирландия), АО «Импет» (Беларусь), усовершенствованных газогенераторов ИПИПРЭ НАНБ серии УГВ-Т для отопления помещений, газогенераторных установок для воздушного отопления помещений ассоциации «Белавтодизель». Термическая мощность газогенераторов 30…200 кВт. Они работают в комплекте с паровыми и водогрейными котлами, теплогазогенераторными и воздушными теплообменниками.

Соответственной индивидуальностью газогенераторов Пинча будет то, что обретенный горючий газ не охлаждается, а поступает в жаровую трубу, сохраняя при всем этом физическое тепло и образуя факел горения с температурой 1000-1300 С, который контактирует с котлом или воздушным теплообменником, что позволяет проводить процесс с малой потерей тепла. Общий суммарный коэффициент избытка воздуха составляет 1,4…1,6, КПД газогенератора без котла 0,90…0,93, с котлом или с теплообменником 0,81…0,85.

Таким образом, применение газогенератора в комплекте с серийно выпускаемыми котлами на жестком горючем или воздушными теплообменниками соответствующей мощности позволяет повысить эффективность использования горючего за счет сотворения более высокой температуры в жаровой трубе по сравнению с температурой в слое на колосниковой сетке, что имеет также принципное значение для снижения вредных выбросов при сжигании горючих отходов, также дает возможность переводить имеющееся оборудование с жидкого на местное жесткое горючее. Издержки на получение тепла уменьшаются в 5 — 8 раз по сравнению с внедрением высококалорийных энергоэлементов.

В ассоциации «Белавтодизель» сотворено оборудование для воздушного отопления производственных цехов сельскохозяйственных компаний, заводов с внедрением газогенераторных установок на местном горючем и горючих отходах. Разработаны также газогенераторы для движков внутреннего сгорания и передвижных электрических станций.

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

С целью обоснования экологобезопасной технологии сжигания топлив с высоким содержанием серы, в т.ч. гидролизного лигнина выполнена работа по исследованию действий термохимических перевоплощений в топливах методом теплового анализа на дериватографе.

Рассмотрим устройство и принцип деяния оборудования для отопления промышленных помещений на базе работы газогенератора.

Газогенератор состоит из корпуса, который изнутри выложен огнеупорным кирпичом. В верхней части газогенератора установлен сводчатый рассекатель с вертикальной пластинкой, установленный на креплениях. Под рассекателем расположено отверстие для отвода газов со вставленной в него жаровой трубой, которая снабжена патрубком с крышкой для подачи и регулирования вторичного воздуха. Жаровая труба покрыта слоем огнеупорной глины. К фронтальной стенке газогенератора прикреплена горловина, на которой установлена дверца для растопки и очистки колосниковой решётки и дверца для подачи и регулирования первичного воздуха. Для направления потока воздуха шарнирно установлена шторка, опирающаяся нижним концом на колосниковую решётку. Колосниковая решётка установлена на кулачках механизма подъёма-опускания. Поворот кулачков осуществляется с помощью рычагов. Под колосниковой решёткой расположен зольник с дверью для удаления золы. В верхней части газогенератора установлен бункер для горючего с крышкой. Наружняя стенка газогенератора и жаровая труба покрыты термический изоляцией и обшивкой. Регулирование подачи первичного и вторичного воздуха осуществляется с помощью винтов, установленных в крышках.

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

Приточный воздух после нагревания подается в помещение с помощью воздуховодов или сосредоточенными струями. При раздаче воздуха с помощью воздуховодов создается более равномерное рассредотачивание воздуха по помещению. Но этот способ связан с доп затратами, загромождением помещений, ухудшением эстетического вида и освещенности помещений.

Задача воздухораспределения заключается в разработке локального климата рабочей или обслуживаемой зоне. Свойства воздуха и равномерность его рассредотачивания по высоте и площади помещения определяются взаимодействием приточных, вытяжных и конвективных струй. Для правильного решения задач воздухораспределения необходимо избрать лучший способ подачи и удаления воздуха, избрать тип и число устройств для раздачи воздуха — воздухораспределителей.

Ограничение при выборе температуры воздуха при выходе из воздухораспределителя в границах обслуживаемой зоны не должно превосходить 45оС. При организации воздухообмена и выборе мест подачи и удаления воздуха следует поначалу установить возможность выпуска незапятнанного приточного воздуха непосредственно в рабочую зону с учетом равномерности рассредотачивания черт воздуха по помещению.

Разработанная система воздушного отопления производственных помещений, работающая на местных видах твердого горючего, мощностью 75 кВт, позволяет снизить цена термический энергии в 3-4 раза, повысить эффективность и надежность теплоснабжения. Проведенные приемочные испытания подтверждают вывод о перспективности сотворения похожих систем.

Белорусским городским земельным техническим институтом и ассоциацией «Белавтодизель» разработана передвижная газогенераторная электрическая станция (ПГГЭС) предназначенная для получения электронной энергии из местных видов горючего. Состоит из газогенераторного модуля (газогенератор, фильтры грубой и узенькой очистки, охладитель), мотора внутреннего сгорания ДВС, электрогенератора. ПГГЭС может производиться в трёх вариантах. 1-ый вариант предполагает размещение ПГГЭС на отдельной платформе или прицепе. 2-ой предугадывает размещение энергомодуля в кузове газогенераторного кара. В 3-ем варианте употребляется ДВС газогенераторного кара, который и крутит ротор электрогенератора.

По первому и третьему вариантам изготовлены опытные образцы электрических станций.

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

ГГУ — газовая турбина — ЭГ.

В связи с этим становится животрепещущей неувязка перевода имеющихся ДВС с жидкого горючего на малокалорийный генераторный газ, также сотворения особенных газовых движков и турбин относительно малой мощности (до 500кВт).

Срок окупаемости описанного оборудования не превосходит 1-го года.

ООО АРЗ СИНТУР-НТ ,