Н. И. Бохан, Н. И. Фалюшин , В. Б. Ловкис, В. В. Носко
Белорусский муниципальный земельный технический институт — БАТУ 220023 г.Минск, пр.Ф.Скорины, 99

В Республике Беларусь за последние годы типично увеличение роли местного горючего и горючих отходов в энергообеспечении , толика которого совместно с своей нефтью составляет около 20%, потому животрепещуща неувязка действенного использования твердого горючего.

Для выработки термический энергии обширное применение отыскали слоевые 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 позволяют переводить котлы с водянистого на жесткое горючее.

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

В структуре себестоимости производства продукции энергетическая составляющая имеет преобладающее значение. Потому с учётом резкого удорожания и недостатка 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 текущее время приблизительно в 10-12 раз ниже цены нефтепродуктов.

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

К истинному времени создано огромное количество различных способов газификации твердого горючего и конструкций газогенераторов зависимо от предназначения газа, свойства начального горючего и конструкций газогенераторов, вида дутья, давления и т.д. Преимуществом генераторного газа является возможность поддержания высокотемпературных процессов, наилучшие условия сжигания и управления технологическим процессом, также то, что его можно получать из низкосортных, наименее 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 критериях без доступа воздуха (полукоксование, коксование) при нагревании до 500-1000 0С с теплотой сгорания 3000-4000 ккалнм3, так и в процессе горения при недочете воздуха по реакции С+О2=СО2+Q , дальше 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 начального 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 критерий процесса можно получать газ данной теплоты сгорания (800-8000 ккалнм3) и данного состава. Газы с теплотой сгорания до 1600 ккал/нм3 используют 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 , приобретенного из древесной породы либо торфа с применением паровоздушного дутья составляет 1300-1500 ккал/нм3.

Существует несколько схем газогенераторных процессов: 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 процессов, употребляется горючее в виде кусочков размером больше 20мм. Обширное распространение получает также метод газификации в «кипящем» слое горючего.

Для выработки термический энергии можно использовать все виды газогенераторов, но в текущее время предпочтение следует дать газогенераторам Пинча, которые конвертируют в газ тонкодисперсное горючее с размером частиц до 70 мм и влажностью ниже 40%. Таковой тип газогенератора является базисным для установок конторы «HERBST» (Ирландия), АО «Импет» (Беларусь), улучшенных 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.

Соответствующей особенностью газогенераторов Пинча будет то, что приобретенный 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 либо воздушным теплообменником, что позволяет проводить процесс с малой потерей тепла. Общий суммарный коэффициент излишка воздуха составляет 1,4…1,6, КПД газогенератора без котла 0,90…0,93, с котлом либо с теплообменником 0,81…0,85.

Таким макаром, применение газогенератора в комплекте с серийно выпускаемыми котлами на жестком горючем либо воздушными теплообменниками соответственной мощности позволяет повысить эффективность использования горючего за счет сотворения более высочайшей температуры в жаровой трубе по сопоставлению с температурой в слое на колосниковой решетке, что имеет также принципиальное значение для понижения вредных выбросов при сжигании горючих отходов, также дает возможность переводить имеющееся оборудование с водянистого на местное жесткое горючее. Издержки на получение тепла уменьшаются в 5 — 8 раз по сопоставлению с внедрением высококалорийных энергоэлементов.

В ассоциации «Белавтодизель» создано 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.

Вместе с ИПЭ и ИПИПРЭ НАНБ разработаны технологии газификации травы, льнокостры, гидролизного лигнина, отходов переработки древесной породы и изношенных автопокрышек с наименьшим выбросом вредных веществ в атмосферу. При всем этом, исходя из высококачественных черт горючих отходов изменяли конструкцию газогенератора, а именно, бункера и рассекателя горючего, что позволило получить нужные характеристики процесса.

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

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

Газогенератор состоит из корпуса, который изнутри выложен огнеупорным кирпичом. В высшей части газогенератора установлен сводчатый рассекатель с вертикальной пластинкой, установленный на креплениях. Под рассекателем размещено 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 стене газогенератора прикреплена горловина, на которой установлена дверца для растопки и чистки 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 при помощи рычагов. Под колосниковой решёткой размещен зольник с дверью для удаления золы. В высшей части газогенератора установлен бункер для горючего с крышкой. Внешняя стена газогенератора и жаровая труба покрыты термический изоляцией и обшивкой. Регулирование подачи первичного и вторичного воздуха осуществляется при помощи винтов, установленных в крышках.

Жаровая труба газогенератора вставлена в воздушный теплообменник, созданный для передачи тепла товаров сгорания генераторного газа и горючего теплоносителю — воздуху. Теплообменник типа «труба в трубе». Он состоит из 2-ух частей (секций), соединённых при помощи 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 потом удаляются через дымовую трубу.

Приточный воздух после нагревания подается в помещение при помощи воздуховодов либо сосредоточенными струями. При раздаче воздуха при помощи воздуховодов создается более равномерное рассредотачивание воздуха по помещению. Но этот метод связан с дополнительными затратами, загромождением помещений, ухудшением эстетического вида и освещенности помещений.

Задачка воздухораспределения заключается в разработке локального климата рабочей либо обслуживаемой зоне. Характеристики воздуха и равномерность его рассредотачивания по высоте и площади помещения определяются взаимодействием приточных, вытяжных и конвективных струй. Для правильного решения задач воздухораспределения нужно избрать оптимальный метод 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 сначала установить возможность выпуска незапятнанного приточного воздуха конкретно в рабочую зону с учетом равномерности рассредотачивания характеристик воздуха по помещению.

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

Белорусским муниципальным земельным техническим институтом и ассоциацией «Белавтодизель» разработана передвижная газогенераторная электрическая станция (ПГГЭС) созданная для получения электронной энергии из местных видов горючего. Состоит из газогенераторного модуля (газогенератор, фильтры грубой и узкой чистки, охладитель), бензинового двигателя ДВС, электрогенератора. ПГГЭС может производиться в трёх вариантах. 1-ый вариант подразумевает размещение ПГГЭС на отдельной платформе либо прицепе. 2-ой предугадывает размещение энергомодуля в кузове газогенераторного автомобиля. В 3-ем варианте употребляется ДВС газогенераторного автомобиля, который и крутит ротор электрогенератора.

По первому и третьему вариантам сделаны бывалые эталоны электрических станций.

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

ГГУ — ДВС — ЭГ (электрогенератор);

ГГУ — газовая турбина — ЭГ.

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

Срок окупаемости описанного оборудования не превосходит 1-го года.