Теплообменные аппараты ТТАИ
Сочетают в себе преимущества кожухотрубных и пластинчатых теплообменников без их недостатков.
РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России
Теплообменные аппараты ТТАИ

Газогенераторы

К.т.н. Н.И.Бохан, профессор, БГАТУ, академик Белорусской инженерной академии, к.т.н. В.Б. Ловкис, доцент, В. В. Носко, Белорусский государственный аграрный технический университет (БГАТУ), д.т.н. Н.И. Фалюшин, Институт проблем использования природных ресурсов и экологии НАНБ

Для Республики Беларусь в последние годы характерно повышение роли местного топлива и 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 и дефицита высококалорийных энергоносителей на основе нефти возникла необходимость создания технологий и оборудования для получения тепловой и электрической энергии на основе возобновляемых и местных видов топлива (отходы деревообработки, с/х производства, промышленные отходы и т.д.), стоимость которых в настоящее время примерно в 10-12 раз ниже стоимости нефтепродуктов.

Одним из эффективных направлений использования в энергетике твердого топлива и горючих отходов промышленного и с/х производств является, кроме прямого сжигания в топках, их предварительная переработка в горючие газы различного назначения. Получаемый в газогенераторных установках (ГГУ) газ может быть использован как топливо в энергетических установках, технологических процессах, транспортных и стационарных силовых машинах.

К настоящему времени разработано большое количество разнообразных методов газификации твердого топлива и конструкций газогенераторов в зависимости от назначения газа, качества исходного топлива и конструкций газогенераторов, вида дутья, давления и т.д.

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

В республике энергопотенциал местных видов топлива 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.

Технология

Как известно, горючий газ получается в процессе термохимических превращений твердого топлива, как в условиях 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 исходного твердого топлива. Значительное влияние на выход, состав и теплоту сгорания газа оказывает вид дутья (воздушное, кислородное и т.д.), качество топлива и условия проведения процесса.

Образование горючих газов может протекать как в неподвижном слое топлива, так и «кипящем» (циркулирующем) слое. В зависимости от условий процесса получают газ заданной теплоты сгорания (800-8000 ккал/нм3) и заданного состава. Газы с теплотой сгорания свыше 1600 ккал/нм3 получают с применением паро-кислородного дутья под давлением. Теплота сгорания генераторного газа, полученного из древесины или торфа с применением паровоздушного дутья составляет 1300-1500 ккал/нм3. В энергетике и для технологических целей применяют газы с теплотой сгорания до 1600 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 топлива; при обращенном процессе топливо и воздух движутся в одном направлении, газ выводится через колосниковую решетку. Смешанные схемы газификации твердого топлива включают элементы прямого и обращенного процессов, что позволяет использовать топливо с размером кусков больше 20 мм. Широкое распространение получает также способ газификации в «кипящем» слое топлива.

Для выработки тепловой энергии можно применять все виды газогенераторов, однако в настоящее время предпочтение следует отдать газогенераторам Пинча, которые преобразуют в газ мелкозернистое топливо с размером частиц до 70 мм и влажностью ниже 40%. Такой тип газогенератора является базовым для установок фирмы «HERBST» (Ирландия), АО «Импет» (Беларусь), усовершенствованных газогенераторов ИПИПРЭ НАНБ серии УГВ-Т для отопления помещений, газогенераторных установок для воздушного отопления помещений ассоциации «Белавтодизель» и др. Тепловая мощность газогенераторов 30...200 кВт. Они работают в комплекте с паровыми и водогрейными котлами и воздушными теплообменниками.

Характерной особенностью газогенераторов Пинча является то, что полученный горючий газ не охлаждается, а поступает в жаровую трубу, сохраняя при этом физическое тепло и образуя факел горения с температурой 1000-1300 ОС, который контактирует с поверхностью нагрева котла или воздушным теплообменником, что позволяет проводить процесс с минимальной 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 твердом топливе или воздушными теплообменниками соответствующей мощности позволяет повысить эффективность использования топлива за счет создания более высокой температуры в жаровой трубе по сравнению с температурой в слое на колосниковой решетке, что имеет также важное значение для снижения вредных выбросов при сжигании горючих отходов, а также дает возможность переводить существующее оборудование с жидкого на местное твердое топливо. Затраты на получение тепла уменьшаются в 5-8 раз по сравнению с использованием высококалорийных энергоносителей.

Устройство для отопления промышленных помещений на основе газогенератора

В Ассоциации «Белавтодизель» разработано оборудование для воздушного отопления производственных цехов сельскохозяйственных предприятий, заводов с использованием газогенераторных установок на местном топливе и горючих отходах.

Совместно с ИПЭ и ИПИПРЭ НАНБ разработаны технологии газификации соломы, льнокостры, гидролизного лигнина, отходов переработки древесины и изношенных автопокрышек с минимальным выбросом вредных веществ в атмосферу. При этом, исходя из качественных характеристик горючих отходов специалисты изменяли конструкцию газогенератора, в частности, бункера и рассекателя топлива, что позволило получить необходимые параметры процесса.

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

Газогенератор состоит из корпуса, который изнутри выложен огнеупорным кирпичом. В верхней части газогенератора установлен сводчатый рассекатель с вертикальной пластиной, установленный на кронштейнах. 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 передней стенке газогенератора прикреплена горловина, на которой установлена дверца для растопки и очистки колосниковой решетки и дверца 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 кулачков осуществляется с помощью рычагов. Под колосниковой решеткой расположен зольник с дверцей для удаления золы. В верхней части газогенератора установлен бункер для топлива с крышкой. Наружная стенка газогенератора и жаровая труба покрыты тепловой 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 топлива теплоносителю - воздуху. Теплообменник типа «труба в трубе» состоит из двух элементов (секций), соединенных с помощью болтов и опирающихся на диск с отверстиями, корпуса, выполненного в виде двух труб с четырьмя 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. Горячие дымовые газы поступают в секции теплообменника, а затем удаляются через дымовую трубу.

Приточный воздух после нагревания (t s 45 ОС) подается в помещение с помощью воздуховодов или сосредоточенными струями. При раздаче воздуха с помощью воздуховодов создается более равномерное распределение воздуха по помещению. Однако 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 топлива, мощностью 75 кВт, позволяет снизить стоимость тепловой энергии в 3-4 раза, повысить эффективность и надежность теплоснабжения.

Мобильные газогенераторные электростанции

Белорусским государственным аграрным техническим университетом и ассоциацией «Белавтодизель» разработана также передвижная газогенераторная электростанция (ПГГЭС), предназначенная для получения электрической энергии из местных видов топлива. Состоит из газогенераторного модуля (газогенератор, фильтры грубой и тонкой очистки, охладитель), двигателя внутреннего сгорания (ДВС), электрогенератора (ЭГ). ПГГЭС может выполняться в трех вариантах. Первый вариант предполагает размещение ПГГЭС на отдельной платформе или прицепе. Второй предусматривает размещение энергомодуля в кузове газогенераторного автомобиля. В третьем варианте используется ДВС газогенераторного автомобиля, который и вращает ротор электрогенератора. По первому и третьему вариантам созданы опытные образцы электростанций.

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

•       ГГУ-ДВС-ЭГ;

•       ГГУ - газовая турбина - ЭГ.

В связи с этим становится актуальной проблема перевода существующих ДВС с жидкого топлива на низкокалорийный генераторный газ, а также создания специальных газовых двигателей и турбин относительно малой мощности (до 500 кВт).

Расчетный срок окупаемости описанного оборудования не превышает одного года.

Бохан Н.И, Ловкис В.Б., Носко В.В., Фалюшин Н.И., , Газогенераторы

Источник: Журнал "Новости теплоснабжения", № 08 (48), август 2004, www.ntsn.ru

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Тематические закладки пользователей:

Tеги: газогенератор, журнал Новости теплоснабжения

Похожие статьи:

Подбор теплообменника!

Теплообменник ТТАИ для ГВС, отопления, промпроизводств.

+7(495)741-20-28, info@ntsn.ru