Применение газогенераторных установок в сельскохозяйственном производстве

 

 

В зависимости от вида применяемого топлива себестоимость 1 Гкал тепла существенно различается.

Себестоимость 1 Гкал тепла производимого на различных видах топлива

Таблица 1

Вид топлива

Низшая теплота

сгорания

Цена

с доставкой

КПД
котла, %
руб. за
1 Гкал
Природный газ (метан) 8600 ккал/м3 5,14 руб./м3 93 625
Электрический котел 3,18 руб. за
1 кВт×ч
100 3698
Дизельное топливо
(зимнее, плотность 0,84)
10200
(8568)
ккал/кг
(ккал/л)
31,00
(26,00)
руб./кг
(руб./л)
93 3268
Опилки, щепа (покупные) 3000 ккал/кг 2,5 руб./кг 90 1153
Опилки, щепа (отходы собственных производств) 3000 ккал/кг 0,5 руб./кг 90 230

 

Анализ данных таблицы позволяет сделать вывод, что горючие отходы собственных производств при использовании газогенераторных установок являются наиболее альтернативным вариантом получения тепловой энергии.

В последнее десятилетие ФГБУ «Подольская МИС» проводит испытания газогенераторных установок различных типов. Принципиальная схема газогенератора представлена на рисунке 1.

По данным Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии отмечено: характерной особенностью газогенераторов в комплекте с теплогенератором или паровым котлом является то, что полученный горючий газ не охлаждается, а поступает в жаровую трубу, сохраняя при этом физическое тепло и образуя факел горения с температурой 1200°С, который контактирует с котлом 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 90-93%, с котлом или теплообменником 81-85%.

Одно из перспективных направлений развития теплотехнического оборудования по переработке биомассы связано с совершенствованием конструкции газогенераторов обращенного (параллельно-точного) процесса газификации, в которых осуществляется превращение биомассы в генераторный газ с высшей теплотой сгорания порядка 4,2 МДж/нм3, и созданием на их базе отопительных систем различного назначения. Основным достоинством газогенераторов является то, что принцип их работы позволяет эффективно использовать в качестве топлива практически любое органическое сырье и обеспечивает возможность их долговременной работы в автоматическом режиме при широком диапазоне регулирования параметров процесса (расход и температура получаемого газа и др.).

На основе подобной конструкции ЗАО «Импет» (г. Минск) серийно выпускает типовой ряд газогенераторов ГГ-30, ГГ-60, ГГ-100, ГГ-200 (в России под маркой ТИ, рисунок 2) с максимальной тепловой мощностью от 30 до 200 кВт. Такие модели газогенераторов могут применяться наряду с водогрейными, паровыми котлами и теплогенераторами.

Важной особенностью газогенераторов является их "всеядность". В них может использоваться топливо практически любой "сортности". Так газогенераторы работают на измельченной древесине любых пород и любого качества (с корой, хвоей, подгнившая и т. п.). Существенную роль играет только влажность. Возможно применение топлива влажностью до 45...50%. Для наиболее эффективной работы и обеспечения максимального срока службы агрегата рекомендуется применять топливо с влажностью не выше 35%. Технически не составляет труда подсушивать влажное топливо частью тепла, вырабатываемого теплогенератором.

Газогенератор устанавливается так, чтобы его труба горения состыковывалась с топкой котла или теплообменника. Запуск газогенератора производится путём загрузки и розжига на колосниковой решётке растопочного материала (как в обычной печи). Затем в бункер загружается основное топливо, которое постепенно поступает в зону реакции газообразования.

Газ, вырабатываемый в камере газообразования, поступает в трубу горения (Рисунок 1), куда подаётся и дополнительный "вторичный" воздух, смесь возгорается и в виде факела подаётся в топку агрегата, совместно с которым работает газогенератор. Регулирование процесса осуществляется изменением подачи "первичного" и "вторичного" воздуха, а также изменением степени разряжения в агрегате.

Технические данные различных газогенераторных установок представлены в следующей таблице.

 

Основные технические данные газогенераторных установок

при сжигании древесных отходов (опилки, щепа)

Таблица 2

 

Параметры Наименование и марка установок
Теплогенераторы

Водогреющие

установки

Паровой котел Газогенератор

ТИ-100 с газогенератором

ГГ-100

ТИ-200 с газогенератором

ГГ-200

УТПУ-1500 УТПУ-2500

КП-100 с газогенератором

ГГ-100

ГГУ-190

Номинальная тепловая мощность, кВт

80 160 1450 2500 100 50

Расход топлива, кг/ч

30 60 500 850 26 15

Коэффициент полезного действия, %

90 90 80 85 90 85
Масса установки, кг 400 700 8500 18000 600 300


Теплогенераторы ТИ-100 и ТИ-200 (Рисунок 2) и паровой котел КП-100 (Рисунок 5) с применением газогенератров ГГ-100 построены по классической схеме без загрузочных устройств. В качестве недостатка следует отметить зависание топлива в бункере, поэтому периодически требуется встряхивание бункера путем удара по стенке.

Теплогенераторы и водогреющие установки типа УТПУ Ковровской фирмы «ГЕОРГИЙ» (Рисунки 3 и 4) имеют автоматические загрузочные устройства, что значительно упрощает работу операторов.

Газогенератор ГГУ-190 конструкции ФГБНУ «ВИЭСХ», г. Москва, имеет существенные отличия от привычной схемы.

Установка ГГУ-190 является стационарным газогенератором обращённого процесса газификации (рисунки 6 и 7). В газогенератор этого типа воздух подаётся в среднюю часть слоя топлива, а образующие газы выходят снизу. Таким образом, активная часть горения занимает нижнюю часть газогенератора – от места подвода воздуха до колосниковой решётки, ниже которой расположен зольник с газоотводными трубками.

Данный газогенератор разработан для применения в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), поэтому в конструкцию включены: охладитель, влагоотделитель и фильтры. Применение газогенераторов данного типа совместно с ДВС позволяет создать силовые установки и для производства электроэнергии, что очень важно для фермерских хозяйств при отсутствии централизованного тепло- и электроснабжения.

В заключение следует отметить существенный экономический эффект от использования отходов деревообработки в качестве топлива. Расчеты, проведенные на основе таблицы 1 для агрегата мощностью 1 МВт, показывают годовой экономический эффект до 11 миллионов рублей за отопительный период в условиях средней климатической зоны России.

 Sxema

Рисунок 1. Принципиальная схема газогенератора

 

TI100

Рисунок 2. Общий вид теплогенератора ТИ-100

YTPY150

 

Рисунок 3. Теплогенератор УТПУ-150 (г. Ковров)

YTPY2500v 

 

Рисунок 4. Газогенераторная отопительная установка

УТПУ-2500В (г. Ковров)

gg10 

Рисунок 5. Общий вид парового котла КП-100

с газогенератором ГГ-100

 

GGY190

 

Рисунок 6. Газогенераторная установка ГГУ-190 разработки

ФАНО «ВИЭСХ», г. Москва

GGY 

 

Рисунок 7. Газогенератор ГГУ-190 в работе