автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Повышение эффективности использования биомассы как топлива на основе газогенераторных технологий

Введение

1. Научно-технические предпосылки для газификации растительной биомассы, особенности горения растительной биомассы ^

1.1. Особенности растительной биомассы, как топлива ^ ^

1.2. Технология термической газификации растительной биомассы у!

1.3. Методы термохимической переработки растительной биомассы

1.3.1. Схема газификации в плотном слое ^ \

1.3.2. Схема газификации в кипящем слое

1.3.3. Схема газификации в пылевом потоке

1.4. Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации технологических установок для энергетического использования древесины

1.4.1. Энергохимическая установка с топкамигенераторами системы В.В.Померанцева

1.4.2. Энергохимическая установка с газогенераторами древесного топлива

1.4.3. Газодизельные станции ^

1.4.4. Газогенераторная система «Бионер» (Финляндия)

1.5. Утилизация генераторного газа путем его сжигания ^

§ 1.5.1. Анализ существующих конструкций газогорелочных устройств ^

2. Разработка и опытно-промышленные испытания газогенераторов, использующих в качестве топлива древесную биомассу ^

2.1. Выбор типа и конструктивные особенности разработанных газогенераторов ^

2.1.1. Газогенератор Г-50 ^

2.1.2. Газогенератор УТГ-600 ^

2.1.3. Газогенератор Г-3 ^

2.2. Методика и программа испытаний ^

2.3. Методика материального и теплового расчетов

2.4.Результаты опытно-промышленных испытаний трех конструктивных типов газогенераторов

2.4.1. Результаты опытов на Г

2.4.2. Результаты опытов на УТГ

2.4.3. Результаты опытов на Г

Основу ресурсной базы растительной биомассы для энергетического использования в России составляют лесоизбыточные регионы, где идет интенсивная заготовка и переработка древесины. К этим регионам прилегают области, перспективные для лесоразработок, но пока еще не освоенные. Наконец, имеются резервные зоны в северных районах, освоение которых пока не планируется.

По экспертным оценкам только величина отходов древесной биомассы, образующихся в лесопромышленном комплексе России, составляет приблизительно 200 млн.т/год. В таблице 1 приводятся данные по структуре использования заготовляемой древесины по ряду наиболее характерных регионов страны. Там же указано количество древесины, используемой в настоящее время на топливные нужды (здесь не учтена древесина, заготовляемая населением самостоятельно). В настоящее время основным энергетическим ресурсом являются отходы заготовления древесины и ее переработки. Отходы при заготовке древесины составляют 40-60% от объемов лесозаготовок, еще 20% составляют отходы при переработке древесины (см. рис. 1 и 2). Следующим по значению ресурсом растительной биомассы являются отходы сельскохозяйственного производства (без животноводства), которые составляют 110-120 млн.т. Кроме этих наиболее крупнотоннажных групп отходов, определенную долю составляют: твердые городские отходы - 35 млн.т.; гидролизный лигнин - 4 млн.т. Таким образом, общее количество органосодержащих отходов в стране составляет примерно 350 млн.т в год. На рисунке 3 показана доля основных видов отходов в балансе растительной биомассы, которая потенциально может быть использована в энергетических целях.

Таблица 1

Сводные данные по заготовке и переработке леса в России, млн. м3 (по расчету Гипролестранса на 1995 г.)

Экономический район Объем лесозаготовок Ресурсы отходов лесозаготовок Ресурсы отходов лесопереработки Потребность в древесине на топливные нужды Количество древесины на топливные нужды

1 2 3 4 5 6

Российская Федерация в целом 334,97 30,26 53,44 57Д4

Северный 78,54 6,35 8,29 9,00 9,00

Северо-Западный 13,20 1,21 1,70 1,60 1,60

Центральный 26,11 2,12 3,52 5,50 5,50

Волго-Вятский 22,33 1,82 2,76 4,30 4,39

ЦентральноЧерноземный 1,08 0,03 0,28 0,35

Поволжский 5,12 0,61 2,04 3,11 3,14

Северо-Кавказский 2,14 0,15 0,87 0,60

Уральский 51,49 3,93 5,92 7,50 7,50

Западно -Сибирский 34,02 2,73 3,66 5,00 5,00

Восточно-Сибирский 65,68 6,35 11,46 10,00 10,00

Дальневосточный 35,01 3,03 3,23 5,30 5,30 1 112

Рис. 1. Использование древесины при лесозаготовках 1 - отходы; 2 - деловая древесина.

20%

80%

01 Ш2

Рис. 2. Использование древесины при промышленной переработке 1 - отходы; 2 - продукция лесопереработки

45% 2% ВИВ! ^^N45% е %

Ш1 П2 ИЗ 04

Рис. 3. Основные виды отходов растительной биомассы 1 — Сельскохозяйственные отходы; 2- Твердые городские отходы; 3 - Древесина; 4 - Лигнин.

Однако, доступность, а следовательно и экономическая целесообразность использования отдельных видов отходов существенно отличаются. Это видно из таблицы 2, где представлены данные по плотности образования отходов в тоннах на гектар для различных видов хозяйственной деятельности. Соответственно меняется и коммерческая целесообразность использования отдельных видов отходов. В Финляндии считается, что при транспортировке растительных отходов на расстояние более 140 - 200 км их энергетическое использование становится не рентабельным.

На рисунках 4, 5, 6 и 7 показано, какая доля отходов в настоящее время используется в энергетических целях и для дальнейшей переработки. Приведенные данные позволяют сделать вывод, что общее количество не вовлеченных в топливно-энергетический баланс страны отходов растительного происхождения эквивалентно 100 млн тут. Отсюда следует, что древесные отходы являются для России мощным источником альтернативного и возобновляемого топлива. Причем в первую очередь следует рассматривать промышленные и твердые бытовые отходы, являющиеся наиболее доступными.

Таблица 2

Плотность образования отходов растительной биомассы, т/га год /36/

Сельскохозяйственные отходы Лесосечные отходы Твердые городские отходы Промышленные отходы переработки

2,2 10-20 4-20 50 - 2000

10%

90%

И1 Ш2

Рис. 4. Использование сельскохозяйственных отходов в качестве топлива 1 - используется; 2 - не используется.

1%

99%

И1 Ш2 |

Рис. 5. Использование твердых городских отходов в качестве топлива 1 - используется; 2 - не используется. 1.И2 ШЗ

Рис. 6. Использование промышленных отходов - используются для дальнейшей переработке; 2 - используются как топливо;

3 - не используются.

15%

85%

И1 132

Рис. 7. Использование лесосечных отходов 1 - используются как топливо; 2 - не используются.

Актуальность работы: (&М1 по данным Минтопэнерго России более 60% территории страны лишены централизованного электроснабжения. На этих удаленных территориях проживает 10% населения. Энергоснабжение таких населенных пунктов, осуществляется в основном за счет привозного жидкого топлива. В новых экономических условиях, в связи с резким увеличением стоимости жидкого топлива становится актуальной задача перевода указанных потребителей на более дешевое местное топливо. Для большинства лесоизбыточных регионов растительная биомасса и отходы ее переработки, позволяют полностью удовлетворить потребности в привозном жидком топливе. Растительная биомасса возобновляемое, экологически чистое топливо, интерес к энергетическому использованию которого повсеместно растет. Россия обладает давними традициями в области энергетического использования растительной биомассы. Работами В.В.Померанцева и его последователями Д.Б.Ахмедовым, Ю.А.Рундыгиным заложены основы прямого сжигания низкосортных топлив и отходов. Теоретические и практические вопросы пиролиза и газификации биомассы нашли отражение в трудах В.А.Лямина, А.К.Леонтьева и др. Термическая газификация в настоящее время рассматривается как один из наиболее рациональных путей получения из биомассы универсального топлива, в равной мере пригодного для использования в топках и в тепловых двигателях. Однако промышленные газогенераторы в России уже более 40 лет не сооружались, в результате опыт их проектирования и эксплуатации в значительной степени утрачен. Актуальность проблемы подтверждается тем, что на протяжении последних десяти лет в рамках Федеральной научно-технической программы России «Топливо и энергия» реализуется проект по комплексному решению задач термохимической газификации (701-12-ООП), в рамках которого выполнена настоящая работа.

Целью работы является: создание научно-технических основ, необходимых для практической реализации в малой и автономной энергетике газогенераторных технологий, утилизирующих различные виды растительных отходов, в реальном диапазоне изменения влажности (1¥р = 15-60 %) и при различном фракционном составе.

Основные задачи, решаемые для реализации указанной цели следующие:

- анализ топливно-ресурсной базы орагносодержащих отходов;

- анализ процессов термической переработки различных видов органосодержащих отходов и выбор перспективных конструкций газогенераторов;

- отработка режимов эксплуатации и конструкции газогенераторов; исследование устойчивости горения генераторного газа и разработка горелок для его сжигания; разработка рекомендаций по внедрению газогенераторных ТЭЦ и котельных.

Перечисленные задачи решаются на основе комплексных опытных и опытно-промышленных испытаний и исследований, выполненных автором на трех типах газогенераторов и газогенераторных установках. Результаты обобщения накопленной экспериментальной информации представлены в виде рекомендаций для дальнейшего проектирования.

Научная новизна: получены комплексные экспериментальные данные по выходу генераторного газа в зависимости от режимных параметров в условиях опытно-промышленной эксплуатации газогенераторов слоевого типа, мощностью от 100 кВт до 3 МВт;

- получены на основе анализа и обобщения экспериментальных данных зависимости по влиянию влажности топлива, фракционного состава, температуры наружного воздуха на выход газогенератора на режим устойчивой работы; определены диапазоны устойчивой работы инжекционных горелок при сжигании генераторного газа с низкой теплотой сгорания 3,9 - 4,6 МДж/нм3;

- экспериментально доказана возможность перевода серийных дизелей в газодизельный режим на генераторном газе без снижения мощности.

Практическая ценность:

- на основе обобщения опыта эксплуатации даны рекомендации по конструктивному оформлению элементов газогенераторов (загрузочное устройство, фурменный пояс, система золоудаления) и проектированию газогенераторных установок; показана возможность на 40% уменьшить содержание КЮХ в выхлопных газах дизеля при работе на генераторном газе;

- доказана эффективность использования процесса газификации при утилизации древесных отходов в качестве топлива для выработки тепловой и электрической энергии; созданы и внедрены в опытно-промышленных условиях газогенераторные установки по утилизации древесных и сельскохозяйственных отходов; на основе полученных данных разработана техническая документация на изготовление типоразмерного ряда газогенераторов, тепловой мощностью 100, 200, 450, 600, 1000, 3000 кВт;

- разработан типоразмерный ряд горелок для сжигания низкокалорийного генераторного газа.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований эксплуатационных параметров, влияющих на процесс газификации, их анализ и обобщение;

- результаты исследования устойчивости работы горелок для сжигания генераторного газа;

- разработанные рекомендации по осуществлению газификации древесной биомассы в газогенераторах слоевого типа.

Апробация: основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных, федеральных и межвузовских научных конференциях: «Теплоэнергетическое оборудование для предприятий лесного комплекса и их социальной сферы на базе использования древесных отходов» (Москва, 2001 г.), «Эффективные энергетические системы и новые технологии» (Казань, 2001 г.) Кроме того отдельные, промежуточные результаты работы докладывались на научно-технических семинарах в СПбГТУ, НТЦ «Энерготехнология» и др.

Реализация работы в промышленности: материалы диссертации использованы: при реконструкции котельной Пологовского маслоэкстракционного завода, позволившей на 40% сократить расход мазута при получении технологического пара, и утилизировать крупнотоннажный отход производства (подсолнечную лузгу) в объеме до 120 т/сутки; при разработке исходных данных для многотопливного энергетического модуля газогенераторной ТЦ электрической мощностью 500 кВт, созданного НТЦ «Энерготехнология» в рамках Федеральной научно-технической программы России «Топливо и энергия»; при создании демонстрационной газогенераторной станции тепловой мощностью 600 кВт в Санкт-Петербурге.

Объем и структура диссертации:

Диссертационная работа представлена на 115 страницах основного текста, содержит 15 таблиц, 20 рисунков, приложения.

I. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ ГАЗИФИКАЦИИ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ,

ОСОБЕННОСТИ ГОРЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ

ВЫВОДЫ

1). Разработаны и испытаны в условиях опытно-промышленной эксплуатации на различных видах растительной биомассы три газогенератора слоевого типа тепловой мощностью 100 кВт, 600кВт и 3 МВт, отличающиеся местом отбора генераторного газа.

2). В ходе испытаний осуществлена доводка элементов конструкций: загрузочного устройства, фурменного пояса, системы золоудаления, позволившая существенно повысить надежность работы и стабильность характеристик газогенераторов при работе на различных видах биомассы.

3). Проведенные испытания показали, что газогенераторы обеспечивают достаточную надежность и стабильность характеристик в ходе длительной эксплуатации; состав генераторного газа обеспечивает калорийность на уровне 4-4,5 МДж/нм3; термический КПД газогенераторов составляет 80 - 85%, что находится на уровне показателей лучших зарубежных образцов; действующие методики инженерных расчетов газогенераторов дает удовлетворительную сходимость с результатами промышленной эксплуатации.

4). Проведен анализ имеющихся теоретических и практических данных по использованию газового топлива. Сделан вывод, что для разработки газогорелочных устройств для сжигания генераторного газа, необходимо проведение исследования по определению устойчивости горения генераторного газа; определение расчетных зависимостей для нахождения предельных скоростей выхода газовоздушной смеси при которых наступает отрыв или проскок пламени.

5). На основании анализа и. испытаний сформулированы основные требования к горелкам, приспособленным для работы на генераторном газе. Показано, что для стабилизации горения следует предпочитать аэродинамические методы (например, создание зон циркуляции продуктов сгорания, которые непрерывно поджигают газо-воздушную смесь); горелки, предназначенные для топок, работающих при избыточном давлении, должны обеспечивать устойчивое горение в интервале от 10 Па до 1,2 от максимального давления в рабочем пространстве; горелки, предназначенные для топок,

118 работающих под разряжением, должны обеспечивать устойчивое горение при предельном разряжении до 60 Па и номинальном давлении газа.

6). Определены зависимости, позволяющие устанавливать зону устойчивой работы горелок в условиях эксплуатации их на генераторном газе. Зависимости базируются на нахождении предельных скоростей выхода воздушной смеси при которых наступает отрыв или проскок пламени.

7). Разработаны газогорелочные устройства различного назначения для использования генераторного газа в тепловых агрегатах: инжекционные горелки полного смешения тепловой мощностью от 0,1 до 0,13 МВт (Вг от 6,5 до 90 м3/ч) при Рг=3 кПа и от 0,03 до 0,424 МВт (Вг от 20,5 до 284,5 м3/ч) при Рг=30 кПа; горелки без предварительного смешения тепловой мощностью от 0,17 до 1,7 МВт (Вг от 115 до 1150 м3/ч); турбулентные двухпроводные горелки тепловой мощностью от 0,09 до 1,52 МВт (Вг от 60 до 1000 м3/ч) при Рв=1,5 кПа и от 0,155 до 2,20 МВт (Вг от 105 до 1450 м3/ч) при Рв=3 кПа.

8). Показано, что для сохранения неизменной тепловой мощности горелок при работе на газе, теплота сгорания которого отличается от расчетных, необходимо либо изменение конструктивных размеров, либо изменение номинальных давлений газа и воздуха.

9). Экспериментально доказана возможность снижения расхода дизельного топлива на 80 - 85 % при работе в блоке газогенератора обращенного типа и дизель-генератора.

3.4. Заключение а). Разработаны газогорелочные устройства различного назначения для использования генераторного газа в тепловых агрегатах: инжекционные горелки полного смешения тепловой мощностью от 0,1 до 0,13 МВт (Вг от 6,5 до 90 м3/ч) при Рг=3 кПа; инжекционные горелки полного смешения тепловой мощностью от 0,03 до 0,424 МВт (Вг от 20,5 до 284,5 м3/ч) при Рг=30 кПа; горелки без предварительного смешения тепловой мощностью от 0,17 до 1,7 МВт (Вг от -115 до 1150 м3/ч);

- турбулентные двухпроводные горелки тепловой мощностью от 0,09 до 1,52 МВт (Вг от 60 до 1000 м3/ч) при Рв=1,5 кПа;

- турбулентные двухпроводные горелки тепловой мощностью от 0,155 до 2,20 МВт (Вг от 105 до 1450 м3/ч) при Рв=3 кПа. б). Сформулированы основные требования к горелкам, приспособленным для работы на генераторном газе:

- для стабилизации горения следует предпочитать аэродинамические методы (например, создание зон циркуляции продуктов сгорания, которые непрерывно поджигают газо-воздушную смесь);

- горелки, предназначенные для топок, работающих при избыточном давлении, должны обеспечивать устойчивое горение в интервале от 10 Па до 1,2 от максимального давления в рабочем пространстве;

- горелки, предназначенные для топок, работающих под разряжением, должны обеспечивать устойчивое горение при предельном разряжении до 60 Па и номинальном давлении газа; tвыходные сечения горелки по воздушному и газовому» трактам в процессе эксплуатации не должны меняться. Для регулирования расхода воздуха и газа использовать дроссельные устройства на трубопроводах подачи; сопротивление по воздушному и газовому трактам должно быть минимальным. Избыточное давление, в основном, должно быть использовано для создания требуемых скоростей;

108

- конструкция ГТУ должна быть ремонтнопригодной, с возможностью быстрой замены ее узлов и деталей; горелки по возможности должны быть компактными;

- при проектировании и эксплуатации ГТУ должны соблюдаться все нормы и правила, распространяющиеся на безопасность, санитарно-гигиенические требования по защите окружающей среды, предъявляемые ко всем сжигательным устройствам; в). Определены расчетные зависимости для нахождения предельных скоростей выхода газовоздушной смеси при которых наступает отрыв или проскок пламени, что позволяет устанавливать зону устойчивой работы горелок в условиях эксплуатации. г). Рассмотрены особенности работы горелок при работе на газе, теплота сгорания которого отличаются от расчетных. Определено, что для сохранения неизменной тепловой мощности горелок необходимо либо изменение конструктивных размеров, либо изменение номинальных давлений газа и воздуха.

IV. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

ВНЕДРЕНИЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ УСТАНОВОК

Необходимость автономного энергоснабжения в условиях страны, где до 50% территории лишено гарантированного электрообеспечения, не вызывает сомнения. Можно выделить два направления использования автономных электростанций. Первое - это обеспечение базовой электрической нагрузки, второе - аварийное энергоснабжение.

Автономные электростанции для базового энергоснабжения необходимы прежде всего в удаленных районах страны. Применение таких электростанций уже сегодня оказывается рентабельным более чем на 40% нашей территории, а постоянные тенденции увеличения стоимости энергоносителей ведут к увеличению указанного значения. Потребителями энергии в этом случае становятся небольшие населенные пункты сельского и городского типа, малые и средние предприятия, отдельные цеха и производства, фермерские хозяйства и т.п. Незаменимы автономные электростанции при освоении новых территорий и промышленных площадок. Естественно, что такие электростанции целесообразно ориентировать на использование местных видов топлива, таких как торф, уголь, газ, энергия солнца, ветра, воды, а в некоторых случаях геотермальная энергия. Для значительной территории страны важным и неисчерпаемым энергоносителем является растительная биомасса (древесина, отходы ее переработки).

Область применения электростанций аварийного энергоснабжения значительно шире. Они необходимы практически всем потребителям, предъявляющим требования гарантированного энергоснабжения. Это целый ряд промышленных и сельскохозяйственных производств, например, животноводство, пищевая промышленность, больницы, предприятия питания и др. Для таких электростанций может использоваться как местное, так и привозное топливо. Стоимость топлива в этом случае не играет основной роли, более важными являются такие показатели, как надежность и быстрота запуска. Аварийные электростанции могут применяться на территориях с неблагополучной экологической обстановкой, поэтому к ним предъявляются жесткие требования в отношении выбросов и отходов.

Как уже отмечалось, одним из рассматриваемых энергоносителей для автономных электростанций является растительная биомасса. Следует подчеркнуть, что растительная биомасса является возобновляемым источником энергии, располагаемые ресурсы которого уступают только солнечной энергии. В экологическом отношении сжигание растительной биомассы не влечет за собой увеличения С02 в атмосфере планеты и, как следствие этого, развития парникового эффекта.

В настоящее время имеются два основных, освоенных в промышленных масштабах, способа энергетического использования растительной биомассы: прямое сжигание и термохимическая газификация. Первый способ подразумевает использование энергии продуктов сгорания в паровых котлах с последующим получением технической работы в паровых турбинах. Минимальный уровень мощности энергетических паровых турбин в настоящее время составляет 0,8-1,0 МВт. В области меньших мощностей в качестве основных источников получения технической работы могут рассматриваться только дизели и, в перспективе, газовые турбины. Проведенный анализ показывает, что для большинства потребителей необходимая располагаемая электрическая энергия составляет 500-200 кВт и менее. Указанные параметры определили выбор диапазона мощностей для разрабатываемых газогенераторных электростанций. Имеется несколько разработанных конструкций газогенераторов тепловой мощностью (по газу) 3, 1, 0.6 МВт и 50 кВт. Промежуточные мощности могут быть получены путем модификации существующих конструкций. Осуществляется конверсия дизельных двигателей для работы на генераторном газе с "подсветкой" жидким топливом. Вопросы подготовки растительной биомассы (измельчение, сушка) достаточно хорошо изучены и на них нет смысла останавливаться. Подготовка генераторного газа к сжиганию в дизеле заключается в охлаждении, очистке от твердых частиц и низкокипящих смол. Способы очистки в основном известны. Существенное снижение содержания смол дает применение нижнего отбора газа из газогенератора, при котором газ проходит через высокотемпературную зону, где осуществляется крекинг смол.

На стоимостные показатели газогенераторных электростанций большое влияние оказывает влажность и дисперсный состав исходного сырья. С увеличением влажности уменьшается теплотворная способность сухого газа, уменьшается КПД установки. С уменьшением фракционного состава топлива повышается интенсивность процесса газификации, изменяется состав и теплотворная способность газа. Степень влияния этих факторов может быть оценена только на основании опытных данных. Кроме указанных факторов, на эффективность работы генераторов оказывают влияние конструктивные характеристики, состав паровоздушной смеси и температура процесса. В таблице 4.1 приведены результаты опытов на древесине различной влажности при размерах частиц от 260 до 520 мм. Газогенератор обслуживал двигатель мощностью 125 кВт. Между газогенератором и двигателем были установлены скруббер с перегородками и скруббер с насадками. В первом из приведенных опытов газифицировался горбыль с размером кусков 250 мм. Под решетку подавалась паровоздушная смесь. Во втором опыте газифицировался горбыль с размером кусков 250 мм. В третьем опыте в генератор подавались смесь из 40% сырой рейки и 60% сухого горбыля размером 520 мм. Во втором и третьем опытах под решетку поступал воздух. Из таблицы 3.1 видно, что теплота сгорания сухого газа получилась низкой. Это объясняется высотой полезного слоя топлива. Химический КПД установки, рассчитанный по низшей теплоте сгорания сухого газа и древесины, получился равным 62-66%, причем с ростом влажности древесины увеличивался. Термический КПД также растет с влажностью от 0,28 до 0,94. Теплота сгорания влажного газа при повышенной влажности древесины 65% получается очень низкой. Поэтому при использовании влажной древесины необходима подсушка до влажности, близкой к гигроскопической влажности (W=30%). Подсушка может быть произведена за счет тепла генераторного газа, который охлаждается воздухом в теплообменнике. Сушка древесины осуществляется в слоевой сушилке. Характеристика генераторного газа, полученного из древесины (шпона-рванины) с влажностью 28,2% на газогенераторе с производительностью по газу 0,234 нм3/с: С02 - 10,1%; СН4 - 2,1%; СО - 19,8%; Н2 - 18,3%; N3 -49,7; QPH = 5247 кДж/нм3 или 1260 ккал/нм3. Выход сухого газа составил 1,98 нм3/кг древесины. Влажность газа - 0,156 кг/нм3. Расход воздуха - 1,25 нм3/кг, Химический КПД - 76,3%. Балансовый расчет охлаждения генераторного газа и нагрева воздуха для сушки древесины для генератора тепловой мощностью 3 МВт проводился при следующих исходных данных:

- Температура генераторного газа: на выходе из газогенератора - 650°С; на выходе из воздухонагревателя - 150°С;

- Температура воздуха в воздухонагревателе: на входе - 0°С; на выходе - 200°С;

- Температура воздуха в сушилке: на входе - 200°С; на выходе - 100°С.

Удельный вес сухого газа -1,13 кг/нм3

Результаты расчетов необходимого количества воздуха для сушки древесины от влажности до влажности 28,2% приведены в таблице 4.2.

Физического тепла генераторного газа достаточно для подсушки древесины с влажностью 44,3%. Для подсушки древесины с большей влажностью необходимы дополнительные источники тепла, например, за счет сжигания части газа или тепла отходящих газов дизеля. Результаты соответствующих расчетов приведены в таблице 4.3. При расчете расхода генераторного газа температура сушильного агента на входе и выходе из сушилки принималась соответственно 200 и 100°С. Как видно из приведенных данных, значительная часть газа должна пойти на подсушку древесины. Рассмотрим вариант использования для подсушки древесины тепла отходящих газов газо-дизеля. С газогенератором тепловой мощностью 3 МВт может работать дизель-генератор с электрической мощностью 1 МВт или два дизель-генератора с мощностью 0,5 МВт. Технические данные дизеля 6ДМ-21А (64Н-21/21), комплектующего дизель-генератор мощностью 500 кВт, даны в таблице 4.4. Поскольку температура сушильного агента на входе в слоевую сушилку не должна превышать 200°С по условиям загорания древесины, а температуру на выходе принимаем равной 100 °С, то КПД сушильной установки равен 50%. Поэтому полезное используемое тепло выхлопных газов составит 165 - 103 ккал/час. Тепла выхлопных газов от двух дизелей мощностью 500 кВт достаточно для подсушки древесины от влажности 55% до 44,3%. Таким образом, физическое тепло генераторного газа и выхлопных газов дизеля можно использовать для подсушки древесины влажностью не более 55%. При большей начальной влажности появляется необходимость сжигать часть генераторного газа.

1. Эффективное использование энергии. Под ред. Смита К. М. Энергоиздат,1981.

2. Левин А.М. Принципы рационального сжигания газа. Л., Недра, 1977.

3. Рациональное использование газа в энергетических установках. Справочноеруководство. Под ред. Иссерлина A.C. Л., Недра, 1990.

4. Научно-технический отчет по теме: «Создание газогенераторов длягазификации отходов биомассы». М. Экоэнергетика, 1990

5. Певзнер М.И., Эстеркин Р.И. Эксплуатация газового оборудования. Л.,1. Недра, 1983.

6. Совершенствование использования топлива при производстве электрическойи тепловой энергии. Под ред. Иссерлина A.C. Л., Энергоатомиздат, 1988.

7. Гинзбург Д.Б. «Газификация низкосортного топлива». М., Промстройиздат,1950.

8. Спейшер В. А., Горбаненко А.Д. Повышение эффективности использованиягаза и мазута в энергетических установках. М. Энергоатомиздат, 1991.

9. ЛяминВ.А. Газификация древесины. М.: Лесная промышленность, 1967.

10. Основы практической теории горения. Под ред. Померанцева В.В. Л. Энергия, 1973.

11. Теория топочных процессов. Под ред. Кнорре Г.Ф., Палеева И.И. М. Энергия, 1966.

12. Иссерлин A.C. Газовые горелки. Л.Недра, 1979.

13. Ахмедов Р.Б. Дутьевые горелочные устройства. -М.Недра, 1977.

14. Кутателадзе С.С. и др. Моделирование теплоэнергетического оборудования. Л. Энергия, 1966.

15. Правила использования газа в народном хозяйстве. М. Недра, 1988.

16. Мурзаков ВВ. Основы теории и практики сжигания газа в паровых котлах.-М., Энергия, 1964.

17. Гусовский В.Л. и др. Сжигательные устройства нагревательных и термических печей. -М. Металлургия, 1981.

18. Медников Ю.П. и др. Эксплуатация промышленных печей и сушил нагазовом топливе. Л., Недра, 1982.Коллеров Л.К. «Газификационные19.