Газогенераторные установки. Переработка отходов в полезную энергию.

На фото газогенераторная устновка AZSD

Газогенераторы - не новое явление в технике. Во время Великой Отечественной Войны топливо поставлялось в основном для фронта. Поэтому грузовые и, даже, легковые машины ездили на дровах. В газогенераторную колонку загружались чурки или деревянные обрезки, газогенератор вырабатывал газ, на котором работал двигатель внутреннего сгорания. Хорошую мощность на таком топливе развить было невозможно, но машины ездили относительно надежно. В настоящее время, в Северной Корее, наши ЗИЛы тоже ездят на дровах.

Сама газификация топлива получила распространение в конце 19 века. В основе газогенерации лежит сжигание твердого топлива в обедненной кислородом среде. Подача воздуха обеспечивается на уровне 30-35% от теоретически необходимого для горения уровня. Поэтому можно говорить скорее об управляемом тлении, чем о горении.

Древесный газогенератор. Принцип работы.

Температура горения 900-1200 градусов. Малое поступление воздуха в топку обеспечивается заслонками и конструктивно, благодаря чему в процессе низкотемпературного пиролиза образуются горючие газы, которые могут отводиться, очищаться и сжигаться в других устройствах. Например, в газопоршневых двигателях, бытовых газовых горелках, удаленных топочных устройствах. Конструктивно печь устроена так, что обеспечивается отделение горючих газов СО, СН4, Н2 от баластных негорючих газов, входящих в состав воздуха. Так же предусматривается подогрев подаваемого в печь воздуха теплом отводимых газов. Применение этих мер обеспечивает КПД газоненераторной установки около 85%. Объем генерируемого горючего газа составляет примерно 2,2 м³ на 1 кг сожженного топлива.

В качестве топлива в газогенераторах используется щепа с размером до 50 мм и, примерно, 20% опилок. Имеются установки с использованием в топливной смеси торфяной крошки, зерновых отходов, пищевой упаковки. Влажность подаваемой смеси до 20%. В то же время, имеются конструкции, предусматривающие влажность топлива до 60% и досушивание смеси в процессе подачи в топку: подача топливной крошки происходит постепенно и просохнуть она успевает до попадания в зону горения. В промышленных газогенераторах подача топлива производится шнеком, вращение которого обеспечивается от электродвигателя с регулируемой частотой вращения. В небольших установках - подача топлива из бункера в зону горения.

Топка конструктивно исполняется в виде футерованной жаростойким кирпичом шахты объемом до от 0,5 до 4,5 кубометров. Установка с тепловой мощностью 50 кВт имеет объем топки 0,65 м³ и вес 320 кг, расход топлива 22 кг в час. Установка с мощностью 1 МВт, имеет топку объемом 4,4 м³ и вес 5 тонн, расход топлива 430 кг в час.

Особенностью газогенераторных установок является отсутствие дымления, поскольку при медленном горении углерод не выносится с отходящими газами, преобразуясь в газовую смесь. Теплотворная способность газовой смеси несколько ниже природного газа, но вполне достаточна для использования такого газа в быту и для привода двигателей внутреннего сгорания.

Газогенераторные установки: экономика эксплуатации

Для средних и малых энергетических предприятий, деревообрабатывающих производств применение газогенераторных установок очень выгодно. Если нет необходимости отделения газовой смеси, газогенераторные установки работают как весьма эффективные теплогенераторы, обеспечивая нужды в тепловой энергии для технологических нужд и в отоплении. Очень эффективно применение газогенераторных установовок на деревобрабытывающих предприятиях для сушки древесины.

При работе газогенератора в составе твердотопливного котла можно сжигать отходы практически любой длины. Одновременно решаются экологические проблемы и проблемы утилизации отходов, снижается себестоимость выпускаемой продукции. Анализ затрат на отопление сушильных камер и промышленных зданий и сооружений, применяющих газогенераторные установки показывает, что затраты на топливо от 3 до 25 раз меньше, чем при традиционном его сжигании в котлах или отоплении электронагревательными установками. При использовании в качестве топлива отходов деревообработки собственного производства экономический эффект возрастает. Опыт эксплуатации отопительного оборудования с использованием газогенераторов в составе сушильных камер показал, что срок их окупаемости находится в пределах от 2-х месяцев до 1 года.

Применение газогенераторных установок для выработки электроэнергии показывает, что экономически они более эффективны, чем остальные объекты малой энергетики. Причиной тому невысокая стоимость оборудования и возможность использования отходов производства, мусора, сорной древесины. В Якутии был произведен подсчет выгоды применения газогенераторных установок взамен дизельных генераторов. Экономия по топливу составила 14 раз, срок окупаемости установок от 1 года до 3 лет. При этом был решен ряд экологических проблем с необходимостью утилизации больного леса и лесных завалов.

Топливо для гезогенераторных установок

Некоторую проблему составляет заготовка топлива и его подготовка для сжигания. Но технически эта проблема легко разрешима. На рынке существует широкое предложение разного рода дробилок и измельчителей, как мобильных, так и стационарных. Если исполнять все требования к вырубкам, то после них на лесосеке не должно оставаться древесных отходов. Мобильные измельчители древесины вполне обеспечивают поставку сырья для газогенераторных установок необходимой кондиции.

Некоторые промышленные предприятия, имеющие газонегераторные установки, не закупают опилки и щепу, а получают деньги за их утилизацию. Учитывая стоимость вывоза мусора на свалку и возможные штрафные санкции, предприятиям выгоднее сдать древесный мусор за небольшие деньги на сжигание. Владелец же газогенераторной установки получает при этом тепло для своих нужд не за деньги, а с доплатой.

Автор: Коваль Сергей Петрович