ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГАЗОГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Газогенераторная установка предназначена для переработки измельченной древесины с целью получения высококалорийного генераторного газа, используемого для получения электрической и тепловой энергий.

В ходе испытаний опытного образца газогенераторной установки выявлены конструктивные недостатки установки, влияющие на безопасность эксплуатации и калорийность генераторного газа [1]. В конструкцию газогенераторной установки были внесены изменения. В верхней части газогенератора установлено дозирующее загрузочное устройство с предохранительным клапаном, а на выходе газа из аппарата анализатор содержания кислорода. При достижении ПДК по кислороду в выходящем газе должна срабатывать блокировка по подаче сырья в газогенератор и отключению его нагрева. Это позволило выполнить требование по герметичности газогенератора, как аппарата с взрывоопасным газом и исключить поступления воздуха в него (при загрузке сырья и выгрузки зольного остатка) [2]. Кроме этого в газогенераторную установку было добавлено устройство впрыска воды в зону газификации.

Выполненные конструктивные изменения позволили провести новые серии экспериментов направленных на определение оптимальных режимов работы установки обеспечивающих: минимальный выход смолы с генераторным  газом и максимально возможную калорийность генераторного газа. Для выявления оптимальных режимов были проведены серии испытаний с изменением расхода воздуха без подачи воды и анализом выхода смолы и с впрыском воды в зону горения с анализом калорийности газа.

Водяной пар подается в нижнюю часть реактора в слой раскаленного карбонизата. Газы, образующиеся при газификации, смешиваются с продуктами термического разложения древесного сырья и выводятся из газогенератора. Генераторный газ после системы охлаждения и очистки от органических веществ и угольных частиц в скруббере направляется в ресивер для хранения газа.

Для снижения выхода смолы были выполнены  изменения в конструкции фильтра скруббера и проведён подбор режимов подачи воздуха через фурмы газогенератора.

Изменённая конструкция фильтра, установленного в скруббере предполагает организованный отвод осевшей на стружке смолы в нижнею часть скруббера.  Это исключит попадание капель смолы в поток генераторного газа.

Для анализа влияния температурных режимов работы газогенератора на  выход смолы из газогенератора проведены серии экспериментов: все фурмы открыты полностью, все фурмы открыты на 75% живого сечения по воздуху, все фурмы открыты на 50% живого сечения по воздуху, открыты полностью 50% фурм, остальные закрыты в шахматном порядке, все фурмы открыты на 25% живого сечения по воздуху.  Для доступа к фурмам кожух воздушного коллектора был снят.

Для достижения максимально возможной калорийности генераторного газа был выполнен подбор режимов подачи воды в зону восстановления газогенератора и режимов подачи воздуха в фурмы.

Для анализа влияния режимов впрыска воды в  зону восстановления на калорийность генераторного газа проведены серии экспериментов: расход воды 0,3 л/мин,  расход воды 0,5 л/мин, расход воды 1,0 л/мин

Каждую серию экспериментов сопровождали контролем показаний установленных  термометров и показаний расходомерного устройства, а также контролем выхода смолы (визуальный контроль или мерные пробы  сточной воды из скруббера) и пробами на состав генераторного газа [3]. Запись показаний проводилась по истечению 10-15 минут после изменения режима.

В целях гарантированно стабильной работы установки в течение всего эксперимента, испытания проводились при максимальной загрузке топлива (250 - 300 кг). При этом были достигнуты следующие параметры технологического процесса:

-Температура внутри газогенератора(верхняя точка)-1200 гр.С.

-Продолжительность карбонизации -10-12 мин.

-Температура газификации карбонизата (нижняя точка)-1200 гр.С.

-Продолжительность газификации карбонизата -30-40 мин.

-Температура подаваемого пара -120 гр.С.

-Температура газа на выходе из газогенератора -800-850 гр.С.

-Температура газа после котла-утилизатора -300-350 гр.С.

-Температура газа после системы охлаждения -60  гр.С.

-Расход пара -42 кг\час.

-Количество подаваемого сырья -53 кг\час.

-Количество образующейся золы -0,3 кг\час.

-Давление в газогенраторе -150 кПа.

-Давление пара на входе в газогенратор -190 кПа.

Характеристика получаемого газообразного топлива в зависимости от подачи водяного пара представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Влияние водяного пара на характеристики генераторного газа

В результате испытаний выявлены необходимые расходы воздуха и воды для организации оптимального процесса газогенерации с точки зрения максимальной калорийности газа и минимального выхода смолы, что позволит уточнить конструктивные размеры фурм и зоны генерации.

Результаты испытаний послужат основанием для изменения конструкции газогенераторной установки в целом.