Оптимизация режимов работы газогенераторной установки

Оптимизация режимов работы газогенераторной установки

В данной статье рассматривается серия экспериментов позволяющая изменить конструкцию газогенераторной установки.

Авторы публикации

Рубрика

Технические науки

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 41 (43), декабрь ‘21

Дата публицакии 08.12.2021

Поделиться

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

Температура газа после генератора.,

С0

 

 

 

подача пара,

10-3∙м3/час

Состав генераторного газа, объёмная доля  %

Низшая теплота сгорания  газа ,

Qн, МДж/кг

H2

CH4

CO

O2

 

310

нет

17,58

4,0

14,4

1,98

5,15

370

нет

11,5

0,8

9,2

1,6

2,69

27

7,73

4,73

28,93

6,18

32

8,33

4,96

28,93

6,33

380

32

6,36

1,42

35,71

5,71

420

нет

10,7

0,4

17,3

1,4

3,48

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.

Список литературы

  1. Болдин, С.В. Экспериментальная установка для производства генераторных газов из древесных отходов / С.В. Болдин, Р.Т. Пузиков, А.С. Коробков // Приволжский научный журнал / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород, 2008. – № 1. – С.30-32

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 4 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary