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
- 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