Газогенераторная установка на древесных отходах

Одной из актуальных проблем России является утилизация отходов лесоперерабатывающего производства. Количество отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности в Республике Татарстан за 2010 год составило 98,56 тыс. тонн. При этом количество собранных отходов деревообработки в 2010 г. составило 0,65 тыс. тонн, из которых переработано 0,29 тыс. тонн, что составило всего 0,3% от всего количества отходов.

В современных условиях газификация биомассы является одним из наиболее дешевых и экологически безопасных способов получения электрической и тепловой энергии. Процесс газификации включает в себя процессы нагрева, сушки, пиролиза, горения и химической конверсии продуктов в генераторный газ. Газификация по сравнению с прямым сжиганием сокращает выбросы углекислого газа. Полученный газ состоит из монооксида углерода, водорода, метана, диоксида углерода, небольшого количества углеводородных соединений более высокого порядка, таких как метан и этан, содержит пары воды, азот и различные примеси, такие как смолы, частицы углистого вещества и золы. Для получения более чистого генераторного газа в газификатор могут загружаться специальные присадки (что часто делается для отшлаковывания сернистых соединений). Кроме того, генераторный газ может подвергаться дополнительной химической очистке, что значительно проще и дешевле, чем очистка продуктов сгорания при прямом сжигании древесных отходов.

Газогенератор обращенного процесса газификации: 1 – корпус газогенератора;
2 – топливный бункер; 3 – загрузочный люк; 4-камера газификации; 5 – фурма; 6 – рубашка охлаждения;
7 – профилированные пластины; 8 – колосниковая решетка; 9 – кронштейны; 10 – камера прокачки воздуха;
11 – выпуклое днище; 12 – коническая крышка; 13 – рубашка; 14 – перфорированная стенка;
15 – патрубок подвода воздуха; 16 – патрубок отвода воздуха; 17 – сифонный патрубок

В качестве аппарата газификации может использоваться устройство, принцип работы которого следующий: через загрузочный люк (3) твердое топливо подают в топливный бункер (2), в кольцевом зазоре которого посредством конической крышки (12) слой топлива равномерно распределяется, а затем под действием собственного веса топливо опускается в камеру газификации (4). В камеру прокачки воздуха (10) через патрубок подвода воздуха (15) подают исходный воздух, который, проходя через камеру (10), нагревается от ее стенки, выводится из камеры по патрубку отвода воздуха (16), и уже нагретый воздух направляется в рубашку воздушного охлаждения камеры газификации (4), где продолжает подогреваться от стенки камеры газификации. Подогретый воздух, подают через фурмы (5) внутрь камеры газификации, где он взаимодействует с твердым топливом – происходит процесс газификации топлива. Полученный генераторный газ выходит из камеры газификации, проходит через колосниковую решетку (8), поднимается вверх по зазору между стенками корпуса (1) и топливного бункера (2), через стенку которого отдает часть теплоты твердому топливу, находящемуся в топливном бункере, нагревая его, и выходит из корпуса.

При нагревании сырья выделяются пары влаги, которые проникают через отверстия перфорированной стенки (11) рубашки (13) камеры прокачки воздуха (10), где, соприкасаясь с ее сплошной стенкой, конденсируются. Получаемый конденсат собирается в рубашке и выводится из нее через сифонный патрубок (17). Воздух, прошедший через камеру, поступает в рубашку воздушного охлаждения, где дополнительно подогревается как от стенки камеры газификации, так и от стенки рубашки охлаждения (6), которая нагревается отходящим генераторным газом.

Воздух, проходя в рубашке воздушного охлаждения (6), продолжает отбирать теплоту от стенки камеры газификации, выравнивая и снижая в ней температурные напряжения, сам дополнительно нагревается и в таком состоянии поступает в фурмы (5). Удаление влаги в процессе подогрева исходного сырья из топливного бункера (2) содействует снижению энергозатрат на ведение процесса газификации и повышает качество генераторного газа. В качестве исходного топлива используются древесные отходы: щепа, опилки, древесная пыль, кора и т.п..

Внедряемая установка позволит существенно снизить уровень выбросов предприятия. Получаемый газ можно использовать локально в качестве экологичного топлива для сжигания в энергетических установках для получения тепла и электроэнергии. Эта технология может успешно применяться как при организации новых лесных и деревообрабатывающих предприятий, так и для модернизации действующих, в том числе в районах, удаленных от электрических и газовых сетей. Она может быть интересна также для зерноочистительных и сельскохозяйственных предприятий.