Полная автономия или газогенератор на основе пиролизного котла

Полная автономия или газогенератор на основе пиролизного котла

Способов отопления различных по назначению помещений существует большое количество.

antananarivo — профиль | СПЛЕТНИК

Все их перебирает владелец здания в поисках оптимального и самого выгодного варианта.

Но возможность применения твердотопливного оборудования чаще всего не рассматривается вовсе. Хотя современные газогенераторные твердотопливные пиролизные котлы имеют массу достоинств.

А по некоторым параметрам даже превосходят модели, работающие на газе.

Содержание:

  1. Принцип действия
  2. Конструктивные особенности и последствия
  3. Популярные торговые марки
  4. Характеристики и отличия

Принцип работы пиролизного оборудования

Разработка новых аппаратов для систем отопления проводится на основании исследований специалистов институтов. При этом огромное внимание уделяется изучению и моделированию процессов горения различных видов топлива, позволяющих достичь:

  1. Снижения его расходов
  2. Повышения уровня теплоотдачи
  3. Сокращения вредных примесей в отработанных газах

Итогом этой работы и стали пиролизные твердотопливные газогенераторные котлы, принцип действия которых основан на свойстве древесины разлагаться на газ и твердую составляющую.

Это выяснили в процессе исследований. Но также обратили внимание на необходимость специальных условий для наиболее эффектного протекания процесса пиролиза.

  • Во-первых, это установленные условия, такие как температура около 1000º С и дефицит кислорода в процессе сжигания
  • Во-вторых, определенная влажность древесины, применяемой в качестве топлива

Только при наличии всех факторов дрова, сгорая, смогут производить дополнительный вид топлива – газ данные процесс называют газогенерацией. Такая особенность позволила называть данные твердотопливные аппараты газогенераторными или пиролизными, ведь процесс получения газа из твердого органического топлива называется пиролизом.

Принцип работы:

Исходя из особенностей работы такого пиролизного оборудования, удалось достигнуть наилучших показателей по количеству вырабатываемой тепловой энергии, чем у обычных моделей. И хотя такому процессу подвержены практически все виды твердого топлива, но самое максимальное количество газа способна выделять именно древесина, что и было учтено разработчиками.

Уникальная конструкция газогенераторного котла

Самым большим минусом такого оборудования считается его высокая стоимость. Но она является результатом его конструктивных особенностей, а не каким-то желанием производителя заработать как можно больше. Пиролизный газогенераторный котел должен извлекать из древесины газ, а для этого должны быть созданы определенные условия, такие как:

  • Температура в топке до 800º С
  • Минимальное поступление кислорода

Чтобы достигнуть таких показателей разработчикам пришлось разделить топку на две камеры:

Объемный отсек в нижней части используют для загрузки дров и в зависимости от мощности аппарата он вмещает различные объемы топлива. В нем происходит нагрев древесины до необходимой температуры при изоляции от излишков кислорода. Выделяющийся при этом газ подается в верхнюю камеру, где происходит смешивание его с воздухом и сжигание.

Особенностью конструкции является наличие обратного перемещения воздуха в нижней камере. Перемещение происходит сверху, а для этого требуется наличие дымососа, оборудованного электроприводом и автоматикой.

Разогрев отсеков до значительных показателей температуры требует высокопрочных материалов. Поэтому в этих котлах камеры сгорания чаще всего изготавливают из стали или чугуна. Каждый из материалов имеет свои достоинства и сказать, что какой-то из них является наилучшим нельзя.

Производители оборудования

Выбор сложных технических устройств связан с определенными сложностями. Поэтому лучше доверять технической документации, не забывая при этом о репутации производителя. Исходя их этих параметров, самыми конкурентоспособными на отечественном рынке являются пиролизные котлы газогенераторные следующих торговых марок:

  • Buderus
  • Junkers (Германия)
  • De Dietrich (Франция)
  • Lamborghini (Италия)

Их выбор не случаен, кроме отличного качества продукции, вся документация составлена с учетом номинальной мощности оборудования.

Поэтому ее изучение позволит потребителю получить правдивые сведения о длительности работы на одной закладке и многих других особенностях функционирования котла.

Чтобы немного сориентировать вас в возможностях данного оборудования, проведем краткий обзор нескольких моделей. Для примера рассмотрим газогенераторные пиролизные аппараты работающие на твердом топливе:

  • Logano (Buderus)
  • CF 120 CSE (De Dietrich)

Германские котлы представлены модельным рядом с мощностью до 45 кВт для стальных образцов и 36кВт для чугунных. Их КПД достигает 85%.

При этом длительность работы на одной закладке составляет 2 часа. Они оборудованы системой автоматики, включающей в себя индикатор температуры воды, предохранительным ограничителем.

К отличительным чертам относятся длина дров до 680 мм и наличие встроенных охлаждающих теплообменников.

Французские аппараты несколько уступают по мощности, она ограничена 30 кВт. По КПД они также уступают немецким моделям, имея его от 50%. Но вот по длине полена несколько превзошли, у них она может достигать 800 мм.

Как видно из перечисленных характеристик, каждый из них имеет свои достоинства, и выбор зависит только от ваших потребностей.

Основные характеристики

Определившись с производителем, необходимо выбрать модель. Для этого следует уточнить такие особенности как:

  1. КПД
  2. Допустимые виды топлива
  3. Энергозависимость
  4. Наличие систем автоматизации
  5. Стоимость

Из всех перечисленных параметров потребители наиболее часто интересуются именно топливом. И если теоретически газогенераторный котел может работать на любом из твердых видов, имеющем органическое происхождение, то на практике не все они имеют хорошую энергоэффективность.

Почему стоит выбирать газогенераторные твердотопливные котлы, смотрим видео:

Например, древесина не имеет самой высокой теплоотдачи, но ее выбирают чаще других именно за минимальные расходы. Однако для пиролизных устройств этот вид топлива считают идеальным из-за возможности выделения больших объемов горючего газа, что очень актуально для данного типа аппаратов.

Особенно популярны такие модели на производстве, где осуществляется обработка древесины. В таком случае котел пиролизный газогенераторный – это лучший выбор, так как будет с успехом работать на отходах производства.

Это позволит решить сразу две проблемы:

  • Утилизации отходов
  • Обогрева помещения

Ваш правильный выбор

Приобретение отопительного оборудования основывается в первую очередь на доступности одного из видов топлива.

И для тех, у кого нет возможности подключиться к газовой магистрали оптимальным вариантом является твердотопливный газогенераторный котел.

И этому способствуют его положительные качества, такие как: экономное расходование продуктов и незначительное количество вредных выбросов, что сегодня является самым актуальным.

Самое главное преимущество пиролизной технологии

Важно: при переработке отходов по технологии пиролиза не имеют значения присутствие в сырье посторонних химических веществ, угнетающих выработку биогаза.

Практически не меняется кол-во вырабатываемой энергии от состава навоза: разные птицы — молодняк, потом подрост, разный корм, добавки антибиотиков, прививки. Почему любые предприятия, изготавливающие биогазовые установки брожения не могут дать гарантии на конечный продукт?(количество газа, стабильность работы). Вы привили птицу или КРС – и все – тонкая технология брожения остановилась. Этого недостатка лишена технология пиролиза. Всё равно что жечь – помет(навоз) с отравой добавок(прививок) или нет.

В конце процесса получается зола — столько, сколько зольность на сухое вещ-во у помета.

Из помета золу можно использовать как удобрение минеральное.

Rencontres Du Film Court Antananarivo

Точный состав может показать анализ.

В договоре можем дать гарантию на кол-во вырабатываемого газа и кол-во вырабатываемого электричества, в случае проведения анализа вашего сырья.

Технология пиролиза позволяет провести испытания на Вашем сырье перед принятием решения об инвестировании. С подготовкой отчетов, анализов, и с выдачей соответствующих гарантий по выходам продукции (электро и тепло энергия).

Для этого необходимо выслать к нам 6000-7000 кг вашего сырья и оплатить эти работы.

Чтобы вам не тратить деньги с неизвестным результатом – можем дать предварительную гарантию в диапазоне +-20%. Анализ даст более точные цифры.

Если вы заполните подробно опросный лист — получите бесплатно расчет вашего варианта ТКП.

Предварительно подтверждаем, что с 1 тонны подготовленного сырья(или с 1,44 тонны неподготовленного) вы будете иметь 2000 м3/час газа.

Что даст вам с 1 тонны подготовленного: 1000-850 квт/час ээ + 2000-1700 квт/час тепловой (когенерация энергии).

Обслуживание будет стоить примерно 350 тыс.руб в год (первый год бесплатно).

Установка тратит на собственные нужды 150 квт/час ээ.

Это то, что мы можем гарантировать с точностью +-20%.

Для уточнения – необходим анализ сырья.

Перед подачей в газификатор и прохождение в нем различных этапов газификации древесная щепа осушается. Основными фазами при этом являются реакторы-газификаторы с двумя камерами сгорания. Топливо в процессе газификации постоянно контролируется и его качество поддерживается в стабильном состоянии. Завершается процесс очисткой древесного газа, который затем и подается в мини ТЭЦ.

Сушка древесного топлива

Сушка щепы или  удаление остаточной влажности измельченной вторичной древесины, составляющей около 10%, происходит, как правило, на «подвижном полу». Если щепа обладает повышенной влажностью, например, свежесрубленная лесная древесина, рекомендуется предварительная сушка на воздухе (хранилище с крышным перекрытием). Эта продувка воздухом требуется также во избежание повышения температуры древесного топлива, и связанных с этим потерь качества. Если используется вторичная древесина, то эта продувка не требуется, поскольку остаточная влажность в такой древесине составляет 20%-30%, и ее состояние является стабильным. Остаточная влажность во вторичной древесине возникает при сносе строительного лесоматериала и при измельчении в шредере, когда для уменьшения пылеобразования добавляется вода. При хранении древесины на открытом воздухе содержание влаги в ней также увеличивается.

Термохимическая газификация – описание процесса

Зона сушки (100º — 200ºС)

В зоне сушки щепа доводится до абсолютного сухого состояния (содержание влажности с 10-15% до 0%). Высвобожденная вода остается в процессе, и щепа не подвергается никаким химическим видоизменениям. Хотя возможно возникновение микротрещин или других похожих физических изменений, в зависимости от скорости нагрева.

Зона пиролиза (150 – 500 °C):

В этой зоне без доступа воздуха происходит термическое индуцированное (вынужденное) пиролитическое разложение микромолекул (целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина). В температурном диапазоне 200 Сº — 300 Сº макромолекулы вскрываются и тем самым безвозвратно разрушаются. Возникают летучие газы (например, CO2, H2 и CH4) и органические пары. В органических парах содержатся углеводородные соединения, как смола и ароматизирующие вещества, которые конденсируются  при  комнатной температуре и давлении окружающей среды и выделяются в качестве  пиролизного масла. При температуре 400 — 500 °C пиролитическое разложение древесины практически заканчивается. В этом температурном диапазоне 80% древесного материала преобразовано в газо- и парообразное состояние. В остатке получается твердый древесный кокс, состоящий их углерода и золы.

Зона окисления  (500 – 2000 °C):

Требуемая для газификации и пиролиза тепловая энергия вырабатывается в процессе частичного сжигания продуктов пиролиза, который происходит в средней и нижней части газификатора (там, где подается газифицирующий агент  – воздух).

Дешёвые авиабилеты Антананариву — Умео находятся здесь

Равномерное, по возможности, образование горячей зоны имеет важное значение для качества газа, так как термический крекинг  длинноцепных углеводоргодов (смол) происходит лишь здесь.

Зона восстановления (800 – 1100 °C):

Основная часть горючих компонентов генераторного (древесного) газа образуется в зоне восстановления. Водяной пар и диоксид углерода в соединении с твердым углеродом превращаются (восстанавливаются ) в водород и окись углерода. При этом среди прочего происходят и другие химические реакции: реакция Будуа и гетерогенная реакция водного газа; реакция гетерогенного образования метана или гомогенного образования водного газа. Эти реакции являются к тому же равновесными реакциями, в зависимости от давления и температуры. Так как равновесие важных реакций при температуре около 900 °C сдвигается почти полностью в нужное направление, то в зону восстановления  необходимо подавать достаточное количество тепла.

Большая часть минеральных составляющих древесины (в основном соединения Ca-, Mg-, K-, P-, Na-), некоторое количество тяжелых металлов, песка, земли, а также несгоревший углерод образуют при сгорании золу. Часть золы, в качестве пыли, остается в полученном газе. Кроме того в полученном газе содержатся азот, диоксид углерода, кислород, водяной пар и длинноцепные молекулы углеводорода, так называемая смола. Содержание пыли и смолы в газе имеет большое значение при его дальнейшем использовании в мини ТЭЦ.

Реактор — газификатор

Конструкция реактора-газификатора с двумя камерами сгорания  в целом похожа на конструкцию реактора однонаправленного потока (поток воздуха/газа и топлива идет в одном направлении). Но дополнительно он имеет зону окисления на высоте решетки реактора. Благодаря этому оптимизируется процесс сжигания щепы, и содержание углерода в золе составляет менее 5%, вследствие чего ее можно без проблем хранить (депонировать). Кроме этого, так же можно поддерживать температуру в зоне уменьшения в оптимальном диапазоне. Реактор всегда наполнен до шлюза. В нижней части находится зола, над ней древесный уголь, и наверху щепа. Газовый реактор сконструирован как реактор с неподвижным катализатором с цикличной  загрузкой. Они работают по так называемому принципу двойного сжигания с двумя зонами окисления. При этом на первом этапе в реакторе происходит пиролиз древесной щепы, продукты которого затем попадают в первую зону окисления. Далее горючие газы проходят через зону восстановления, в которой существует дефицит воздуха, и потом  попадают снова, в уже вторую, зону окисления. В этом процессе углерод полностью преобразуется в низкокалорийный (обедненный) газ, состоящий преимущественно из окиси углерода, водорода, а также азота из добавленного воздуха. Этот газ затем подается в газопоршневую электростанцию. В зону окисления подается именно такое количество воздуха, чтобы в конце оставались не угли, а лишь чисто минеральная зола.

Очистка древесного (пиролизного) газа

Возникший в результате термохимических процессов сырой газ не соответствует ни по температуре ни по степени очистки требованиям газопоршневого двигателя. Поэтому необходима 3-х ступенчатая газоподготовка, включающая в себя следующее оборудование:

  • Охладитель неочищенного газа
  • Фильтр
  • Охладитель очищенного газа
Охладитель газа Фильтр Скруббер (промыватель газа) 

Оптимизированная геометрия ректора 3-ей серии позволяет отказаться от применения циклона для отделения мелких частиц. Вследствие чего отпадает необходимость утилизации золы из циклона. В целом установка газоподготовки работает без конденсата, и лишь  зола из фильтра требует утилизации. Ниже представлены этапы газоочистки: 

Сырой (неочищенный) газ поступает из реактора с температурой ок. 650°C. Проходя через трубчатый теплообменник газ охлаждается до температуры  170 °C. Важное условие – избегание нежелательной конденсации в теплообменнике.

Частицы пыли в неочищенном газе отсеивается с помощью тканевого фильтра, нашедшего свое применение среди прочего и в газоочистке. Из-за кислотосодержащих капель конденсата и соединений углеводорода, которые конденсируются при температуре свыше  160 °C возможно возникновение закупоривания. Поэтому перед отсеиванием применяются специальные тканевые фильтры. Для создания, так называемого, верхнего фильтрующего слоя перед фильтром устанавливается дозирующая станция в комбинации с рециркуляцией. В качестве фильтрующего средства используется известь или сорбалит (смесь из извести и активированного угля). Очистка осуществляется в зависимости от перепада давления посредством скачков давления.

Скруббер

Затем температура отфильтрованного неочищенного газа должна быть доведена до уровня, приемлемого для газопоршневого двигателя: около 40°С. Охлаждение осуществляется с помощью охлаждающего газоочистителя. Температура на входе составляет около 140°C. Охлаждение может производиться водой или с органического растворителя (биодизель).

Преимущество мокрого охлаждения состоит в эффективном разделении сконденсированных компонентов, как смола и вода, которые затем проходят рециркуляцию в реакторе. Возвращенный конденсат пройдет в реакторе повторный процесс газификации.

Полученный древесный газ имеет примерно такой состав:

Элемент Содержание в %
CO 18 — 22
CH4 1,5 — 2,5
H2 14 — 17
CO2 10 — 11
H2O 8
N2 40 — 50
Мин. теплотворная способность 1000 — 1500 кКал/м3

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *