Технические данные предоставляются по запросу.
Технология газификации твёрдых видов топлива включая Уголь, древесные отходы, лузга и многое другое была отработана в середине прошлого века. Достаточно вспомнить автомобили и тракторы, которые в промышленном масштабе использовались в народном хозяйстве в 40-х — 50-х годах прошлого века. Но в прошлом веке данную технологию заместили более высококалорийные виды топлива, такие как дизель и бензин, что было вполне актуально в связи с низкой стоимостью жидких углеводородов на тот временной период. В настоящее время технология газификации углей возвращена, но уже на более высоком технологическом уровне. Возобновить и актуализировать технологию газификации позволили более современные материалы — нержавеющие, высокотемпературные стали, более дешёвые (по сравнению с прошлым веком) теплоизоляционные материалы, современные системы автоматики, что и позволило изготавливать Установки по газификации более компактными, надёжными и автоматизированными.
В нашей стране очень много районов и даже регионов где нет магистрального газа, который на сегодняшний день является наиболее дешёвым для выработки тепловой и электрической энергии. В Этих регионах традиционно используется мазут, дизельное топливо, но при этом имеются значительные запасы бурых углей. Использование бурых углей для выработки тепловой энергии может снизить стоимость выработки тепла в 2-3 раза по топливной составляющей в одной Гкал тепла. Бурые угли, как правило имеют не высокую теплотворную способность и высокое содержание золы. Сжигание таких углей в Слоевых топках сопровождается низким КПД котлов (не более 75-80%) и высокие показатели выбросов вредных веществ в атмосферу с дымовыми газами (оксиды азота, оксиды серы, твердые частицы).
Использование технологии газификации бурых углей позволяет значительно поднять КПД установки до 92%, а также снизить выход вредных веществ с продуктами сгорания в атмосферу. Положительный экологический эффект достигается за счёт естественного процесса происходящего в установке по Газификации. Газификация бурых углей производится в газификаторе обращённого типа, то есть процесс движения продуктов сгорания, газов и топлива идёт сверху вниз. Топливо загружается непрерывно в верхнюю часть газификатора транспортёром, при этом в автоматическом режиме контролируется его уровень в Установке. В определённую зону газификатора подаётся воздух в количестве не достаточном для полного окисления топлива, но достаточном для поддержания процесса его газификации. В бурых углях, по весу, содержится более 50% летучих компонентов — газов. Под воздействием высокой температуры из бурых углей выделяются горючие газы, которые не успевают окислится в слое из-за низкого содержания кислорода Калорийность данного газа около 1100 ккал/м3. Далее продукты газификации и зольные остатки поступают на колосниковую решётку. Продукты газификации проходят через колосниковую решётку и газы поступают в переходную камеру, где к объёму дымовых газов добавляется необходимый % воздуха на дожиг этих газов. Образовавшийся газовый факел сгорает в камере сгорания стандартного газового котла, таким образом, в котле сжигается газ. Шлак через колосниковую решётку газификатора, в мелкодисперсном виде, поступает на дожигательную решётку, где интенсивно выжигаются остатки углеродистых частиц. Норматив несгоревшего топлива (углерода) в шлаке, для слоевого сжигания, составляет 5%-7% от общей массы топлива, а в шлаке после газификатора не более 1%, что значительно повышает КПД котлоагрегата.
При использовании слоевого сжигания углей коэффициент избытка воздуха в продуктах горения α=1,6 — 1,8 то есть объём избыточного воздуха может доходить до 80%, что и выхолаживает продукты горения в котлах со слоевыми топками и приводит к низкому КПД. Горение газов газификации в котле производится с коэффициентом избытка воздуха не более α=1,3 то есть 30% избыточного воздуха, что позволяет продуктам горения достичь поверхностей теплообмена с максимальной температурой. Именно благодаря описанному процессу КПД котлов с установками Газификации доходит до 92%. Технологическая линейка по сжиганию Бурых углей с применением газификационной установки проиллюстрирована на рисунке.
Технологическая линейка сжигания бурых углей с использованием газогенератора
Рис 1. Технологическая линейка сжигания бурых углей с использованием
газогенератора (на рисунке также указан склад запаса топлива)
Технология газификации угля используется с целью повышения эффективности получения тепловой энергии от этого вида топлива, и снижения экологической нагрузки на окружающую среду. Складирование твёрдого топлива производится на складе запаса угля, который может быть оборудован тельферным погрузчиком, обслуживается фронтальным погрузчиком. Далее уголь с помощью транспортёра подаётся в бункер приема топлива газификатора.
Отдав тепло в котле остывшие дымовые газы поступают в мультициклон, где очищаются от мелких взвешенных веществ, которые могут проскочить за пределы котла, затем газы с помощью дымососа поступают в дымовую трубу.
Надо отметить, что вынос твердых взвешенных частиц из газогенератора минимален, так как газы в процессе газификации проходят через слой топлива и шлака, именно этот слой является естественным препятствием (высокотемпературным фильтром) для выхода взвешенных частиц в переходную камеру и их реальный выход не более 10% от общей массы мелкодисперсной пыли, содержащейся в топливе.
Благодаря применению данной технологии, при сжигании бурых углей, дымовые газы на выходе дымовой трубы имеют «прозрачную» структуру.
Процесс горения в данной установке «растянут» на две зоны: Зона газификации и Дожиг газов в котле, это обстоятельство позволяет значительно снизить выбросы оксидов Азота (NOx) с продуктами сгорания.
Газогенератор является устройством непрерывного (поточного) получения тепла, то есть в процессе работы установки нет необходимости в периодические остановки процесса газификации, что позволяет обеспечивать потребителей тепла в течении всего отопительного периода.
Конвективные поверхности котла позволяют осуществить отбор тепла и снизить температуру дымовых газов до 170 0С. Коэффициент полезного действия котла составляет 92%. Такой высокий КПД держится между нормативными чистками комплекса, благодаря тому, что на поверхностях съёма тепла не откладываются частицы пыли, содержащиеся в дымовых газах при традиционных способах сжигания Твердых топлив. В стандартной комплектации Газификатор комплектуется котлом с температурой нагрева теплоносителя до 115 0С и давлением до 6 бар. Минимальная нагрузка для работы в автоматическом режиме не менее 20% от максимальной.
Котёл газификаторКотёл в составе Установки по габаритным размерам не многим больше своего собрата, работающего на природном газе, так как калорийность генераторного газа меньше калорийности природного газа. Однако, по сравнению с классическим котлом, предназначенным для сжигания Твердых топлив, габаритные размеры данного котлоагрегата существенно меньше, что позволяет его широко применять при проведении реконструкций источников тепла. Малые габариты установки позволяют изготавливать котельные мощностью до 6 МВт в блочном виде в заводских условиях.
Предельно допустимые выбросы соответствуют ГОСТ 17.2.3.02-78 «Охрана природы. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями».
Газогенераторная установка
Представляет из себя газогенератор обращённого типа, непрерывного действия. Образование горючего газа происходит при горении топлива в зоне воздушных фурм, при подаче воздуха в количестве, недостаточном для полного сгорания топлива. Образовавшийся горючий газ проходит через специальную колосниковую решётку, способную выводить из газогенератора куски шлака. Для полного сгорания углерода топлива предназначена нижняя дожигательная решётка.
Состоит из:
загрузочного бункера, водоохлаждаемой части, нижнего бункера.
Загрузочный бункер.
Предназначен для размещения топлива, подлежащего газификации, предварительного нагрева его. Слой топлива, высотой 800 мм над дутьевыми фурмами, обеспечивает стабильность поступления топлива в зону горения, исключает возможные, не контролируемые присосы воздуха.
Изготовлен из жаропрочного бетона. Снаружи теплоизолирован.
Водоохлаждаемая часть.
Предназначена для создания раскалённого слоя топлива от зоны дутьевых фурм до колосниковой решётки, в котором происходят процессы образования горючих газов.
Изготовлена из стального листа с водяной охлаждающей рубашкой.
В ней расположены дутьевые фурмы и колосники. Подача дутьевого воздуха в фурмы осуществляется из воздушных коллекторов, смонтированных по периметру водоохлаждаемой части. Воздух для горения подаётся дутьевым вентилятором первичного воздуха. Количество воздуха регулируется частотным преобразователем (или воздушной заслонкой)
Нижний бункер.
Выполняет функцию газосборного коллектора после колосниковой решётки и устройства для дожигания углерода топлива в шлаковом остатке на дожигательной решётке. Также в нём собирается шлак, удаляемый из предтопка при помощи колосников. В бункере имеется лаз, оборудованный футерованной дверцей, для удаления шлака. Размеры лаза позволяют человеку проникнуть внутрь бункера для производства ремонтных работ.
Система сжигания генераторного газа.
Генераторный газ, образовавшийся при газификации топлива , из нижнего бункера, с температурой ≈ 800 ºС, через короткий переходной газоход поступает в дожигательный циклон, предназначенный для полного сжигания газа, за счёт подачи вторичного воздуха. Воздух подаётся тангенциально, смешиваясь с генераторным газом, образует мощный, факел. Температура факела составляет 1100-1200ºС.
Основная камера сжигания имеет трехступенчатую конструкцию, а не обычную одноступенчатую. На первое ступени происходит термический молекулярный распад топлива при ограничение доступа кислорода, и образование высокотемпературного газа с высоким содержанием окиси углерода СО. На второй ступени происходит интенсивное сжигание горючих газов при контролируемом доступе кислорода. На третьей ступени происходит практически полное сжигание горючих частиц.
Вторичная камера сжигания (циклонного типа) имеет специальную конструкцию. Данная конструкция в сочетании со специальной системой подачи воздуха обеспечивает дожигание во вращающемся вихревом потоке температурой 1100 градусов. Такое вихревое дожигание позволяет предельно минимизировать содержание СО, летучей золы и твердых частиц в дымовом газе.
Рукавный фильтр . Рукавный фильтр является основным оборудованием в процессе пылеулавливания.
