Совершенствование технологии термохимической подготовки древесного топлива для малых ТЭС

• Автор: Силин, Вадим Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 200 с. : ил.

содержанием промежуточных продуктов термохимической конверсии.

Проведена техникоэкономическая оценка проекта использования малой ГЭС электрической мощностью 0 кВт с газификацией древесного топлива по усовершенствованной технологии.
Область применения г азогенераторные малые тепловые электрические станции па древесном топливе.
СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения и сокращения.

Введение.

1 Термохимическая подготовка древесины для твердотопливных ГЭС.

1.1 Влияние эффективности газификации на показатели работы твердотопливной

ГЭС на древесине.

1.2 Характеристики древесины как топлива.

1.3 1 Тромышленные технологии термохимической подготовки энергетических

топлив. Газификация
1.4 Технические характеристики реакторов плотного слоя
1.5 Выводы и задачи исследования.
2 Идеальный режим термохимической подготовки натуральных топлив
2.1 Расчетные характеристики идеального режима термохимической подготовки древесины.
2.2 Зависимость режимных параметров термохимической подготовки от вида
твердого топлива.
2.3 Режимные параметры термохимической подготовки топлива в современных газогенераторах.
3 Методика исследования и экспериментальные установки
3.1 Исследованные топлива
3.2 Методика изучения термохимической конверсии древесного топлива.
3.3 Методика определения кинетических характеристик термохимической конверсии частицы древесного топлива
3.4 Оценка погрешностей экспериментов
4 Усовершенствование термохимической конверсии древесины.
4.1 Получение в лабораторном реакторе газа с характеристиками, близкими к идеальным.
4.2 Кинетические характеристики термохимической конверсии крупно и среднедисперсных частиц древесного топлива
5 Разработка малой ТЭСДВС с усовершенствованной термохимической подготовкой
5.1 Реализация усовершенствованной технологии термохимической конверсии
крупно и средпедисперсного топлива в опытнопромышленных газогенераторах
5.2 Техникоэкономическая оценка эффективности создания и эксплуатации малой газогенераторной ТЭСДВС.
Заключение.
Список литературы


В области малой энергетики широкое распространение получают ТЭС с ДВС на газообразном топливе. Согласно [] тепловую схему ГЭС-ДВС с двигателями Отто, являющуюся аналогом отопительной или промышленной ГТУ-ТЭЦ, можно рассматривать как вариант ИГУ. Согласно [] электрический КПД газогенераторных ТЭС-ДВС в диапазоне мощностей 0- кВт в настоящее время не превышает -% (рис. ТЭС-ДВС на природном газе («г»). Снижение обусловлено падением мощности ДВС при переводе с природного («II») на генераторный газ («1») и появлением технологической части (газогенератор + система газоочистки). Рис. Фактический электрический КПД: ДВС на ген. I). I I): ГГУ (I I I) и ПТУ (IV) на природном газе; расчетный КПД ТЭС-ДВС на ген. УГТУ-УИ. Отечественные производители ДВС на мощность 0 кВт: ОЛО «УДМЗ» (г. Екатеринбург), Авторемонтный завод «Синтур-НТ» (г. Нижний Тагил), ОАО «Алтайский моторный завод» (г. Барнаул). Отечественные производители ДВС на мощность -0. МВт: ОАО «Коломенский завод» (г. Коломна), «Волжский дизель имени Маминых» (г. Балаково). Статистика выпуска мощных ДВС в сравнении с ГТУ мощностью от 1 МВт и более ведущими мировыми компаниями согласно [] отражает реальный объем производства с г. Основная доля рынка в области малых мощностей, в том числе - в не охваченной статистикой области менее 1 МВт, принадлежит газопоршневым ДВС. Известен отечественный опыт работы ДВС 0 кВт на генераторном газе [] и эксплуатации ДВС 1 МВт на природном газе. В странах НС, в США и Китае на генераторном газе отработаны ДВС мощностью до 1 МВт и более (Caterpillar, Tedom, Waukesha, Janbacher и др. N,4. Рис. Типичный тепловой баланс ДВС на природном газе представлен на рис. МВт-по данным []). Рис. Тепловой баланс ДВС на природном газе номинальной электрической мощностью (а) 0 кВт, (б) 1 МВт; тепловые потоки: Одвс - теплота охлаждающей рубашки, маслоохладителя и промежуточного охладителя ДВС, Оку - теплота продуктов сгорания, передаваемая воде в котле-утилизаторе (КУ). Он - потери ДВС в окружающую среду (с излучением и т. Типичная технологическая схема малой ТЭС с газификацией древесного топлива и ДВС представлена на рис. Современные газогенераторы биомассы производят газ с содержанием смол до 1 ООО мг/м3 и сажи до 0 мг/м3. ДВС и ГТУ пределы загрязненности. Как правило, используются системы жидкостной газоочистки. Кроме указанных загрязнителей в газе содержится до %С, % НгО, 3-7% газообразных углеводородов. Химический КПД древесного газификатора - -%. Химическая энергия топлива, за вычетом потерь в окружающую среду, составляющих для транспортных газогенераторов до % от потребляемого топлива, распределяется на три «потока» (в % от 0„р): химическая энергия генераторного газа Ох ~ -%, физическая теплота генераторного газа 0Ф ~ -%, химическая энергия смол Ос- - 3-5%. Порядка % физической теплоты газа передается воздуху и возвращается в газогенератор в рекуперативном теплообменнике - газо-воздуишой рубашке газогенератора, где газ остывает от ~ 0°С до ~ 0°С. В тепловом балансе схемы эта энергия не учитывается (поскольку возвращается с дутьем). Часть исходной энергии топлива, перешедшая в форму теплотворной способности смол (Ос), безвозвратно теряется в системе мокрой газоочистки (ГОЧ). Одновременно здесь же газ теряет до % физической теплоты. В ДВС поступает порядка Ох + 5%0ф или около -% исходной химической энергии топлива. Рис. Принципиальная технологическая схема малой ТЭС с газификацией древесного топлива; тепловые потоки: в расчете на 1 кг рабочей массы топлива: (}„р -химическая энергия единицы топлива: Ох — химическая энергия генераторного газа, Оф - физическая теплота генераторного газа, - химическая энергия смол, остальные обозначения - по рис. Полезно используемая энергия: Ята. Оку -Ох • (1 - т}'эК коэффициент полезного использования теплоты топлива на ТЭС х. Омт ' где бзл/г. ЙЗИЯ~ЙА), то X = >7э^ + (1 - г]') к ) • ? Ьу =0. УкВтч. Чэ*1 = %, коэффициент эффективности котла-утилизатора г}ку - %, а химический КПД газификатора д. Элекгричсский КПД ТЭС г^0 = 0. Менее половины теплоты топлива (. Такая же оценка для ДВС 1 МВт Даст хГЛ.