Zplyňování dřevního odpadu a biomasy – Technologie zpracování odpadů – Články |

Potřebuje člověk hodně tepla? Pokud z této řečnické otázky vyloučíme pojem „duchovní teplo“ (a jak víte, potřebujete ho hodně) a omezíme se pouze na fyzické teplo a navíc pouze na vytápění, zásobování teplou vodou, provoz lázní, prádelny, pak může být odpověď dána zcela jednoznačná, samozřejmě s přihlédnutím k tomu, o jaké klimatické zóně bydliště mluvíme.

Vezměme si jako příklad průměrnou geografickou oblast. Zde v zimě potřebuje jeden člověk asi 2 tisíce kilokalorií za hodinu (v létě samozřejmě výrazně méně); za rok to bude přibližně 6 milionů kilokalorií. To znamená, že pro zásobování teplem řekněme třítisícové vesnice je potřeba spálit více než 2 tuny topného oleje ročně.

Horká voda a pára jsou potřebné nejen pro každodenní život a veřejné služby, ale také pro průmyslovou a zemědělskou výrobu.
Nejpřínosnější je centralizované zásobování teplem, zejména z výkonných tepláren. Jsou však stovky měst, kde žádné takové stanice nejsou, tisíce vesnic, JZD a statků státních statků, dřevařských podniků a konečně mnoho továren, továren, pro které byly nebo se staví kotelny na dodávku tepla. . Ne vždy je možné vyřešit problém ekonomické výroby tepla, protože k tomuto účelu používají převážně dovážené palivo – topný olej, uhlí. Ale na mnoha místech, kde kotelny fungují nebo by se měly stavět, je dostatek dřevěného odpadu, rašeliny a nekvalitního paliva. K efektivní výrobě tepla z nich samozřejmě potřebujete cenově výhodnou technologii.

Plynový generátor “Bioner”

Proto je pochopitelný zvýšený zájem na mezinárodní výstavě „Solid Fuel – 86“ (konala se v září loňského roku v Leningradu) o plynový generátor Bioner vyráběný strojírenským závodem Hämeenlinna společnosti Perusyuhtymä (Finsko).

“Bioner” se používá k výrobě spalitelného plynu z dřevního odpadu, štěpky, rašeliny a hnědouhelných briket, různé biomasy a také ze směsí všech těchto druhů paliv. Název zařízení odráží tuto „všežravost“ a shoda se slovem „průkopník“ naznačuje inovativní povahu vytvořeného zařízení.

Zplyňování paliva, to znamená proces jeho tepelného zpracování v plynovém generátoru za vzniku hořlavého plynu, je známé již dlouhou dobu a je poměrně široce používáno. Přirozeně se nabízí otázka: čím se Bioner liší od tradičních instalací, v čem je novinka?

Nový generátor plynu je šachtová pec. Palivo je do něj přiváděno shora, což padá pod vlivem jeho hmotnosti. A zespodu, směrem k němu, je vzduch vháněn přes otočnou mřížku. Palivo se setkává s horkým plynem a zahřívá se, vysychá a uvolňuje do něj vlhkost. Teplota v této zóně, sušící zóně, v závislosti na obsahu vlhkosti paliva a může dosáhnout 50%, může být 200-400 ° C.

Při dalším klesání se palivo ještě více zahřívá: až na 400-800°C dochází k pyrolýze – z paliva se oddělují těkavé látky, koksuje se. Do plynného skupenství přecházejí nejen lehké frakce uhlovodíků, z nichž hlavní je metan, ale i těžké frakce tvořící stromovou pryskyřici.

V další teplotní zóně (800-1200°C), a to je samotná zóna zplyňování, reaguje koksované palivo – jeho pevný uhlíkatý zbytek – s kyslíkem obsaženým v čerstvém dmýchaném vzduchu. V důsledku oxidace (spalování) vzniká oxid uhličitý CO₂ a vodní pára. Ale protože je tam velmi málo kyslíku a nestačí spálit všechen uhlík, pak při teplotách nad 900 °C produkty oxidace pokračují v interakci s nespáleným uhlíkem. Proces zplyňování končí tvorbou oxidu uhelnatého (CO) a vodíku, které jsou spolu s plynnými uhlíky a dehtem hořlavými složkami generátorového plynu; navíc obsahuje inertní složky – dusík ze vzduchu, vodní páru z mokrého paliva a oxid uhličitý.

A tady se dostáváme k ústřednímu bodu. Aby došlo ke zplyňovací reakci, musí být teplota popela – nespalitelného minerálního zbytku paliva – jistě udržována nad 900 °C, ale zároveň nesmí překročit horní mez určenou teplotou tání popela, což je obvykle mezi 1100-1200°C. Popel roztavený na roštu narušuje normální průběh všech fází zplyňování, vyráží zeminu zpod automatického zařízení, které reguluje další proces využití generátorového plynu, a nejčastěji přeruší práci na dlouhou dobu.

To je hlavní důvod, proč je dosud biomasa v plynových generátorech využívána daleko od objemu, který odpovídá jejím potenciálním zdrojům.

K nápravě této situace je nutné zajistit spolehlivý, stabilní průběh procesu zplyňování. A k tomu je v zóně, kde prochází, nutné zaručit požadovanou teplotu a řídit ji v souladu se změnami ve složení paliva.

Jak se to dá udělat na Bioneru? Za tímto účelem je možné regulovat vlhkost vzduchu přiváděného do generátoru a udržovat tak teplotu ve stanovených mezích. Tato myšlenka nebyla žádným známým způsobem realizována.

Použití generátorového plynu

Generátorový plyn vyrobený v Bioneru slouží buď jako palivo pro výtopnu (viz barevný štítek) nebo je spalován v průmyslových zařízeních, jako jsou kotle, sušárny a pece.

Efektivní výroba plynu z biomasy je pouze jednou částí problému jejího využití jako paliva. Další část souvisí se spalováním takového plynu. Všude tam, kde se bude v budoucnu používat, je nutné zajistit jeho úplné spálení. To je důležité nejen z ekonomických důvodů. Rovněž je třeba přísně dodržovat požadavky na ochranu životního prostředí.

Stávající hořáky k tomu nebyly vhodné, protože nebyly navrženy pro spalování plynu obsahujícího dehet.
Byl vytvořen speciální hořák, ve kterém se vzduch mísí s plynem přesně v takovém poměru, který zajišťuje dokonalé spálení.

Spaliny neobsahují žádnou síru a pevné látky neobsahují více než 250 miligramů na metr krychlový, tedy méně, než povolují jakékoli normy. Díky tomu nedochází ke znečištění životního prostředí. Stanice nepotřebuje filtr na čištění spalin, bez kterého nelze dosáhnout tak malého množství prachu v kouři jiným způsobem spalování.

Teplárna Bioner může pracovat bez přítomnosti obsluhy – v automatickém režimu. Pomocí senzoru, který monitoruje hladinu paliva, je jeho přívod do generátoru automatizován; teplota vody v kotli určuje množství vzduchu zapojené do procesu zplyňování a tím reguluje výkon stanice a měření obsahu kyslíku ve spalinách slouží jako informace, která se používá k ovládání ventilátoru, který řídí vzduchu do hořáku plynového kotle. Všechny parametry, na kterých závisí provozní režim teplárny a její spolehlivost, jsou regulovány pomocí mikroprocesorové techniky.

Konstrukce generátoru a hořáku je taková, že umožňuje v případě potřeby snížit výkon na 10 % jmenovitého. Navíc můžete provoz stanice i bez úplného vypuštění vody ze systému pozastavit, například o víkendech, a poté ji poměrně rychle spustit. A spalování paliva, suššího než obvykle používaného, ​​umožňuje překročit výkon o 40 %. Tento široký rozsah nastavení zajišťuje optimální využití výkonu po celý rok. Teplárna má účinnost 85 % a více.

Pomocí zařízení Bioner je poměrně snadné přeměnit kotelny na topný olej na generátorový plyn. Náklady na takovou rekonstrukci jsou nesrovnatelné s úsporami, které vyplynou z nahrazení drahého topného oleje například dřevní štěpkou.

Plynový generátor Bioner se vyrábí s výkonem od 1 do 15 MW. Abychom si představili možnosti takových instalací, vezměme si jako příklad stanici s generátorem 5 MW. Při maximálním provozu 6 tisíc hodin ročně vyrobí tolik tepla, že vystačí pro domácí i užitkové potřeby obce s 5 tisíci obyvateli. K tomu by se musel spalovat topný olej – místo štěpky! -3 tisíce tun.

První plynová výtopna „Bioner“ o výkonu 5,2 MW byla postavena v roce 1981 ve Finsku. Zkušenosti z jeho provozu potvrdily, že dokáže spolehlivě fungovat bez obsluhy, vyznačuje se vysokými technickými a ekonomickými ukazateli a emisemi do životního prostředí jsou minimální.

Zařízení se nachází v Borisově a je připojeno k elektrické síti Minskenergo

Technologie komplexu.
Pro efektivní provoz plynových generátorů jsou štěpky předem naloženy do sušárny, pohybují se v ní, suší se a vykládají šnekem do nakládací lžíce.
Sušička je poháněna teplem z tepelných výměníků výfukových plynů plynových generátorů.
Dále jsou vysušené štěpky nakládány nakladačem do násypky generátoru plynu.
V bunkru se také dodatečně suší a následně automaticky přivádí do spalovací komory, kde se uvolňuje generátorový plyn.
Plyn procházející chladicím a filtračním systémem je posílán do spalovacího motoru YaMZ-238 připojeného k elektrickému generátoru 0,4 kV.
Tento komplex obsluhuje jeden operátor za směnu.
Prodej je možný jako celek zařízení nebo jednotlivé jednotky.
Zařízení je vyrobeno v Běloruské republice, pohonná jednotka je z Ruské federace (Diesel-System, Jaroslavl), testována, provozní doba je až 500 m/h.

Důležité pro Ruskou federaci.
Kapacita zařízení (od 300 kW) umožňuje ucházet se o výběr projektů výrobního zařízení pro následné uzavření smlouvy o dodávce elektřiny do sítě zajišťující návratnost investice (náklady na zařízení a výstavbu) s zisk!
Jednoduše řečeno, i kdyby tam elektrárna jen stála, stát za ni zaplatí. (Vyhláška 1298 ze dne 29.08.20, nařízení vlády 449 ze dne 28.05.13) Plynové generátory pracují na obnovitelných zdrojích energie – biomase. Podle federálního zákona 35 z 26.03.03. března XNUMX biomasa zahrnuje stromy, stejně jako odpad z výroby a spotřeby.
Zařízení lze použít k výrobě elektřiny a tepla pro vlastní potřebu za cenu nižší, než je cena zakoupená ze sítě nebo v oblastech, kde je energie vzácná nebo nedostupná. Zařízení umožňuje také recyklovat dřevěný odpad například z výroby nábytku nebo dřevěných železničních pražců.

Video o provozu a konstrukci jednotek na výrobu plynu:

Umístění plynové elektrárny na plošinu vozidla s nízkým zatížením

Více o GSU

Plynová elektrárna GGU-100S je určena k výrobě elektrické a tepelné energie z dřevěného paliva.
Jako palivo se používá dřevní štěpka, briketovaný nebo granulovaný dřevní odpad.
Také po předběžné přípravě a granulaci je možné využít řadu průmyslových a domovních odpadů.
Plynová elektrárna je navržena a vyrobena s ohledem na přísné ekologické požadavky, emisní indikátory splňují požadavky dokumentu „EkoNiP 17.01.06-001-2017 Ekologické normy a pravidla.”
S přihlédnutím k výše uvedenému naše společnost nabízí novou technologii plynových jednotek s procesem zpětného spalování.
Toto zařízení umožňuje termochemické zpracování obnovitelných uhlovodíkových surovin (dřevěné palivo) při zajištění vysokého stupně využití paliva a šetrnosti k životnímu prostředí.
Hlavní zařízení je namontováno v upraveném 40ft námořním kontejneru, který umožňuje použití standardních vozidel pro silniční nebo železniční přepravu. Na přání zákazníka lze vyrobit kontejnerovou verzi pro námořní přepravu.

Pohonná jednotka: motor YaMZ-238 (vylepšený na plynové palivo) + elektrický generátor

Plynogenerační elektrárna se skládá z přijímacího zásobníku paliva se sušícím zařízením, systému pro výrobu a přípravu generátorového plynu a plynopístové elektrogenerační jednotky. Ve standardní verzi je plynová pístová jednotka založena na motorech YaMZ-238, což zajišťuje snadnou obsluhu, údržbu a širokou distribuci náhradních dílů.
Řídicí systém motoru je speciálně upraven pro efektivní využití generátorového plynu jako hlavního paliva a je plně koordinován s řídicím systémem generátoru. Životnost motoru před generální opravou je minimálně 30 tisíc m/hod.

Monitorování parametrů během instalace

Plynogenerační elektrárna GGU-100S může pracovat buď samostatně, nebo ve spojení s jednotným státním energetickým systémem, řídicí elektronika generátoru zajišťuje potřebné parametry a přesnou synchronizaci elektrických sítí. Řídicí systém má funkci upozornění operátora na existující chyby a poskytuje automatické nouzové zastavení s odpojením od napájení, pokud nastanou. Grafická obrazovka má ruský jazyk rozhraní a jasně zobrazuje procesy a parametry probíhající v reálném čase.

Hlavní technické vlastnosti plynové generátorové elektrárny GGU-100S

Objem motoru s plynovým pístem 14.5 l Elektrický/tepelný výkon 80/120 kW Napětí/frekvence generátoru 0,4 kV/ 50 Hz Typ motoru Stamford UCI238E274 Generační režim; / paralelně se sítí Typ zplynovač Reverzní, s uzavřenou komorou zplyňování Provozní režim Nepřetržitý Typ a velikost paliva Dřevní štěpka kvality A1 podle GOST 1-33103.4, třída velikosti P2017 podle GOST R 31,5-55116 Přípustná počáteční vlhkost paliva Ne více než 2012 % Přívod paliva; , bez zastavení vyvíječe plynu Spotřeba paliva při maximálním výkonu Ne více než 20 kg/hod Vyrobené množství popel 100-2% (v závislosti na druhu a kvalitě štěpky) Automatické Obsah ve výfukových plynech (O5 -2%) CO – ne více než 15 mg/m600 NO – ne více než 3 mg/m140 Elektr příkon v režimu startování ne více než 3 kW Personál údržby (obsluha);3 (je povolena obsluha více stanic jedním operátorem) Hmotnost v kontejneru verze;1t

Plynogenerační elektrárna se skládá ze tří oddílů: – palivový prostor, reaktorový prostor, prostor elektrické jednotky a zahrnuje následující komponenty:
A – střecha palivového zásobníku, B – servisní žebřík palivového zásobníku, C – servisní poklopy zásobníkové komory, D – přijímací šnek, E – šnek vzduchové komory, E – vzduchová komora, G – šnek reaktoru, H – reaktor, I – plyn/teplo výměníky vzduch a plyn/kapalina, I1 – přídavný prostor výměníku tepla plyn kapalina, K – radiátory, L – ventilátor chladiče, M – látkový filtr, N – dřevěný (řídící) filtr (s platformou), P – externí chladič, P – ochranný kryt a vstupní zařízení napájecího kabelu, C – odlučovač vlhkosti a jemný filtr , T – elektroblok (s rozvaděčem), U – servisní dvířka prostoru elektrobloku, F – rozvaděč reaktorového prostoru, X – třídič jemného prachu frakce paliva, Sh – jednotka na vykládání popela, Shch – hydraulická stanice, E – kompresor, Yu – potrubí přívodu atmosférického vzduchu

Proces provozu plynové elektrárny

Palivo se plní do přijímací násypky vybavené ohřívači vzduchu a přívodními mechanismy do přijímacího hrdla generátoru plynu. Objem jednorázově naloženého paliva zajišťuje nepřetržitý provoz elektrárny po dobu minimálně 6 hodin. Podlaha palivového bunkru je vybavena pochozím systémem a perforovanými základními plechy, které zajišťují aktivní promíchávání dřevní štěpky a cirkulaci teplého vzduchu.
Reaktor plynového generátoru a potrubní systém jsou namontovány přímo na nosné konzoly rámu a jsou k nim přišroubovány. Dodávka paliva do AZ ze zásobovacích dopravníků probíhá cyklicky s možností nastavení doby jejich chodu, provozní cyklus výroby plynu není přerušován. Reaktorový prostor generátoru plynu má samostatnou ovládací skříň, která umožňuje zapnout / vypnout jeho mechanismy a sledovat potřebné parametry v případě jejich odchylky je odeslán signál k vypnutí celé instalace generátoru plynu, čímž se sníží rizika mimořádných situací.
V souladu s požadavky požární bezpečnosti je úsek vybaven hasicími přístroji a je vybaven senzory kouře/vysoké teploty/vysokého obsahu CO, pokud jsou spuštěny, je vyslán signál, který vynutí vypnutí celého systému.

Dopravníky pro plnění reaktorů

Ve spodní části spalovací komory reaktoru generátoru plynu je rošt s mechanickým otočným pohonem. Uhlíkový zbytek je odstraněn proudem plynu a přefiltrován vysokoteplotním látkovým filtrem těžké nespálené zbytky (kameny, kovové inkluze) se hromadí v popelové komoře. Skříň generátoru plynu má kontrolní poklop, který umožňuje přístup pro údržbu a čištění zplyňovací komory.
Po oddělení zbytků popela vstupuje generátorový plyn do skupiny externích (naplněných dřevěnými štěpkami) kontrolních filtrů, kde je dále čištěn a předchlazen. Jakmile je náplň kontaminována, použije se jako přísada do hlavního paliva a tím se zlikviduje.
Dále je plyn poslán do externího chladiče pro konečné ochlazení a řízené oddělení vlhkosti od paliva (při použití paliva s abnormálně vysokou vlhkostí dochází ke kondenzaci), což umožňuje, aby instalace pokračovala v provozu, i když je dávka nízké kvality palivo dorazí.

Dlouhodobé používání nekvalitního vlhkého paliva není povoleno, to povede ke kontaminaci vnitřních povrchů výměníků tepla a filtrů a také výrazně sníží výkon motoru elektrárny.

Po ochlazení a vysušení je plyn směrován do směšovacího potrubí motoru, které je vybaveno systémy automatických škrticích ventilů pro udržení optimální kvality a množství palivové směsi.
Po nastartování a zahřátí motoru se provádějí operace pro nastavení provozního napětí a frekvence generovaného napětí, je provedena synchronizace se státní energetickou sítí a přenos elektřiny je řízen automaticky. Při ručním nebo automatickém zastavení motoru se úplně zastaví odběr plynu z vyvíječe plynu a také se zastaví proudění vzduchu do spalovací zóny vyvíječe plynu a zastaví se také proces tvorby plynu.
Plynové elektrárny lze napojit na stávající inženýrské sítě pro přenos tepelné energie do jiných objektů či prostor (sušárny, inženýrské sítě, vlastní areál). Stanice je také možné vybavit rekuperátory tepla spalin, což výrazně zvyšuje využití uvolněné energie (provedení je volitelné a je vypracováno s ohledem na projektovou dokumentaci dodanou zákazníkem).
Plynové elektrárny GGU-100S jsou vynikajícím způsobem, jak elektrifikovat vzdálené lokality, které vyžadují autonomní napájení, nebo snížit špičkové zatížení podniku se stávajícím připojením k elektrické síti.
Samostatně bych chtěl poznamenat složku životního prostředí, generátory plynu mají nízké emise škodlivých látek a lze je použít pro likvidaci různých druhů domácího nebo průmyslového odpadu s výrobou elektrické a tepelné energie (vzhledem ke složitosti chemického složení odpadů probíhají speciální výzkumné práce s rozborem vzorků vzniklých generátorových plynů a výfukových plynů motoru, po obdržení výsledků je rozhodnuto o možnosti jejich likvidace).

Pro poskytnutí informací o ceně je nutné zaslat žádost na níže uvedené kontakty. Při jednání se ujasní potřebné vybavení, způsoby platby, dodání atd. a určí se Vaše cena.