Андрей Кашкаров - Краткое руководство слесаря-ремонтника газового хозяйства

Факел горящего газа направляется в топку водогрейного котла, в котором происходит нагрев воды. Обрезки и кусковые отходы сжигаются непосредственно в топке котла.

Примером такой конструкции служит «вихревая топка» (газогенератор) с тепловой мощностью 800 кВт. Ее особенности таковы:

• при сжигании древесного топлива температура в топке любого водогрейного котла не превышает 750 °C, а при совместном использовании вихревой топки (газогенератора) с водогрейным котлом, в результате полного термического разложения топлива температура топочных газов, поступающих в топку котла достигает 1200–1450 °C, отложение сажи на поверхностях нагрева котла при этом минимально;

• получаемый газ имеет высокую калорийность (8,5 м 3генераторного газа эквивалентно 1 кг мазута);

• превращение опилок (стружки) в горючий газ – газификация обеспечивает полное сгорание топлива, в результате чего достигается высокий КПД установки (88–92 %);

• автоматическая подача топлива (опилки, стружки) обеспечивает их равномерное горение и поддерживает высокую точность температуры теплоносителя, что особенно важно при использовании установок в системах теплоснабжения сушильных камер;

• в процессах, протекающих в вихревых топках (газогенераторах), происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в среде без кислорода, благодаря чему содержание оксидов азота в дымовых газах значительно ниже предельно допустимой концентрации;

• вследствие полноты сгорания (по сравнению с современными газовыми горелками), дымовые газы содержат чрезвычайно мало оксида углерода и остаточных углеводородов (канцерогенных углеводородов).

С другой стороны существенным недостатком древесных отходов как топлива является их нестабильная влажность, которая колеблется в пределах 6-60 %.

Сжигание древесных отходов высокой влажности приводит к снижению их теплотворной способности и, как следствие, к увеличению расхода топлива. Поэтому представляется целесообразным организовать предварительную подсушку древесных отходов любой формы – от чурок до опилок.

Газогенератор избавит от много неудобств: от частой смены баллонов или емкостей (что иногда сопровождается остановкой производственного процесса), от неподтвержденного или непостоянного качества газа. Особенно удобно устанавливать газовые генераторы недалеко от пилорам, где скапливается много некондиционных отходов.

Для работы котельной топливо (древесные отходы) подается на склад; далее со склада – в расходный бункер. При помощи винтового транспортера топливо автоматически по заданному режиму подается в топку, где проходит три уровня:

• первый – уровень сушки;

• второй – уровень выделения летучих частиц и их возгорание;

• третий – уровень интенсивного горения. Окончательное сжигание выделяемых газов происходит в топке котла.

Газогенераторные котлы в своей основе используют принцип пиролизного горения, их также именуют пиролизные котлы. Принцип работы пиролизного котла состоит в сжигании выделяемого из твердого топлива (дров) – при высокой температуре газа.

Такое горение легче контролировать, КПД работы газогенераторных котлов значительно выше, при топке пиролизного котла сухой древесиной оно достигает 85 %.

Газогенераторные (пиролизные) котлы имеют отличное от традиционных твердотопливных котлов устройство. Устройство пиролизного котла – многокамерное, с шиберами для приведения в необходимый режим работы. Наличие шиберов обуславливается тем, что для работы пиролизного котла в режиме газогенератора, в закладочном бункере котла должна быть достаточно высокая температура (600–800 °C), а для первоначального прогрева его запускают в режиме традиционного твердотопливного котла.

Печь для производства древесного угля состоит из:

• топочного блока, который служит для сушки и разогрева древесины, находящейся в углевыжигательном блоке;

• углевыжигательного блока, в который загружается древесина в размере 2,5 м 3. Процесс углевыжигания длится 9-11 часов, в результате выход конечного продукта составляет 400 кг. Для слива конденсата в нижней части углевыжигательного блока предусмотрен сливной кран. Загрузка осуществляется в ручную, в загрузочный ящик. В верхней части углевыжигательного блока расположен предохранительный клапан;

• основания, которое служит для крепления топочного и углевыжигательного блока;

• пандуса, который служит для выгрузки ящика с конечным продуктом (углем).

Процесс производства угля состоит из следующих этапов.

Режим сушки. Сушка выполняется путем естественной циркуляции теплоносителя – дымовых газов с температурой равной 140–160 °C через пакет дров, помещенных в углевыжигательный блок. Продолжительность периода сушки зависит от исходной влажности древесины. Теплоноситель нужных параметров получают путем сжигания древесных отходов в топочном блоке. Температура теплоносителя ограничивается уровнем, при котором еще не происходит пиролиз сырья, а лишь удаляется абсолютно большая часть исходной влаги, с 45–55 % до 4–5%. На данной стадии из древесины выделяются в основном пары воды со следами эфиров и кислот.

Режим эндотермического пиролиза. При дальнейшем нагревании древесины температурный диапазон составляет 150–300 °C. На этой стадии исходное сырье полностью обезвоживается и переходит в полуобугленное состояние – бурую древесину. При этом выделяются простые газы и основная часть спиртов и кислот, а так же часть смол. При температуре близкой к 300 °C начинается стадия экзотермического пиролиза, которая характеризуется самопроизвольным повышением температуры в углевыжигательном блоке без увеличения подвода тепла извне.

Режим экзотермического пиролиза. Экзотермический пиролиз происходит при температуре 300–400 °C… На этой стадии бурая древесина превращается в древесный уголь 65–75 %-ным содержанием нелетучего углерода. Оптимальный температурный диапазон составляет 350–380 °C, максимум с учетом погрешностей измерения и регулирования системы подачи теплоносителя – 400 °C.

Охлаждение угля. При окончании прокаливания уголь охлаждается до температуры, при которой исключается самопроизвольное его возгорание при контакте с воздухом.

Конечная температура охлажденного угля должна быть не более 85 °C, а для качественногот производства желательно, чтобы она держалась на уровне 40 °C. В качестве сырья для производства угля используется береза. Рекомендуемый диаметр дров от 60 до 200 мм и относительной влажностью до 55 %.

При достижении первоначального прогрева, производят полную закладку камеры газогенераторного котла и приводят шибер в пиролизный режим работы. Газогенераторные котлы в этом режиме производят нагрев древесины в камере сгорания при практическом отсутствии кислорода, в результате чего происходит разложение древесины – на древесный газ и древесный уголь (кокс).