Котельная с газогенератором на древесных отходах

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Вятский государственный университет.

Кафедра "Теплотехника и гидравлика"

 

 

 

 

 

Реферат

 

«Котельная с газогенератором  на древесных отходах»

 

 

 

 

Разработал студент гр. ________ ___________ / Сычев Д.Г./ _______

Подпись  Фамилия И.О.  Дата

Руководитель ________________ ___________ / Шемпелев А.Г. / __________

Подпись  Фамилия И.О.  Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

Киров 2011

 

Основные сведения из физики и химии

Физические и химические явления. Все явления в природе могут быть разделены на физические и химические.

Физическими называются такие явления, при которых вещество не меняет своего состава, а изменяются лишь его формы (состояние).

Примером физических явлений может служить превращение  воды в пар при кипячении и  в лед при охлаждении. В этих случаях вещество изменяет только свое состояние (жидкое, газообразное, твердое), но остается прежним, так как охлаждением  пара и нагреванием льда мы снова  можем получить воду.

Химическими явлениями (реакциями) называются такие явления, при которых происходит превращение  одних веществ в другие, причем вещества приобретают совершенно иные свойства и становятся не похожими на первоначальные.

Примером химических явлений может служить горение  дров, при котором получаются совершенно новые газообразные вещества, по своему составу коренным образом отличающиеся от первоначальных.

Тела, атомы  и молекулы. Всякий предмет, занимающий место, называется физическим телом. Физические тела бывают в трех состояниях: 1) твердом (дерево, уголь и др.), 2) жидком (вода, бензин и др.) и 3) газообразном (воздух, генераторный газ и др.). Все тела обладают свойством занимать определенную часть пространства. Величина этой части пространства называется объемом  тела.

То, из чего состоит  тело, называется веществом или материей. Всякое вещество непроницаемо, т. е. в  том месте, где находится одна частица вещества, не может одновременно находиться другая частица.

Все вещества разделяются  на простые и сложные. Простыми веществами называются такие, которые нельзя разложить  имеющимися в химии средствами. Простые  вещества состоят из так называемых химических элементов, которых в  природе имеется около 90 (железо, медь, кислород, азот и др.).

Сложные вещества, называемые также химическими соединениями, состоят из двух или нескольких простых  веществ, которые химически соединены  друг с другом. Например, вода является сложным веществом; она состоит  из простых веществ - кислорода и  водорода.

В некоторых  случаях простые вещества могут  быть не соединены между собой  химически, а только перемешаны. Такое  вещество образует механическую смесь. Например, воздух является механической смесью кислорода с азотом, так  как эти составные части химически  друг с другом в воздухе не связаны. Получаемый в газогенераторах газ  также представляет собой механическую смесь из следующих газов: водорода, кислорода, азота, окиси углерода, углекислоты, метана и водяных паров. Газы водород, кислород и азот являются простыми веществами, а окись углерода, углекислота, метан и водяной пар - сложными веществами, или химическими соединениями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Последняя четверть прошлого столетия и начало нынешнего ознаменовались энергетическим кризисом. Вначале он коснулся преимущественно автомобильной  промышленности, но не нужно обладать даром предвидения, чтобы предсказать, что в дальнейшем именно энергетическая проблема будет определять интенсивность  развития всех сфер деятельности человека. Вследствии особенностей климата на большей части территории нашей страны человек проводит в закрытых помещениях до 80% времени. Для создания нормальных условий его жизнедеятельности необходимо поддерживать в этих помещениях строго определенный тепловой режим. Помимо создания комфортных условий жизнедеятельности человека тепло необходимо для обеспечения ряда технологических процессов в различных производствах.

Наряду с дефицитом  топлива в лесной и деревообрабатывающей промышленности скапливается большое  количество первичных и вторичных  древесных отходов. Даже при высокой  степени их использования всегда остается много некондиционных отходов, которые могут быть употреблены  только в качестве топлива. Количество отходов, образующихся, например, на мебельных  фабриках, составляет от 45 до 63%.

В настоящее время многие промышленные предприятия оснащаются термо-технологическим оборудованием. Правильно выбранная конструкция  котла обеспечивает длительную и  бесперебойную работу этого оборудования и, следовательно, всего производства в целом.

Современные проблемы теплоэнергетического хозяйства требуют оперативности  и профессионализма при решении  проблем, накопившихся за годы и вновь  возникающих. Ни одно направление в  теплоэнергетическом хозяйстве  нельзя развивать, не учитывая проблемы энергосбережения, не применяя самое  современное энергетическое оборудование и энергосберегающие технологии. Во всем мире постепенно отказываются от котельных, работающих на видах топлива, загрязняющих окружающую среду (угле и  мазуте). Кроме экологического риска, причиной тому служат малая эффективность  и высокая стоимость производства тепловой энергии.

В результате работы деревообрабатывающих предприятий в Российской Федерации  ежегодно образуется порядка 70 млн  тонн отходов деревообработки, основная часть которых, как правило, остается невостребованной, усугубляя пожарную безопасность и экологическую обстановку в местах расположения предприятий. Между тем отхлды можно и нужно  рационально использовать.

В условиях, когда наблюдается  тенденция роста тарифов на энергоносители, особенно актуальной становится проблема энергосбережения в производственно-хозяйственной  деятельности предприятий. Доля энергетических затрат в структуре себестоимости  продукции деревообрабатывающего  предприятия, потребляющего покупную дорогостоящую тепловую энергию, достигает  значительных величин (20–30%), что говорит  о высокой энергоемкости производства. В этой связи энергетическое использование  древесных отходов на предприятиях деревообрабатывающей промышленности является одним из важных направлений  повышения эффективности производства и умелого ведения технологических  процессов в рыночных условиях хозяйствования предприятий.

Древесные отходы — это  экологически чистое топливо.

Древесное топливо не содержит серы, в отличии от других органических топлив, а также обладает малой  зольностью (всего 1%), и стоит намного  меньше, чем газ, уголь. Решая проблему утилизации отходов деревообработки, Вы получаете дешевое и экологически чистое топливо.

К настоящему времени разработано  большое количество разнообразных  методов газификации твердого топлива  и конструкций газогенераторов  в зависимости от назначения газа, качества исходного топлива.

Слоевые вихревые топки газогенераторы на древесных отходах преобразуют в газ твердое топливо любой влажности. Они эксплуатируются в комплексе с серийно выпускаемыми водогрейными и паровыми котлами и позволяют переводить котельные с угля, жидкого топлива и природного газа на генераторный газ.

Энергетические установки  на базе газогенераторов на древесных  отходах являются современным оборудованием, предназначенным для сжигания сыпучих  древесных отходов с грануляцией (фракцией) до 30 мм и кусковых отходов  длиной до 1 м. Влажность топлива 6 - 60 %.

Применение вихревых газогенераторов существенно расширило область использования утилизаторов отходов. При увеличении мощности газогенератора его габаритные размеры и вес значительно снизились относительно прямоточных газгенов. Благодаря этому стало возможным изготовление и транспортировка газогенераторов мощностью от 0,125 до 3 МВт. За счет охлаждения стенок газогенератора вторичным воздухом и формирования высокотемпературного конуса горения в центральной части, увеличился срок службы газогенератора без ремонта.

Топка позволяет сжигать  следующие виды топлива: опилки, стружку, древесную щепу, кору, лузгу подсолнечника  и тд. Загрузка топлива в вихревые газогенераторы шнековая, отсюда вытекают требования к топливу - размер фракции  не более 30х20х5мм (при стандартном  диаметре шнека). Температура сгорания 1000-1200°С достигаемая при влажности топлива 40% (влажность опилок при распиловке древесины в свежесрубленном состоянии). КПД топки = 0,9...0,95.

При этом достигается  оптимальное содержание двуокиси углерода СО₂. При уменьшении относительной влажности топлива, мощность газгена увеличивается. При увеличении влажности топлива, мощность теплогенератора падает. Теплогенераторы работают на отходах любой влажности вплоть до теоретически возможной. Объясняется это конструктивными особенностями топочных устройств. По своей классификации по методу сжигания топлива топочные устройства данных газогенераторов относятся к слоевым, вихревым. По конструктивному расположению по отношению к поверхности нагрева котла - к внешним (выносным) топкам.  При слоевом способе процесс горения стабилизируется при неоднородности топлива по влажности, сглаживаются провалы по температуре горения и, исключается вероятность прекращения процесса горения при попадании партии опилок повышенной влажности. За время своего перемещения топливо подсушивается, газифицируется и загорается. Для дожигания вынесенных из слоя турбулентным, первичным воздухом горящих частиц, предусмотрена подача вторичного воздуха по специальным каналам, расположенным тангенциально по отношению к камере сгорания. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении воздуха, несгоревшие частицы топлива отбрасываются к стенкам камеры и продолжают многократное вращение до своего полного выгорания. В слоевых топках более надежна и долговечна работа самого шнека, т.к. в зоне зеркала горения он находится только в период растопки газогенератора. В основное рабочее время он постоянно закрыт слоем опилок вновь поступивших в топку. Слоевой метод сжигания топлива обеспечивает равномерное горение топлива любой влажности, т.к. подача топлива в топочное устройство производится снизу и, слой топлива постепенно перемещается в верхнюю часть, в зону активного горения. На подготовку топлива уходит больше времени, поэтому процесс горения не прекращается даже при большой влажности топлива (практические данные, полученные на установках, отапливающих наши собственные производственные цеха), когда влаги больше количества сухой древесной части.

Автоматика. Комплектация. Регулирование  тепловой мощности, подача и загрузка газогенераторов.

Регулирование подачи воздуха в топку производится системой шиберных заслонок. Регулирование  тепловой мощности газогенератора в  зависимости от потребляемого сушильными камерами или другими потребителями количества теплоты, осуществляется автоматически, повышением или понижением зеркала горения, изменением количества топлива подаваемого в единицу времени и изменением подачи воздуха в камеру сгорания. Управление автоматической подачей опилок для поддержания заданной температуры теплоносителя осуществляется специальным шкафом управления. В системе автоматики предусмотрена возможность установки необходимой температуры теплоносителя через пароль, чтобы исключить возможное вмешательство в работу котельной неподготовленного персонала. Для транспортировки и загрузки опилок в бункер - накопитель, теплогенератор может быть оборудован шнековым загрузочным транспортером. Длина и конфигурация транспортера будут кратными длине отдельных шнековых секций. При приобретении сушильной камеры с выносной топкой типа газогенератора  в комплект теплогенератора входят: твердотопливный котел (базовая модель), шкаф автоматики для поддержания заданной температуры теплоносителя, вихревой газогенератор, боров с патрубком под дымовую трубу и типовым эжектором, бункер - накопитель с приводом шнекового транспортера для подачи опилок в камеру сгорания, вентилятор наддува. При наличии у заказчика природного газа, сушильные камеры могут комплектоваться газовыми котлами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологический комплекс

Комплекс оборудован автоматической шнековой подачей топлива, которая избавляет потребителя от необходимости постоянно подкладывать топливо вручную в топку котла. Автоматическая шнековая подача позволяет транспортировать опилки и щепу с фракцией не более 30х30 мм. Кусковые древесные отходы при работе комплекса можно загружать непосредственно в топку котла.

В состав комплекса входят:

1. Бункер для топлива
2. Газогенератор
3. Котел
4. Дутьевой вентилятор
5. Шнековый транспортер
6. Пульт управления

 

В топке газогенератора происходит процесс газификации  топлива с частичным сжиганием. Древесный газ на выходе из топки  смешивается со вторичным воздухом и полностью сгорает в топке  котла. В комплексе используется котел водогрейный, топка которого позволяет сжигать кусковые древесные  отходы, кору, щепу. Допускается применение в составе комплекса другого  котла соответствующей тепловой мощности и конструктивно приспособленного для установки в комплексе. Для  присоединения к котлу газогенератора на боковой стене котла выполняется  отверстие.