ОТВЕТЫ НА ЧАСТО ВОЗНИКАЮЩИЕ ВОПРОСЫ

ТЕХНОЛОГИЯ «КЛИЕНТГАЗ»

ПРОИЗВОДСТВА ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА

ИЗ БИОЛОГИЧЕСКИХ ВИДОВ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА И УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

С целью рассказать об особенностях предлагаемой технологии ниже приводится список из вопросов и ответов на них. Данные вопросы были собраны во время общения как с профессионалами, технологами так и бизнесменами, производственниками. Ответы были тщательно продуманы и подготовлены в формулировках, понятных далеко не только профессионалам.

ОТВЕТЫ НА ЧАСТО ВОЗНИКАЮЩИЕ ВОПРОСЫ

1.      Что такое газификация твердых видов топлива

Газификация твердого топлива - это его высокотемпературное (900-1200^°C) превращение в газообразные вещества (СО, Н₂, СН₄, СО₂, Н₂О) при взаимодействии с кислородом (воздухом) и водяным паром с недостатком окислителя. Состав и калорийность газа варьируется в зависимости от вида твердого топлива и характеристик окислителя.

2.      На каком топливе может работать газификатор

Слоевые газификаторы ГПД периодического действия для газификации различных видов твердого топлива с получением генераторного газа, в том числе и из некоторых видов подготовленных отходов, резины, птичьего и свиного помета, лигнита, пеллет и гранул из торфа, подсолнечной шелухи, древесины, коры деревьев, костры и бадылок овощных и прочих культур, бурого угля, илистых отложений и т.д.

По желанию заказчика могут быть проведены исследования по газификации другого сырья. Как пример можно привести успешные опыты по газификации опилок, рисовой шелухи и гранул из куриного помета.

Большинство видов топлива и отходов, в том числе из списка вредных и опасных, после некоторой подготовки показали удовлетворительные результаты по использованию в данной технологии.

Основные требования к подготовленному топливу:

ü  Влажность 6…20%;

ü  Размер кусков, гранул, пеллет, чипсов, щепы пр. 3…50 мм;

ü  Форма и плотность должны стремиться к максимальной насыпной плотности;

ü  Дополнительные индивидуальные требования, исходя из физико-химических свойств.

Разные виды топлива могут быть использованы одновременно при смешанной загрузке реактора либо участвовать в подготовке комбинированного топлива на стадии подготовки путем шихтования и смешивания до формовки гранул или пеллет. В некоторых случаях возможно добиться либо условно-бесплатного, либо до 100% компенсируемого в затратах источника замещения природного газа.

Задача, решаемая при подборе вида топлива, состоит в поиске с учетом местных условий и экономической целесообразности. В известных случаях эта работа может привести к снижению стоимости замещаемого газа до 80%.

Чаще обычного расчетная экономия на замещенном природном газе составляет в среднем 50%.

3.      Состав и калорийность получаемого генераторного газа

Генераторный газ – готовая газовоздушная смесь, получаемая при газификации твердых топлив. Он состоит из горючих компонент СО (12…30%), Н₂ (10…25%), СН₄(0,5…5%) и балласта – N₂ (35…55%), CO₂ (8…15%), H₂O (2…20%).

В зависимости от используемого топлива (см.п.2) и применяемых технологических решений низшая теплота сгорания генераторного газа, производимого в газификаторах ГПД может составлять 1000…1600 ккал/м³ (4,2 …6,7 МДж/м³).

Для сжигания природного газа (7600…8000 ккал/м³) необходимо около 9 частей воздуха для образования газовоздушной смеси после горелки, а для генераторного газа 0,8…1,6 частей воздуха. Калорийность газовоздушных смесей из генераторного газа (1600÷2=800 ккал/м³) и природного газа (8000÷10=800 ккал/м³) принципиально совпадают, а значит взаимозаменяемы.

4.      Как изменится режим работы теплового агрегата при переходе на использование генераторного газа

Важно учитывать, что при замещении природного газа генераторным, гидравлический режим работы теплового агрегата существенно не изменяется.  Это объясняется тем, что для сжигания 1м³ природного газа необходимо подать в горелку около 9 м³ воздуха, а для полного сжигания 1м³ генераторного газа – от 0,8 до 1,6 м³ воздуха, в зависимости от исходного топлива. Таким образом суммарный объем продуктов сгорания остается практически неизменным.

5.      После перевода на использование генераторного газа остается ли возможность использовать природный газ

Да. Наша компания устанавливает горелочные устройства, которые могут работать как на природном, так и на генераторном газе, а также при их одновременной подаче в любом соотношении. При разработке системы автоматики управления технологическим агрегатом, использующим генераторный газ, мы учитываем возможность автоматического перехода с одного вида топлива на другой без нарушения технологического регламента работы агрегата.

Например, пуск и выход на рабочий режим - на природном газе, после выхода на рабочий режим - переход на использование генераторного газа.

6.      Нужна ли замена горелок для использования генераторного газа

Да, для перевода любого агрегата, с использования природного газа на генераторный, замена горелок обязательна. Генераторный газ низкокалорийный, поэтому для сохранения мощности агрегата в него необходимо подать эквивалентное по теплоте сгорания количество генераторного газа.

Например, если низшая теплота сгорания природного газа составляет 8000 ккал/м³, а генераторного 1200 ккал/м³, то для замещения 1 м³ природного газа понадобится 6,8 м³ генераторного газа.

7.      В каких технологиях возможно применение генераторного газа

Генераторный газ пригоден как для энергетического ис­пользования (сжигание для генера­ции электрической и (или) тепло­вой энергии), так и в каче­стве энергоноси­теля для раз­личных технологических процессов, например, обжиг кирпича и т.п. или сырья для синтеза различных углево­дородов и аммиака.

Генераторный газ, получаемый в газификаторах ГПД может быть использован в теплогенераторах, промышленных печах, сушилах, котлах – везде, где в качестве топлива применяется природный газ. Современные разработки сделали возможным использование генераторного газа как моторного топлива для поршневых машин. Создана серия когенерационных комплексов по производству тепловой и электрической энергии с использованием газификаторов и двигателей внутреннего сгорания. Первые такие установки проработали уже более 5 лет.

8.      Какие вредные выбросы при работе газогенератора

Суть эффекта "обратной тепловой волны" заключается в том, что в слое топлива при опреде­ленных режимах подачи дутья фронт горе­ния мо­жет смещаться не только по ходу дутья, но и против по­тока. В традиционных газификаторах, а равно и в слоевых топках, фронт горения смещается по ходу дутья. Зона пиролиза в этом случае расположена за зоной горения, по­этому продукты термо­разложения загрязняют газ. Сажа, смоли­стые веще­ства, канцеро­гены, фенолы и дру­гие токсичные вещества, посту­пающие в ат­мо­сферу – это продукты термолиза органической массы топлива. Ко­гда же фронт горения

смещается навстречу дутью, зона пиролиза на­ходится пе­ред зоной горения. Соответственно, продукты пиролиза попа­дают в зону горения и подвергаются "огневому обезвреживанию", т.е. полностью расщепляются до СО, H2, CO2 и H2O. Именно этим эффектом обусловлена экологическая безопасность технологии.

В газификаторах ГПД все органические соеди­нения расщепля­ются и газифицируются внутри аппарата, и газ не со­держит смолистых веществ. Вслед­ствие низкой скорости фильтрации нет выноса твердых частиц из слоя, так как аппарат работает как зернистый фильтр. Горючий газ можно использовать без предварительной очи­стки.

В отличие от традиционного сжигания твердых видов топлива нет эмиссии исключительно вредных по­лиароматических углеводородов, в т.ч. бензапирена, оказывающего очень сильное канцеро­генное и мутагенное действие.

В технологии не используется вода и не производится конденсация про­дуктов термиче­ского разложения, следовательно, отсутствуют технологиче­ские сточные воды. Фусы, подсмольные воды, фенолы и прочие вредные примеси в процессе не образуются.

При работе газогенератора образовывается генераторный газ, но это не выбросы – это целевой продукт. Произведенный газ подается на сжигание в технологический агрегат, в котором сжигается с применением специализированных горелок (см. п.6), разработанных для сжигания низкокалорийного газа.

При работе на генераторном газе выбросы от технологического агрегата (котла, печи и т.п.) не увеличиваются. Генераторный газ, как и природный сжигается без остатка. Вредные выбросы при его сжигании те же, что и при сжигании природного газа – СО и NO_x, но их концентрация при работе на генераторном газе обычно ниже, чем при работе на природном.

Для экологов предприятий можно резюмировать, что при переходе на использование газогенераторов выбросы СО и NO_x, уменьшатся, при этом появятся специфические выбросы, характерные для технологий, связанных с твердыми материалами – пыль. Пыль образуется при погрузочно-разгрузочных работах и для того, чтобы уменьшить ее попадание в атмосферу в проектах закладывается аспирационное оборудование.

9.      Какие отходы после применения данной технологии

Особенностью газогенераторов ГПД является то, что в процессе газификации твердое топливо дожигается не до золы. Остаток, это также продукт, на который имеется стабильный потребительский спрос. При газификации бурого угля остаток (10…12% от массы загрузки) – полукокс, при газификации пеллет из шелухи подсолнечника - остаток (коло 10% от массы загрузки) – аналог древесного угля.

Полученный в качестве зольного остатка продукт, в большинстве случаев в зависимости от вида твердого топлива, имеет более высокую стоимость чем исходное топливо и может классифицироваться, в каждом конкретном случае, как полукокс, активированный уголь, бездымное топливо, коагулянт и пр.

Данная технология безотходна и может быть применена для утилизации подготовленных углеродсодержащих отходов.

10.    Имеет ли технология недостаток, присущий прочим технологиям газификации, в виде образования смолы

В газогенераторах ГПД реализован обращенный процесс газификации. Этот процесс характеризуется минимальным образованием смол – около 0,1 г/м³. Так как объем смол невелик возможно подмешивание его к исходному топливу и подача на повторную газификацию. Накопление смол во вновь образующемся газе не происходит, поскольку смолы разлагаются в зоне горения газификатора без остатка.

11.    КПД использования топлива в газогенераторах ГПД

В процессе работы газогенераторов энергия твердого топлива расходуется на;

- получение генераторного газа - 75%;

- нагрев воды в рубашке охлаждения – 10%;

- химическое преобразование остатка твердого топлива – 10%;

- прямые потери – 5%.

Соотношение между приведенными выше составляющими при использовании разных видов топлив колеблется, но средние показатели именно такие, а прямые потери не превышают 7%.

12.    Как лучше использовать газогенераторы ГПД

Газогенераторы ГПД - установки периодического действия. По желанию заказчика они могут быть рассчитаны на непрерывную работу длительностью от одной загрузки 8… 24 часов.

Предполагается следующий режим эксплуатации:

- загрузка - до 30 минут

- пуск – до 30 минут

- рабочий режим – исходя из конструкции газогенератора – от 8 до 24 часов

- охлаждение остатка твердого топлива – не менее 6 часов

- выгрузка остатка.

Таким образом, для предприятий, работающих в односменном режиме достаточно установки одного газификатора, обеспечивающего нужды предприятия в газообразном топливе и горячей (до 95°С) воде.

Для предприятий непрерывного цикла необходима батарея газификаторов, обычно не менее 3х газификаторов, обеспечивающих непрерывную подачу необходимого количества газа в агрегаты.

13.    Насколько надежны газогенераторы ГПД

Это безотказное оборудование. Для получения генераторного газа в газогенераторе непрерывно работает только один агрегат – вентилятор. Надежность таких устройств общеизвестна. Конструкция газогенератора исключает перегрев металлических частей и износ основных элементов, поэтому в процессе рабочего цикла аварийные режимы исключены.

Отсутствие вращающихся и движущихся частей в газификаторе делает его работу чрезвычайно надежной, а водяная система охлаждения обеспечивает длительный ресурс эксплуатации.

14.    Есть ли действующий объект где применена данная технология

В житомирской области в г. Малин на фабрике специального картона швейцарской компании «Вайдман» данная технология применена для замещения природного газа в количестве до 270 м³ в час (установка мощностью 3 МВт по газу).

Генераторный газ подается совместно (50/50%) с природным на котел для производства пара, который используется в технологических целях по профилю предприятия.

15.    Где производится технологическое оборудование

Оборудование производится по узлам на мощностях партнеров (аутсорсинг). Далее на площадке при монтаже производится крупно-узловая сборка. Данный вариант давно применяется в мировой практике и позволяет значительно сокращать затраты.