10912

газа после расширения равна 5–20 оС. Нагрев газа перед расширением осуществляется в кожухотрубчатом пароконденсационном теплообменнике. Природный газ пропускается по трубкам, номинальное давление газа – 50 бар, температура на входе – 5 оС, на выходе – 170 оС. В межтрубное пространство подается водяной пар при давлении 11 бар и температуре 210 оС. Температура отводимого конденсата равна 50 оС.

Взарубежной научно-технической периодической литературе дается высокая оценка эффективности ДГА, которая определяется прежде всего меньшими удельными капитальными затратами и удельными расходами топлива на выработку электроэнергии, чем на паротурбинных энергоблоках.

На сегодня на основе детандер-генераторных агрегатов разработаны два типа бестопливных установок. Первая модель состоит из ДГА и традиционного теплового насоса (ТН), в котором рабочим телом являются хладагенты – вещества, имеющие низкую температуру кипения. Вторая модель работает на так называемом воздушном тепловом насосе (ВТН), в котором рабочим телом является обычный атмосферный воздух. У каждого из вариантов установок есть ряд преимуществ и недостатков.

Однако обе эти модели установок, по своей сути, бестопливны, то есть их работа происходит без сжигания топлива.

Внастоящее время турбодетандеры оцениваются специалистами как один из перспективных видов турбинной продукции с большим рынком сбыта. Причем рынком наиболее востребован мощностной ряд 1,5–6 МВт.

Следует отметить и инвестиционную привлекательность этого сегмента рынка. По разным оценкам, ресурс внедрения ДГ-технологии в России и СНГ оценивается в 5 000–8 000 МВт. А это загрузка энергомашиностроительных предприятий на многие годы. Срок окупаемости проектов – от 3 до 5 лет.

Для потребителей – это производство относительно дешевой, экологически чистой электроэнергии на собственные нужды. Кроме того, это экономия газа, который можно отправить на экспорт.

Из вышесказанного ясно, что для успешного внедрения детандер- генераторных агрегатов в промышленности России необходим широкий комплекс работ, включающий в себя как научные разработки, так и организацию производства.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Федеральная библиотека электронных ресурсов Институт ин-

женерно-экологического строительства и механизации МГСУ [электрон- ный ресурс] / ред. В. Румянцев – М., 2001. – Режим доступа: http:/hronos.km.ru/proekty/mgsu.

420

ЗАВЬЯЛОВ В.И., студент, АНИСИМОВ А.А., студент, ПУЗИКОВ Н.Т., к.т.н., доцент кафедры теплогазоснабжения, БОЛДИН С.В. , к.т.н., доцент кафедры теплогазоснабжения

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия, smekov@nngasu.ru.

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГАЗОГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Газогенераторная установка предназначена для переработки измельченной древесины с целью получения высококалорийного генераторного газа, используемого для получения электрической и тепловой энергий.

В ходе испытаний опытного образца газогенераторной установки выявлены конструктивные недостатки установки, влияющие на безопасность эксплуатации и калорийность генераторного газа [1]. В конструкцию газогенераторной установки были внесены изменения. В верхней части газогенератора установлено дозирующее загрузочное устройство с предохранительным клапаном, а на выходе газа из аппарата анализатор содержания кислорода. При достижении ПДК по кислороду в выходящем газе должна срабатывать блокировка по подаче сырья в газогенератор и отключению его нагрева. Это позволило выполнить требование по герметичности газогенератора, как аппарата с взрывоопасным газом и исключить поступления воздуха в него (при загрузке сырья и выгрузки зольного остатка) [1]. Кроме этого в газогенераторную установку было добавлено устройство впрыска воды в зону газификации.

Выполненные конструктивные изменения позволили провести новые серии экспериментов направленных на определение оптимальных режимов работы установки обеспечивающих: минимальный выход смолы с генераторным газом и максимально возможную калорийность генераторного газа. Для выявления оптимальных режимов были проведены серии испытаний с изменением расхода воздуха без подачи воды и анализом выхода смолы и с впрыском воды в зону горения с анализом калорийности газа.

Водяной пар подается в нижнюю часть реактора в слой раскаленного карбонизата. Газы, образующиеся при газификации, смешиваются с продуктами термического разложения древесного сырья и выводятся из газогенератора. Генераторный газ после системы охлаждения и очистки от органических веществ и угольных частиц в скруббере направляется в ресивер для хранения газа.

421

Для снижения выхода смолы были выполнены изменения в конструкции фильтра скруббера и проведён подбор режимов подачи воздуха через фурмы газогенератора.

Изменённая конструкция фильтра, установленного в скруббере предполагает организованный отвод осевшей на стружке смолы в нижнею часть скруббера. Это исключит попадание капель смолы в поток генераторного газа.

Для анализа влияния температурных режимов работы газогенератора на выход смолы из газогенератора проведены серии экспериментов: все фурмы открыты полностью, все фурмы открыты на 75% живого сечения по воздуху, все фурмы открыты на 50% живого сечения по воздуху, открыты полностью 50% фурм, остальные закрыты в шахматном порядке, все фурмы открыты на 25% живого сечения по воздуху. Для доступа к фурмам кожух воздушного коллектора был снят.

Для достижения максимально возможной калорийности генераторного газа был выполнен подбор режимов подачи воды в зону восстановления газогенератора и режимов подачи воздуха в фурмы.

Для анализа влияния режимов впрыска воды в зону восстановления на калорийность генераторного газа проведены серии экспериментов: расход воды 0,3 л/мин, расход воды 0,5 л/мин, расход воды 1,0 л/мин

Каждую серю экспериментов сопровождали контролем показаний установленных термометров и показаний расходомерного устройства, а также контролем выхода смолы (визуальный контроль или мерные пробы сточной воды из скруббера) и пробами на состав генераторного газа [3]. Запись показаний проводилась по истечению 10-15 минут после изменения режима.

В целях гарантированно стабильной работы установки в течение всего эксперимента, испытания проводились при максимальной загрузке топлива (250 - 300 кг). При этом были достигнуты следующие параметры технологического процесса:

-Температура внутри газогенератора(верхняя точка)-1200 0С. -Продолжительность карбонизации -10-12 мин.

-Температура газификации карбонизата (нижняя точка)-1200 0С. -Продолжительность газификации карбонизата -30-40 мин. -Температура подаваемого пара -120 0С.

-Температура газа на выходе из газогенератора -800-850 0С. -Температура газа после котла-утилизатора -300-350 0С. -Температура газа после системы охлаждения -60 0С. -Расход пара -42 кг\час.

-Количество подаваемого сырья -53 кг\час. -Количество образующейся золы -0,3 кг\час. -Давление в газогенраторе -150 кПа.

-Давление пара на входе в газогенратор -190 кПа. 422

Характеристика получаемого газообразного топливав зависимости от подачи водяного пара представлены в таблице1.

Таблица 1- Влияние водяного пара на характеристики генераторного газа

В результате испытаний выявлены необходимые расходы воздуха и воды для организации оптимального процесса газогенерации с точки зрения максимальной калорийности газа и минимального выхода смолы, что позволит уточнить конструктивные размеры фурм и зоны генерации.

Результаты испытаний послужат основанием для изменения конструкции газогенераторной установки в целом.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Болдин, С.В. Экспериментальная установка для производства

генераторных газов из древесных отходов / С.В. Болдин, Р.Т. Пузиков, А.С. Коробков // Приволжский научный журнал / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород, 2008. – № 1. – С.30-32

423

САМОТОХИН К.М., магистр, КУРАШОВА Е. А., магистр, БОЛДИН С.В. к.т.н., доцент кафедры теплогазоснабжения, ПУЗИКОВ Н.Т.

к.т.н., доцент кафедры теплогазоснабжения

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия, smekov@nngasu.ru.

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА В КОГЕНЕРАЦИОННЫХ УСТАНОВКАХ

Когенерация является перспективным направлением развития энер- гетики. Когенерационная установка представляет собой минитеплоэлек- троцентраль с турбиной противодавления или с двигателем внутреннего сгорания. Установка турбины противодавления в котельной в место редук- ционно-охладительной установки позволяет модернизировать существую- щую котельную и сделать её энергонезависимой. В качестве топлива мо- жет использоваться природный газ или генераторный газ, с содержанием метана до 65 процентов, что делает их универсальными.

Одним из направлений развития эффективной энергетики являются когенерационные установки, использующие в качестве топлива генератор- ный газ. Генераторный газ из углеродосодержащих отходов производится в газогенераторах или в биогазовых установках.

Когенерационные биогазовые установки обеспечивают производство электрической и тепловой энергии посредством утилизации отходов пред- приятий сельскохозяйственного сектора, а также городских мусорных сва- лок и канализации. В России, когенерационные установки не получили широкого внедрения, однако на практике, такие установки могут значи- тельно сократить расходы на тепло и электроэнергию, так как можно по- лучать дорогую энергию из дешевого топлива.

Принцип действия когенерационной установки довольно простой. Газопоршневой двигатель, используя энергию при сгорании биогаза, вра- щает электрогенератор, вырабатывая электроэнергию, а оставшаяся тепло- та проходит через систему теплообменников. Отведенная теплота может использоваться в системе отопления, теплоснабжения и кондиционирова- ния.

Когенерационные установки можно использовать в условиях нерегу- лярного объема подаваемого биогаза или биогаза плохого качества. В этом случае возможно обогащение биогаза смешением с природным газом, или полный перевод работы на природный газ [1].

Свойства генераторного газа являются одним из главных парамет- ров, которые влияют на пригодность его использования в качестве топлива для двигателя когенерационной установки. Некоторые характеристики мо-

424

гут сделать невозможным его использование в качестве топлива. Поэтому, для выработки высокого качества генераторного газа необходимо приме- нять установки с дополненными элементами очистки получаемого газа от негорючих примесей. Это одна из важнейших проблем в производстве ге- нераторного газа.

Когенерационные установки используются не только в качестве ре- зервных, вспомогательных источников тепло и электроэнергии, но и как независимые мини-ТЭЦ [2]. Их можно строить вблизи от потребителя, по- этому нет необходимости в создании дорогостоящих линий электропере- дачи и подстанций. Применение подобных установок дает возможность отапливать довольно крупные промышленные объекты или группы жилых или общественных зданий, и снабжать их электроэнергией [3]. Мощность единичной когенерационной системы варьируется от 24 кВт до 2000 кВт. Рекомендуемая минимальная мощность для хорошей экономической эф- фективности, от 120 кВт.

На сегодняшний день в мире разработано и производится немало энергетического оборудования такого назначения, создавать когенераци- онные установки для автономного потребления дешевле, чем потреблять электроэнергию из центральной сети, т.к. позволяют получать более деше- вую энергию, меньше загрязняют окружающую среду и безопаснее в экс- плуатации [3].

Когенерационные установки наиболее выгодно эксплуатировать при трехсменной работе предприятия, утром, днем и вечером когенерационная установка производит электричество, тепло, а ночью когда предприятие не функционирует, все системы предприятия пользуются централизованным электричеством, по дешевым ночным тарифам. Таким образом, достигает- ся, высокая общая эффективность.

Экономически целесообразно внедрение когенерационных установок на генераторном газе, полученном из отходов производства. При этом обя- зательным является бесперебойность снабжения установки отходами про- изводства. Поэтому при проектировании установки необходимо согласо- вать расчётную мощность генераторной установки с объёмами отходов ос- новного производства предприятия.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Болдин, С.В. Анализ оптимальных режимов работы установки для производства генераторных газов из древесных отходов/ С.В. Болдин, Р.Т. Пузиков// Приволжский научный журнал / Нижегор. гос. архитектур.-

строит. ун-т. – Н. Новгород, 2015. № 1 (33). - С. 72-75.

2.Болдин, С.В. Энергосберегающие технологии использования генераторного газа в когенерационных установках/ С. В. Болдин, Н. Т. Пу- зиков, Е. А. Ильин //Великие реки 2015: тез. докл. науч.-техн. конф. – Тру- ды конгресса 17-го Международного научно-промышленного форума: в 3-

425

х томах. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. 2015. С. 71-73.

3. Болдин, С.В. Энергосберегающие технологии использования биогаза в когенерационных установках./ Болдин С.В. Пузиков Н.Т.//Вестник Нижегородского государственного инженерно- экономического института.– Княгинино, 2011. – Выпуск 2. – С.43-44

САМОТОХИН К.М., магистр, КУРАШОВА Е. А., магистр, БОЛДИН С.В. к.т.н., доцент кафедры теплогазоснабжения, ПУЗИКОВ Н.Т.

к.т.н., доцент кафедры теплогазоснабжения

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия, smekov@nngasu.ru.

ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА В ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ УСТАНОВКАХ

Газогенераторная установка предназначена для переработки измель- ченной древесины с целью получения высококалорийного генераторного газа, используемого для получения электрической и тепловой энергий.

В ходе испытаний опытного образца газогенераторной установки выявлены конструктивные недостатки установки, влияющие на безопас- ность эксплуатации и калорийность генераторного газа [1]. В конструкцию газогенераторной установки были внесены изменения. В верхней части га- зогенератора установлено дозирующее загрузочное устройство с предо- хранительным клапаном, а на выходе газа из аппарата анализатор содер- жания кислорода. При достижении ПДК по кислороду в выходящем газе должна срабатывать блокировка по подаче сырья в газогенератор и отклю- чению его нагрева. Это позволило выполнить требование по герметично- сти газогенератора, как аппарата с взрывоопасным газом и исключить по- ступления воздуха в него (при загрузке сырья и выгрузки зольного остат- ка) [2]. Кроме этого в газогенераторную установку было добавлено устройство впрыска воды в зону газификации.

Выполненные конструктивные изменения позволили провести новые серии экспериментов направленных на определение оптимальных режимов работы установки обеспечивающих: минимальный выход смолы с генера- торным газом и максимально возможную калорийность генераторного га- за. Для выявления оптимальных режимов были проведены серии испыта- ний с изменением расхода воздуха без подачи воды и анализом выхода

426

смолы и с впрыском воды в зону горения с анализом калорийности газа

[1].

Водяной пар подается в нижнюю часть реактора в слой раскаленного карбонизата. Газы, образующиеся при газификации, смешиваются с про- дуктами термического разложения древесного сырья и выводятся из газо- генератора. Генераторный газ после системы охлаждения и очистки от ор- ганических веществ и угольных частиц в скруббере направляется в ресивер для хранения газа.

Для снижения выхода смолы были выполнены изменения в кон- струкции фильтра скруббера и проведён подбор режимов подачи воздуха через фурмы газогенератора.

Изменённая конструкция фильтра, установленного в скруббере предполагает организованный отвод осевшей на стружке смолы в нижнею часть скруббера. Это исключит попадание капель смолы в поток генера- торного газа [2].

Для анализа влияния температурных режимов работы газогенератора на выход смолы из газогенератора проведены серии экспериментов: все фурмы открыты полностью, все фурмы открыты на 75% живого сечения по воздуху, все фурмы открыты на 50% живого сечения по воздуху, от- крыты полностью 50% фурм, остальные закрыты в шахматном порядке, все фурмы открыты на 25% живого сечения по воздуху. Для доступа к фурмам кожух воздушного коллектора был снят.

Для достижения максимально возможной калорийности генератор- ного газа был выполнен подбор режимов подачи воды в зону восстановле- ния газогенератора и режимов подачи воздуха в фурмы.

Для анализа влияния режимов впрыска воды в зону восстановления на калорийность генераторного газа проведены серии экспериментов: рас- ход воды 0,3 л/мин, расход воды 0,5 л/мин, расход воды 1,0 л/мин

Каждую серю экспериментов сопровождали контролем показаний установленных термометров и показаний расходомерного устройства, а также контролем выхода смолы (визуальный контроль или мерные пробы сточной воды из скруббера) и пробами на состав генераторного газа [3]. Запись показаний проводилась по истечению 10-15 минут после изменения режима.

В целях гарантированно стабильной работы установки в течение все- го эксперимента, испытания проводились при максимальной загрузке топ- лива (250 - 300 кг). В результате испытаний выявлены необходимые рас- ходы воздуха и воды для организации оптимального процесса газогенера- ции с точки зрения максимальной калорийности газа и минимального вы- хода смолы, что позволит уточнить конструктивные размеры фурм и зоны генерации [3].

Результаты испытаний послужат основанием для изменения кон- струкции газогенераторной установки в целом.

427

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Болдин, С.В. Экспериментальная установка для производства генераторных газов из древесных отходов / С.В. Болдин, Р.Т. Пузиков, А.С. Коробков // Приволжский научный журнал / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород, 2008. – № 1. – С.30-32

2.Болдин, С.В. Анализ оптимальных режимов работы установки для производства генераторных газов из древесных отходов/ С.В. Болдин, Р.Т. Пузиков// Приволжский научный журнал / Нижегор. гос. архитектур.-

строит. ун-т. – Н. Новгород, 2015. № 1 (33). - С. 72-75.

3.Болдин, С.В. Энергосберегающие технологии использования генераторного газа в когенерационных установках/ С. В. Болдин, Н. Т. Пузиков, Е. А. Ильин //Великие реки 2015: тез. докл. науч.-техн. конф. – Труды конгресса 17-го Международного научно-промышленного форума:

в3-х томах. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. 2015. С. 71-73.

428

СЕКЦИЯ 5 «РЕКРЕАЦИОННЫЕ ТЕРРИТОРИИ И ОБЩЕСТВЕННОЕ ПРОСТРАНСТВО В АСПЕКТЕ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ»

Научные руководители:

ДУЦЕВ М.В., заведующий кафедрой дизайна архитектурной среды ННГАСУ;

КИРЕЕВА Т.В., доцент кафедры ландшафтной архитектуры и садо- во-паркового строительства ННГАСУ.

429