9. Опыт россии по использованию биогаза

9.1. Опыт России по термохимической конверсии биомассы

Наиболее активно ведется разработка и создание оборудования для газификации твердой биомассы с целью создания автономных тепло- и электростанций, работающих на генераторном газе. Ведущей организацией по этому направлению является АО «Энерготехнология» (г. Санкт-Петербург), научный руководитель проблемы Зысин Л. В.

При отработке технологий и освоении производства термических газогенераторов для переработки биомассы в газообразное топливо с 1987 по 1995 гг. были проведены комплексные исследования по кинетике процессов термической газификации различных видов растительной биомассы: отходов деревообработки, лесосечных отходов, рисовой лузги, лигнина, твёрдых бытовых отходов, торфа и т.д.

Газификация – сжигание биомассы при температуре 800…1500 °С в присутствии воздуха или кислорода и воды с получением синтез-газа или генераторного газа с теплотой сгорания от 10500 до 14600…16700 кДж/м³ (при нормальных условиях), состоящего из смеси угарного газа (монооксид углерода) и водорода: возможны примеси метана и других углеводородов.

Проведенные исследования и имевшийся в стране опыт строительства газогенераторных установок в 30…40-х годах позволили создать газогенераторы нового поколения, реализующие обращенный процесс слоевой газификации при атмосферно-воздушном дутье, что повышает КПД таких систем.

Газогенераторы, объединенные в один энергетический комплекс с водяными котлами или дизельными электрогенераторами, используются для получения тепловой и электрической энергии.

Разработан типоразмерный ряд газогенераторов с тепловой мощностью 100, 200, 600, 3000 и 5000 кВт. Освоено производство опытных серий газогенераторов тепловой мощностью 100 и 200 кВт. Успешно прошли испытания газогенераторы на 600 и 3000 кВт, и осуществляется подготовка к их серийному производству. Созданы и испытаны горелочные устройства для сжигания генераторного газа, топочные устройства.

По техническим характеристикам созданные газогенераторы отвечают современному мировому уровню, что подтверждается интересом к ним фирм Швеции, Финляндии и Израиля.

Реализация обращенного процесса газификации позволила в 8…10 раз снизить смолосодержание генераторного газа, что позволяет использовать его в дизельном двигателе при минимальной очистке. При переходе на генераторный газ мощность двигателя практически не меняется, существенно улучшаются экологические показатели энергетических установок, на 40…50 % повышается их моторесурс.

На базе таких газогенераторов могут создаваться автономные, не зависящие от централизованного энергоснабжения установки или станции для тепло- и электроснабжения потребителей в любых регионах страны, имеющих сырье и лишенных энергоснабжения. К этим регионам, прежде всего, относятся районы Сибири, Крайнего Севера, а также большинство сельских районов, располагающих отходами лесопроизводства (опилки, кора, щепа, хлысты, пни) и растениеводства (солома любая, стебли подсолнечника, кукурузы и т.д.).

В настоящее время АО «Энерготехнология» в рамках ГНТП России "Экологически чистая энергетика" создает две газогенераторных станции.

1. Газогенераторную станцию теплоснабжения мощностью 200 кВт (т), включающую слоевой генератор прямого процесса, теплогенератор с горелочным устройством для горячего водоснабжения. Станция предназначена для обеспечения горячей водой 20 коттеджей с площадью отапливаемых помещений по 150 м каждый. В качестве сырья для газификации будут использоваться твердые бытовые отходы или их смесь с иловыми осадками очистных сооружений при интегральной влажности до 60 %.

Характеристики станции:

1. диапазон регулирования мощности 80 – 250 кВт;

2. расход топлива (по сухому веществу) на номинальном режиме 80 кг/ч;

3. низшая теплота сгорания генераторного газа 4 МДж/м³ (при нормальных условиях);

4. содержание влаги в генераторном газе до 25 % при потребляемой электрической мощности не более 4 кВт.

2. Газогенераторную станцию тепло- и электроснабжения тепловой мощностью 600 кВт, включающую слоевой газогенератор обращенного процесса, систему очистки генераторного газа, водогрейный котел и дизель-генератор мощностью 299 кВт. Станция предназначена для автономного обеспечения теплом и электроэнергией 200-квартирного дома. Сырье для газогенерации - все виды органосодержащих отходов при влажности не более 60 %.

Характеристики станции:

1. номинальная мощность при электрической нагрузке 180 кВт;

2. номинальная мощность при тепловой нагрузке 450 кВт;

3. диапазон регулирования электрической мощности от 0 до 220 кВт;

4. расход биотоплива (сухое вещество) на номинальной нагрузке 240 кг/ч;

5. расход дизельного топлива для "подсветки" на номинальной нагрузке 5 г/кВт;

6. низшая теплота сгорания генераторного газа 4,5 МДж/м³ (при нормальных условиях);

7. содержание влаги в генераторном газе до 30 % об.;

8. потребляемая электрическая мощность на собственные нужды станции не более 30 кВт (15 %).

Коэффициент использования теплоты генераторного газа при выработке тепловой энергии 85 %, при комбинированной выработке тепловой и электрической энергии 80 – 84 %.

Благодаря применению обращенного процесса газификации на 20 % снижается металлоемкость теплоэлектрической установки.