Светлобор Синтез – газогенераторная установка, производящая синтез газ. Установка работает на сухой древесной щепе. Синтез газ предназначен для использования в поршневых элетро генераторах, работающих на газе. Используются стандартные газовые поршневые электро генераторы. Требуется перенастройка системы регулирования, подачи и т.д.
Газогенераторная установка прямоточная, с нисходящим потоком топлива и газов, обращенного типа. Принципиальный вопрос использования синтез газа в поршневых ДВС – наличие или отсутствие смол и летучей сажи в газе. При наличии смол в газе, ДВС долговременно работать не может, поскольку залипают клапана и т.д. В газогенераторной установке обращенного типа — газы, образованные при пиролизе древесины, проходят через зону горения (окисления). При температуре в 1300°C, характерной для зоны горения, сгорают все смолы и летучая сажа. Поэтому это единственный тип газогенератора на древесном топливе, пригодный для подачи синтез газа в поршневой ДВС. В газогенераторах прямого или горизонтального типа, прохода газов через зону высоких температур нет, соответственно в исходящих газах полно смол, и эти газогенераторы не могут применяться для подачи газа в поршневые ДВС.
Газогенератор, обращенного типа имеет хорошо проработанные теоретические основы. Родоначальник Георг Имберт (француз или немец из Лотарингии) создал первый рабочий газогенератор, обращенного типа в 1919 г. В 30-50 годы, институты и заводы автомобильной, тракторной промышленности СССР провели доскональное изучение, и подбор параметров газогенератора обращенного типа. Газогенераторные автомобили и тракторы массово выпускались до 60-х годов, до эпохи дешевой нефти.
Патентный поиск западных и отечественных нововведений последних двадцати лет – мало что дал. Ничего сравнимого в инженерии, а тем более прорывных решений, с тех пор не появилось.
Отличительная черта Светлобор Синтез – установка выполнена в едином моноблоке, без дополнительных труб, соединений и т.д. Нечто похожее задекларировано в проспектах газогенераторных установок Hargassner, Австрия. Что характерно – аналогичное решение в виде моноблока, часто используется в поршневых холодильных компрессорах, работающих на фреоне, газе чрезвычайно склонном к утечкам.
За основу Светлобор Синтез принята конструкция котла Светлобор Эко. Установка состоит из самого газогенератора, обращенного типа, системы охлаждения и системы очистки синтез газа. Все системы расположены в герметичном водяном теплообменнике.
В газогенераторе поток щепы и газов идет в одном направлении, сверху вниз. Поэтому такие генераторы имеют второе название – прямоточные.
Газогенератор состоит из питателя, бункера, керамической камеры газогенерации, колосниковой решетки, вентилятора и ТЭНа розжига. Щепа подсушивается в бункере теплом, идущим от зоны горения. Затем в щепе начинается процесс пиролиза, выделение летучих газов и смол в парообразном состоянии. При этом с летучими уходит 80% веса и 70% теплотворной способности щепы. Оставшийся древесный уголь сгорает в зоне окисления. Смолы, проходя через зону окисления частично сгорают и частично разлагаются, в процессе крекинга. Из зоны окисления выходит СО и СО2. В зоне восстановления углекислый газ СО2 дополнительно превращается в оксид углерода СО. Конечные продукты CO, H2, CO2, CH4 (метан), O2…
Температура в зоне пиролиза – 700°C, окисления 1300°C, восстановления 1200°C. Газ, выходящий из зоны восстановления при температуре 900°C, поступает в зону закалки – зону интенсивного охлаждения, образованной вертикальными керамическими теплоизолированными стенками колосниковой решетки и металлической стенкой топки, охлаждаемой водой. На выходе из зоны закалки температура синтез газа падает до 400°C.
Затем газ поступает в охладитель. Охладитель состоит из труб окруженных водяной рубашке. В трубах установлены подвижные спирали, предназначенные для интенсификации процесса теплообмены и очистки поверхности теплообмена. Температура газа в охладителе понижается до 80°C.
Газ поступает в двойную систему очистки. Фильтр грубой очистки представляет собой вертикальный перфорированный металлический цилиндр. Газ поступает внутрь цилиндра. Летучие частицы пыли и сажи налипают на отверстиях цилиндра, образую шубу. Проходя через шубу вновь поступившие частицы пыли застревают в шубе. Когда толщина шубы превышает расчетное значение, включается система очистки, которая подрезает шубу. Срезанные частицы падают в пылесборник.
На перфорированный цилиндр фильтра грубой очистки, надеты бумажные фильтры. Проходя через бумажные фильтры, газ дополнительно очищается. После всех очисток количество пыли не превышает 50 мг/м3. Температура газа 60гр.С. Производительность газогенератора более 100м3/час. Низшая теплотворная способность синтез газа не менее 1600 кал/м3. Очищенный синтез газ поступает в поршневой газовый двигатель.
При розжиге воздух подается вентилятором через ТЭН. Пока газ не достигнет нужной консистенции, работает система дожига, которая состоит из гермоклапана, дымососа и факела сжигания.
Весь газогенератор работает при давлении ниже атмосферного, поэтому утечек газа в атмосферу ни при каких условиях нет. На всех приводах имеются сальники. На устройстве золоудаления установлены пылевые затворы.
Расчетная производительность установки 40 кВт электрической мощности и 80 кВт тепловой. Топливо сухая щепа, влажностью до 10%. Рекомендуем использовать ленточную сушилку Светлобор Пре-сушилка. Расход щепы по сухому весу 32 кг.
Себестоимость электроэнергии по топливу, без учета тепловой энергии, при работе на пеллетах составит 7 руб*0,8 = 5,6 руб/кВт*час,
при работе на щепе 1,4 руб/кВт*час.
Для сравнения, себестоимость по топливу, при работе газопоршноевой электростанции на трубопроводном газе в районе 1 руб/кВт*час.
При использовании пре-сушилки Светлобор, можно эффективно применять щепу любой влажности. Например, при начальной влажности щепы 50% необходимо выпарить 32 литра воды, на это уйдет 35 кВт тепловой энергии газогенератора. Останется 45 кВт тепла и 40кВт электроэнергии.
Примерную планировку линии, работающей на влажной щепе, состоящей из рессорной мешалки, пре-сушилки и газогенератора можно представить по рисунку Светлобор комплекс в разделе Пре-сушилка.
Рис.1 Вертикальный разрез газогенератора Светлобор Синтез.
1. Питатель, состоит из противопожарного шлюза и подающего шнека;
2. Керамическая камера газогенерации, состоит из верхнего конуса, фурменного кольца и горловины, соответственно предназначенных для зоны пиролиза, окисления и восстановления;
3. Вентилятор и ТЭН розжига;
4. Колосниковая решетка керамическим горизонтальным диском поддерживает реакционную зону и наружными стенками вертикального керамического цилиндра образует зону закалки;
5. Пылевой затвор, препятствует перетеканию воздуха и газов из зоны большего давления в зону меньшего;
6. Привод шнека золоудаления;
7. Вход воды в рубашку;
8. Выход кондиционного синтез газа;
Двойной фильтр очистки, внутренний металлический перфорированный цилиндр грубой очистки, наружный бумажный фильтр тонкой очистки;
9. Устройство сжигания некондиционного газа при розжиге, состоит из гермо клапана, дымососа, факельной горелки;
10. Механизм очистки фильтра грубой очистки;
11. Механизм подъема и опускания спиралей – турбулизаторов охладителя.
Рис.2 Горизонтальный разрез газогенератора Светлобор Синтез.