cкачать статтю
Солома як енергетичне паливо: можливі рішення проблем, що виникають при виробництві та спалюванні гранульованого соломи та інших відходів рослинництва
К.т.н. Р.Л. Ісьемін, директор
Тамбовського регіонального навчально-інформаційного центру біоенергетики;
к.т.н. С.Н. Кузьмін, доцент,
кафедра «Гідравліка і теплотехніка»,
В.В. Коняхин, інженер,
к.т.н. А.В. Міхальов, заступник директора Інституту дистанційної освіти,
А.Т. Зорін, аспірант, Тамбовський державний технічний університет
Зберігаються високі ціни на традиційні енергоносії і посилюються вимоги до охорони навколишнього середовища зумовлюють високий інтерес у виробників і споживачів теплової та електричної енергії, наукових організацій до використання в якості палива нетрадиційних і поновлюваних джерел енергії, в тому числі біомаси. Вступ в силу ряду постанов Уряду РФ, що визначають порядок реалізації квот на викиди двоокису вуглецю при проведенні організаційно-технічних заходів по заміні вугілля і мазуту на біомасу, забезпечує фінансове джерело для проведення таких заходів, що також сприяє інтенсифікації наукових досліджень і дослідно-конструкторських робіт по створення сучасних котельних установок, які працюють на біомасі.
Про видах біомаси та їх використанні
Зазвичай, при згадці біомаси, насамперед, звертається увага на використання деревної біомаси в якості палива, оскільки вона - найдавніший джерело енергії. Однак, деревна біомаса в початковому стані має високу вологість і відносно низьку теплоту згоряння, для використання в якості палива в котельних установках щодо великий (більше 100 кВт) потужності вона повинна бути перероблена в тріску, а краще - в гранули (пелети). Це дозволить відносно легко механізувати й автоматизувати котельні установки, скоротити витрати на транспортування і зберігання цього виду палива. Через високу вологість деревної біомаси переробка її в пелети є дорогим заходом, до 70% витрат на виробництво таких пелет - це витрати на сушку деревної біомаси.
Значення показника, відповідного сухий соломі
Значення відповідного показника для деревини (для порівняння)
Елементарний склад соломи (табл. 1) і теплота її згоряння (табл. 2) не дуже відрізняються від відповідних показників для деревини, хоча теплота згоряння соломи нижче, ніж у сухої деревини. З іншого боку, з урахуванням звичайної для соломи вологості нижче 20% теплота згоряння соломи буде вищою, ніж у деревної тріски, яка в даний час починає широко використовуватися в північно-західних і східних регіонах Росії і давно використовується в країнах Північної Європи.
Таблиця 2. Зольність і теплота згоряння соломи різних зернових культур.
Зольність на суху масу,%
Нижча теплота згоряння при вологості 20%
0,16% по масі) і озимої пшениці (
0,18% по масі), найбільша - у соломі ріпаку (
Найбільшою проблемою при спалюванні соломи озимої пшениці, червоною канарської трави, зерноотходов, в тому числі і у вигляді гранул, є низька температура плавлення золи, що приводить до утворення золошлакових агломератів, що перешкоджають горінню і нормальній роботі пелетних котлів, призначених для спалювання деревних гранул (рис . 1).
При спалюванні гранул, виготовлених із відходів рослинництва, в киплячому шарі інертного матеріалу також відбувається утворення шлакових агломератів. Причому встановлено, що, чим вище ймовірність утворення в киплячому шарі таких агломератів, тим вище ймовірність утворення відкладень золи на конвективних поверхнях нагріву котлів та корозії поверхонь нагріву під цими відкладеннями.
На рис. 2 представлений вид топкових пристроїв котлів, вироблених фірмою A.P Bioenergietechnik GmbH (Німеччина), при спалюванні зерноотходов, соломи і деревних відходів.
З рис. 2 видно, що при відносно невеликій потужності котла (400 кВт) і, здавалося б, невеликий зольності палива (зерновідходи і солома), весь обсяг топки практично заповнений вогнищевим залишком (невигорілі фіксованим вуглецем). Це обумовлює падіння ККД котлів до 70%, в той час, як при спалюванні деревних відходів (рис. 2в) осередкового залишку практично немає і ККД котла даного типу на цьому виді палива досягає 90-92% [2].
Проблеми при спалюванні відходів рослинництва виникають в будь-якому випадку, незалежно зависи-
мости від того, в якому вигляді вони спалюються: в натуральному вигляді (лузга, зерновідходи), у вигляді січки або тюків (солома) або у вигляді гранул. Але в деяких випадках, наприклад, при спалюванні цих відходів в топках теплогенераторів сушильних установок, велика потужність теплогенеруючого обладнання зумовлює використання цих відходів тільки у вигляді гранул. Між іншим, за нашими оцінками, всього лише 2,5 млн т солом'яних гранул здатні замінити всі рідке паливо, яке нині використовується в нашій країні для сушіння зерна та зернопродуктів.
Тим часом, при гранулювання соломи виникають великі проблеми, які зумовлюють надзвичайно малий обсяг вироблених солом'яних гранул в усьому світі, а не тільки в Росії і країнах СНД У відсутності ж виробництва гранул немає сенсу вирішувати проблеми, пов'язані з їх спалюванням. Кілька років тому нами була поставлена мета довести потенційним виробникам і споживачам гранул з тієї ж соломи, що робити такі гранули вигідно і технічно можливо.
Про досвід використання соломи як паливо
Через обмеженість у фінансових ресурсах для виробництва солом'яних гранул було вибрано відносно недороге обладнання, яке випускається однією з вітчизняних компаній. Устаткування включало стандартний набір, що складається з дробарки солом'яної січки типу ДКР-3, бункера-накопичувача солом'яною борошна, гранулятора ОГМ-0,8 з дозатором і змішувачем, транспортера готових гранул, колонки охолодження зі столом розсівання, норії для транспортування гранул в бункер готової продукції .
На наше прохання фірма-виробник розробила і виготовила подрібнювач рулонів соломи принципово нової конструкції, який дозволяв не тільки подрібнювати солому в січку завдовжки до 50 мм, але тонко регулювати продуктивність, щоб можна було поєднати його роботу з роботою дробарки ДКР-3. Був розроблений спеціальний перехід між дробаркою і подрібнювачем, який забезпечує переміщення матеріалу в підвішеному стані. Таким чином, була вирішена проблема подрібнення соломи при початковій вологості матеріалу не більше 20%.
Вироблені солом'яні гранули будуть спалюватися в котлах нашої конструкції, в яких реалізується технологія спалювання гранул з соломи, лушпиння проса, рису і подібних відходів в киплячому шарі, який формують самі гранули і тверді продукти їх горіння (частки коксового залишку та золи). При спалюванні в такому шарі зола, що утворюється при горінні гранул, постійно подрібнюється важкими гранулами, постійно надходять в шар. Дрібні частинки золи несуться з шару через високі швидкостей газів в шарі, які потрібні для підтримки в підвішеному стані важких гранул. Це перешкоджає накопиченню в шарі з'єднань калію (накопичення в шарі з'єднань калію є головною причиною утворення золошлакових агломератів). Крім того, навіть якщо такі агломерати і утворюються, вони відразу ж руйнуються постійно рухаються важкими гранулами.
Котли нашої конструкції (рис. 4) мають потужність 200, 300, 500 і 1000 кВт і ККД при спалюванні гранул, виготовлених із відходів рослинництва, не нижче 85%.
Дослідження, проведені нами, показали, що при спалюванні біогранули, в тому числі виготовлених з відходів рослинництва, в киплячому шарі, сформованому самими гранулами, частками їх коксового залишку і золою, температура шару досягає 1000-1100 Про С, що достатньо для займання та сталого горіння коксового залишку; рухомі частинки постійно руйнують утворюються в шарі попелошлакові агломерати, тому вогнищевий залишок має порошкоподібну структуру (рис. 5). Тому при спалюванні за запропонованим способом гранул з соломи втрати від механічної неповноти спалювання становлять 7,94%, тоді, як при спалюванні в звичайному гранульного котлі «Pelling-27» (Чехія) в щільному шарі рухомих гранул - 36,44%, при спалюванні гранул з лушпиння проса, відповідно - 15,76% і 30,12%, гранул з лушпиння рису - 10,07% і 43,02%, гранул з лушпиння соняшнику - 4,96% і 12,46%.
Робота виконується за контрактом з Федеральним агентством з науки та інновацій Росії 02.516.11.6199.
Р.Л. Ісьемін, С.Н. Кузьмін, В.В. Коняхин, А.В. Міхальов, А.Т. Зорін, Солома як енергетичне паливо: можливі рішення проблем, що виникають при виробництві та спалюванні гранульованого соломи та інших відходів рослинництва
- Тема: Енергозбереження
- скачати архів.zip (254 кБт)
- скачати pdf (15327 кБт)
- Версія для друку
- Обговорити статтю в форумі