Jak funguje generátor na dřevoplyn?

Potřebuje člověk hodně tepla? Pokud z této řečnické otázky vyloučíme pojem „duchovní teplo“ (a jak víte, potřebujete ho hodně) a omezíme se pouze na fyzické teplo a navíc pouze na vytápění, zásobování teplou vodou, provoz lázní, prádelny, pak může být odpověď dána zcela jednoznačná, samozřejmě s přihlédnutím k tomu, o jaké klimatické zóně bydliště mluvíme.

Vezměme si jako příklad průměrnou geografickou oblast. Zde v zimě potřebuje jeden člověk asi 2 tisíce kilokalorií za hodinu (v létě samozřejmě výrazně méně); za rok to bude přibližně 6 milionů kilokalorií. To znamená, že pro zásobování teplem řekněme třítisícové vesnice je potřeba spálit více než 2 tuny topného oleje ročně.

Horká voda a pára jsou potřebné nejen pro každodenní život a veřejné služby, ale také pro průmyslovou a zemědělskou výrobu.
Nejpřínosnější je centralizované zásobování teplem, zejména z výkonných tepláren. Jsou však stovky měst, kde žádné takové stanice nejsou, tisíce vesnic, JZD a statků státních statků, dřevařských podniků a konečně mnoho továren, továren, pro které byly nebo se staví kotelny na dodávku tepla. . Ne vždy je možné vyřešit problém ekonomické výroby tepla, protože k tomuto účelu používají převážně dovážené palivo – topný olej, uhlí. Ale na mnoha místech, kde kotelny fungují nebo by se měly stavět, je dostatek dřevěného odpadu, rašeliny a nekvalitního paliva. K efektivní výrobě tepla z nich samozřejmě potřebujete cenově výhodnou technologii.

Plynový generátor “Bioner”

Proto je pochopitelný zvýšený zájem na mezinárodní výstavě „Solid Fuel – 86“ (konala se v září loňského roku v Leningradu) o plynový generátor Bioner vyráběný strojírenským závodem Hämeenlinna společnosti Perusyuhtymä (Finsko).

“Bioner” se používá k výrobě spalitelného plynu z dřevního odpadu, štěpky, rašeliny a hnědouhelných briket, různé biomasy a také ze směsí všech těchto druhů paliv. Název zařízení odráží tuto „všežravost“ a shoda se slovem „průkopník“ naznačuje inovativní povahu vytvořeného zařízení.

Zplyňování paliva, to znamená proces jeho tepelného zpracování v plynovém generátoru za vzniku hořlavého plynu, je známé již dlouhou dobu a je poměrně široce používáno. Přirozeně se nabízí otázka: čím se Bioner liší od tradičních instalací, v čem je novinka?

Nový generátor plynu je šachtová pec. Palivo je do něj přiváděno shora, což padá pod vlivem jeho hmotnosti. A zespodu, směrem k němu, je vzduch vháněn přes otočnou mřížku. Palivo se setkává s horkým plynem a zahřívá se, vysychá a uvolňuje do něj vlhkost. Teplota v této zóně, sušící zóně, v závislosti na obsahu vlhkosti paliva a může dosáhnout 50%, může být 200-400 ° C.

Při dalším klesání se palivo ještě více zahřívá: až na 400-800°C dochází k pyrolýze – z paliva se oddělují těkavé látky, koksuje se. Do plynného skupenství přecházejí nejen lehké frakce uhlovodíků, z nichž hlavní je metan, ale i těžké frakce tvořící stromovou pryskyřici.

V další teplotní zóně (800-1200°C), a to je samotná zóna zplyňování, reaguje koksované palivo – jeho pevný uhlíkatý zbytek – s kyslíkem obsaženým v čerstvém dmýchaném vzduchu. V důsledku oxidace (spalování) vzniká oxid uhličitý CO₂ a vodní pára. Ale protože je tam velmi málo kyslíku a nestačí spálit všechen uhlík, pak při teplotách nad 900 °C produkty oxidace pokračují v interakci s nespáleným uhlíkem. Proces zplyňování končí tvorbou oxidu uhelnatého (CO) a vodíku, které jsou spolu s plynnými uhlíky a dehtem hořlavými složkami generátorového plynu; navíc obsahuje inertní složky – dusík ze vzduchu, vodní páru z mokrého paliva a oxid uhličitý.

A tady se dostáváme k ústřednímu bodu. Aby došlo ke zplyňovací reakci, musí být teplota popela – nespalitelného minerálního zbytku paliva – jistě udržována nad 900 °C, ale zároveň nesmí překročit horní mez určenou teplotou tání popela, což je obvykle mezi 1100-1200°C. Popel roztavený na roštu narušuje normální průběh všech fází zplyňování, vyráží zeminu zpod automatického zařízení, které reguluje další proces využití generátorového plynu, a nejčastěji přeruší práci na dlouhou dobu.

To je hlavní důvod, proč je dosud biomasa v plynových generátorech využívána daleko od objemu, který odpovídá jejím potenciálním zdrojům.

K nápravě této situace je nutné zajistit spolehlivý, stabilní průběh procesu zplyňování. A k tomu je v zóně, kde prochází, nutné zaručit požadovanou teplotu a řídit ji v souladu se změnami ve složení paliva.

Jak se to dá udělat na Bioneru? Za tímto účelem je možné regulovat vlhkost vzduchu přiváděného do generátoru a udržovat tak teplotu ve stanovených mezích. Tato myšlenka nebyla žádným známým způsobem realizována.

Použití generátorového plynu

Generátorový plyn vyrobený v Bioneru slouží buď jako palivo pro výtopnu (viz barevný štítek) nebo je spalován v průmyslových zařízeních, jako jsou kotle, sušárny a pece.

Efektivní výroba plynu z biomasy je pouze jednou částí problému jejího využití jako paliva. Další část souvisí se spalováním takového plynu. Všude tam, kde se bude v budoucnu používat, je nutné zajistit jeho úplné spálení. To je důležité nejen z ekonomických důvodů. Rovněž je třeba přísně dodržovat požadavky na ochranu životního prostředí.

Stávající hořáky k tomu nebyly vhodné, protože nebyly navrženy pro spalování plynu obsahujícího dehet.
Byl vytvořen speciální hořák, ve kterém se vzduch mísí s plynem přesně v takovém poměru, který zajišťuje dokonalé spálení.

Spaliny neobsahují žádnou síru a pevné látky neobsahují více než 250 miligramů na metr krychlový, tedy méně, než povolují jakékoli normy. Díky tomu nedochází ke znečištění životního prostředí. Stanice nepotřebuje filtr na čištění spalin, bez kterého nelze dosáhnout tak malého množství prachu v kouři jiným způsobem spalování.

Teplárna Bioner může pracovat bez přítomnosti obsluhy – v automatickém režimu. Pomocí senzoru, který monitoruje hladinu paliva, je jeho přívod do generátoru automatizován; teplota vody v kotli určuje množství vzduchu zapojené do procesu zplyňování a tím reguluje výkon stanice a měření obsahu kyslíku ve spalinách slouží jako informace, která se používá k ovládání ventilátoru, který řídí vzduchu do hořáku plynového kotle. Všechny parametry, na kterých závisí provozní režim teplárny a její spolehlivost, jsou regulovány pomocí mikroprocesorové techniky.

Konstrukce generátoru a hořáku je taková, že umožňuje v případě potřeby snížit výkon na 10 % jmenovitého. Navíc můžete provoz stanice i bez úplného vypuštění vody ze systému pozastavit, například o víkendech, a poté ji poměrně rychle spustit. A spalování paliva, suššího než obvykle používaného, ​​umožňuje překročit výkon o 40 %. Tento široký rozsah nastavení zajišťuje optimální využití výkonu po celý rok. Teplárna má účinnost 85 % a více.

Pomocí zařízení Bioner je poměrně snadné přeměnit kotelny na topný olej na generátorový plyn. Náklady na takovou rekonstrukci jsou nesrovnatelné s úsporami, které vyplynou z nahrazení drahého topného oleje například dřevní štěpkou.

Plynový generátor Bioner se vyrábí s výkonem od 1 do 15 MW. Abychom si představili možnosti takových instalací, vezměme si jako příklad stanici s generátorem 5 MW. Při maximálním provozu 6 tisíc hodin ročně vyrobí tolik tepla, že vystačí pro domácí i užitkové potřeby obce s 5 tisíci obyvateli. K tomu by se musel spalovat topný olej – místo štěpky! -3 tisíce tun.

První plynová výtopna „Bioner“ o výkonu 5,2 MW byla postavena v roce 1981 ve Finsku. Zkušenosti z jeho provozu potvrdily, že dokáže spolehlivě fungovat bez obsluhy, vyznačuje se vysokými technickými a ekonomickými ukazateli a emisemi do životního prostředí jsou minimální.