В статье изложены проблемы электроснабжения и утилизации отходов предприятий лесной промышленности. В качестве решения предложена переработка древесных отходов путем газификации с последующим получением электрической энергии от сжигания генераторного газа.Мощность установки была принята 150 кВт. Предлагаемая энерготехнологическая установка состоит из линии подготовки щепы, газогенератора и газотурбинной установки.
Обоснована необходимость предварительной подготовки древесных отходов, а именно измельчения и сушки. Проведен анализ различных схем сушки. Предложена линия подготовка щепы, состоящая из барабанной рубительной машины, бункера приема сырья и барабанной сушилки на дымовых газах.
Выбран прямоточный газогенератор, что объясняется высоким содержанием смолы в исходном топливе. При обращенном процессе смола проходит через высокотемпературную зону и большая часть сгорает. Предложена сухая высокотемпературная очистка генераторного газа в циклоне. Такая схема очистки позволяет повысить КПД установки и упростить конструкцию, но при этом в генераторном газе остаются взвешенные частицы. Это учитывается при выборе схемы энергопреобразователя.
Обоснован выбор газотурбинной установки в качестве энергопреобразователя. Чтобы снизить эрозионное повреждение лопаток турбины, предложена нетрадиционная схема газотурбинной установки с воздушной турбиной и камерой сгорания, расположенной за турбиной. В такой установке через турбину проходят не продукты сгорания, а воздух. Воздух за турбиной направляется в камеру сгорания, продукты сгорания поступают в воздухонагреватель, где передают теплоту воздуху за компрессором. При такой схеме снижаются затраты энергии на сжатие топливного газа перед камерой сгорания.
Проведена оптимизация цикла газотурбинной установки. Оптимальная степень повышения давления в компрессоре составила 3,7. КПД установки при такой степени повышения давления составил 25,7%. Представлены результаты расчетов основных элементов установки.
Таким образом, предложена энерготехнологическая установка, позволяющая решить проблемы утилизации отходов и энергоснабжения предприятий лесной промышленности.
The paper outlines the problems of energy supply and waste utilization of the forest industries. As a solution, it proposes to use gasification to utilize wood leftovers, which is followed by electric power generation from combustion of producer gas. The plant was expected to have a power of 150 kW. The proposed power technology plant comprises a line for pre-treatment of wood chips, a gas generator (gasifier) and a gas turbine unit.
The paper justifies a need for preliminary preparation of wood waste, particularly chipping and drying. Various drying schemes have been analyzed. A line for pre-treatment of wood chips comprises a drum chipper, a receiving raw material wood container and a drum dryer using fume gases.
A co-current gasifier is chosen because of the high content of tar in the original fuel. In the co-current gasifier, most of the tar, passing through the high temperature area, is burned. The paper offers high temperature dry cleaning of producer gas in the cyclone separator. Such a scheme of cleaning provides high efficiency of the plant and simplifies its design, but suspended particles still remain in the producer gas. When analyzing the schemes of power converters this is taken into account.
A choice of the gas turbine as a power converter is justified. To reduce the erosion damage of the turbine blades there is a proposal to use an unconventional gas turbine scheme with air turbine and a combustion chamber located downstream of the turbine. In this plant the air rather than the combustion gas passes through the turbine. The air from turbine goes into the combustion chamber, the combustion gas passes through the air heater, where it transfers heat to the air. Such scheme allows reducing power costs for the fuel gas compression before the combustion chamber.
Optimization of the gas turbine cycle is performed. The optimum compressor pressure ratio is 3,7. The plant efficiency for this pressure ratio is 25,7%. Calculation results of the main elements are reported.
Thus, the power technology plant, which allows us to solve problems of energy supply and waste utilization of the forest industries, is proposed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.