энергосберегающие технологии

Амзинская газогенераторная установка

Эксплуатация установки с применением электрофильтра.

Схема, приведенная на рис. 67 отличалась от указанной ранее тем, что в качестве смолоотделителя был использован электрофильтр, а загрузка щепы в газогенератор производилась периодически при помощи загрузочной коробки объемом 4 м³.

Рисунок 67

Отбор газа из газогенератора осуществлялся через две горловины, сходящиеся в один газопровод, соединенный с гидрозатвором 14.

Для частичного охлаждения газ поступает в скруббер-холодильник 7, внизу которого установлена хордовая насадка высотой 2000 мм, а вверху расположены вертикальные охладительные медные трубы с поверхностью охлаждения 42 м². Диаметр скруббера-холодильника 1600, высота 11 000 мм. Охлажденный газ через гидрозатвор направлялся в электрофильтр 8.

Электрофильтр представлял собой стальной цилиндр; футерованный внутри деревом, в котором размещались деревянные прямоугольные осадительные электроды (25 шт.) из горизонтально расположенных досок в виде вертикальных колодцев размером 300×300 мм. Внутри каждого осаднтельного электрода по центру проходил коронирующий электрод в виде нихромовой проволоки диаметром 2,5 мм, укрепленный на стальной раме. Рама подвешена к фарфоровым изоляторам, расположенным в изоляторной коробке, которая отделена от камеры электрофильтра масляным гидрозатвором, заполненным трансформаторным маслом.

Электрическое питание электрофильтра производилось от агрегата АФ-18, состоящего из повысительного трансформатора, механического выпрямителя и других вспомогательных приборов. Напряжение, подаваемое на электрофильтр, 45 — 60 тыс. в, ток короны при этом равен 15 — 20 ма.

Обессмоленный газ из электрофильтра направлялся в трубчатый конденсатор-холодильник с поверхностью охлаждения 60 м², а затем в топки паровых котлов. Газ сжигали в топках в смеси с другими топливами (например, с дровами, углем и мазутом). В чистом виде сырой генераторный газ горит вполне устойчиво. Газ, выходящий из газогенератора, содержит 0,2 — 0,5% свободного кислорода, но возможны случайные подсосы воздуха в газовой магистрали.

Сжигание в топках сырого генераторного газа с содержанием 5% свободного кислорода безопасно.

Способ загрузки щепы в газогенератор при работе установки с электрофильтром несколько отличался от описанного ранее. Из бункера щепа поступала в загрузочную коробку.

Щепа из загрузочной коробки ссыпалась в газогенератор неравномерно, так как запорный конус при опускании отклонялся от оси (рис. 68). Неравномерность распределения щепы по сечению шахты сопровождалась однобокой газификацией топлива.

Рисунок 68

Запроектированный для газогенератора бункер емкостью 4 м³ оказался мал. Поэтому объем его был увеличен до 27 м³, что позволило останавливать рубильную машину на 3 — 4 ч для осмотра и смены ножей.

Рисунок 69

Для защиты от коррозии стальная аппаратура отфутерована досками по кошме и битуму следующим образом: на внутреннюю поверхность аппарата наносят слой разогретого битума 2 — 3 мм. На разогретый битум укладывают слой строительной кошмы толщиной 10 — 15 мм, а затем доски, которые укрепляют различными способами. При таком способе футеровки аппаратуры защитным слоем служит битум. Кошма предотвращает сползание битума вниз при размягчении его вследствие нагревания стенки горячим газом и конденсатами. Кроме того, кошма препятствует свободной циркуляции жидкости около стенки аппарата. Кошма поддерживается на стенках аппаратов дисками, поэтому между ними допускается небольшая неплотность. Применение вместо кошмы шлаковаты не оправдало себя, так как шлаковата растворяется в жижке.

Испытание Амзинскоя ГГУ производилось по двум схемам:

1-я схема (см рис. 67). Газогенераторная установка испытывалась при включенном скруббере-холодильнике. При этом газ частично охлаждался (до температуры 58 — 59°) при помощи вертикальных медных охладительных труб. После скруббера-холодильника генераторный газ обессмоливался в электрофильтре.

2-я схема (рис. 69). Газ из газогенератора, минуя скруббер-холодильник (т.е. без предварительного охлаждения), поступал в электрофильтр. Температура газа перед электрофильтром была 76 — 78°. Обессмоленный газ поступал в конденсатор-холодильник. Конденсат из электрофильтра получался нерасслаивающимся. Конденсат из конденсатора-холодильника представлял собой прозрачную жидкость желтоватого цвета.

Перерабатываемая древесина учитывалась по числу загрузок щепы, производимых за опыт.

В загрузочную коробку вмещалось 4 нас. м³ щепы, что соответствовало 624 кг абс. сух. древесины.

Использованные для опытов осиновые дрова длиной 1 м были сильно поражены гнилью и содержали (в %): коры 8, гнили 56, древесины 36. Средневзвешенный размер щепы 3,6 мм. Содержание абс. сух. древесины в щепе 156 кг/нас. м3. Относительная влажность щепы 21,8 — 26,4. Химический состав щепы (в %) целлюлозы по азотно-спиртовому методу 40,8; лигнина по сернокислотному методу 24,2; пентозанов 19,0; уроновых кислот 3,5; веществ, растворимых в горячей воде, 5,8; веществ, растворимых в эфире, 2,8; веществ, растворимых в спирто-бензольной смеси, 6,9; метоксильных групп (- ОСН₃) 5,2; золы 0,91.

Повышенное содержание гнили повлияло и на химический состав древесины. Так, содержание целлюлозы, пентозанов и полиуроновых кислот было ниже, а лигнина и веществ, экстрагируемых водой и органическими растворителями, выше чем в обычной осиновой древесине.

В табл. 137 приведены основные исходные данные трех опытов. В двух первых в электрофильтре получался нерасслаивающийся конденсат, так как скруббер-холодильник не был включен. Газ поступал в электрофильтр по обводному газопроводу. В третьем опыте газ перед поступлением в электрофильтр охлаждался в скруббере-холодильнике, но конденсатор-холодильник был отключен.

Таблица 137

Температура выходящего из газогенератора газа была 82 — 88°, т.е. значительно ниже, чем при работе газогенератора на щепе, нагретой в сушилке. В данном случае поступающая в газогенератор щепа имела температуру около 10°. На участке газопровода генератор — электрофильтр, газ за счет теплопотерь охлаждался на 4 — 12°.

При охлаждении газа в скруббере-холодильнике температура газа понижалась па 27°. В конденсаторе-холодильнике температура очищенного в электрофильтре газа снижалась на 28 — 34°.

В третьем опыте газ из электрофильтра без охлаждения поступал в топку локомобиля САМПО-400, обеспечивая его работу на полную мощность.

Отдельные опыты показали, что воздух, поступающий в газогенератор, пересыщен парами воды на 12 — 20%.

Температура конденсатов из гидрозатвора была 64 — 69°, а из электрофильтра при работе его на неохлажденном газе, 66 — 70°. При работе электрофильтра на охлажденном газе температура этого конденсата была 50° (табл. 138).

Таблица 138

По данным табл. 139 давление дутья в зависимости от производительности газогенератора изменялось от 280 — 320 до 120 — 150 мм вод. ст. Из таблицы видно, что слой щепы в газогенераторе, дутьевые устройства и зола создавали сопротивление 180 — 220 мм вод. ст. при повышенной производительности газогенератора (630 кг/м²ч — опыт 1) и 45 — 55 мм вод. ст. при работе газогенератора с меньшей производительностью (490 — 390 кг/м² ч — опыт 3 и 2).

Таблица 139

Давление газа в горловине газогенератора 80 — 100 мм вод. ст. Этот напор расходовался на преодоление гидравлического сопротивления газопровода (7 — 14 мм вод. ст.), электрофильтра (1 — 3 мм вод. ст.), конденсатора-холодильника (10 — 26 мм вод ст.), газопровода очищенного газа и горелки перед топкой (60 — 66 мм вод. ст.).

Как видно из табл. 139, перемещение газа по системе аппаратов при работе с электрофильтром осуществлялось за счет напора, создаваемого воздуходувкой, подающей дутье в газогенератор.

При работе ГГУ с центробежным смолоотделителем напор воздуходувки расходовался в основном для преодоления гидравлического сопротивления слоя щепы, золы и дутьевых устройств. Гидравлическое сопротивление газоочистной аппаратуры и газопроводов в этом случае преодолевался напором, создаваемым центробежным смолоотделителем.

Режим выгреба золы (очаговых остатков) из газогенератора за первый год его эксплуатации не был отработан, особенно при применении центрального дутья.

Влажность выгребаемой золы была 56 — 61%. Содержание минеральной части в пересчете на абс. сух. навеску 38 — 42%. Количество очаговых остатков от веса абс. сух. щепы 2 — 3%.

Потери угля, содержащегося в очаговых остатках, от веса абс. сух. щепы составляли 1,3 — 1,8%. За последнее время выгреб золы из газогенератора успешно осваивается и потери угля практически отсутствуют. Однако выгреб золы, например, из зольной чаши газогенератора системы проф. Пильника невозможен. Это происходит потому, что древесная зола из-за неправильной конфигурации чаши не сползает к фартуку.

На рис. 70 показаны профили чаш, из которых видна разница в устройстве этой важной детали газогенераторов.

Рисунок 70

Из табл. 140 видно, что конденсат из электрофильтра в опытах 1 и 2 получался нерасслаивающимся с влажностью 21,2 — 22,5%. Содержание летучих кислот (в пересчете на уксусную) 8,8 — 9,4%. Жижка в конденсаторе-холодильнике, полученная из Обессмоленного газа, не содержала отстойной смолы. Конденсат был слегка мутный. Содержание растворимой смолы ничтожное (0,7 — 0,95%). Эти данные указывают на то, что в электрофильтре происходит вполне удовлетворительное обессмоливание генераторного газа.

Таблица 140

Конденсат, вытекающий из электрофильтра, при работе на охлажденном газе имел температуру 50 — 51° и получался расслаивающимся.

Всплывная и осадочная смолы по составу были близки между собой: влажность 19 — 21%, а летучих кислот (в пересчете на уксусную) 7%. Жижка из электрофильтра была высокосмолистой — 19,7%, летучих кислот содержалось 10,2. В отстойной смоле содержание легколетучих нейтральных продуктов (спиртов, эфиров и др.) было больше, чем в жижке. В этом случае сказалось влияние высокой сорбционной способности отстойной смолы к указанным продуктам.

Состав газа при работе ГГУ вполне удовлетворительный (табл. 141). Содержание в газе окиси углерода СО достигает 31,1 — 34,4%. Эти данные указывают на то, что в раскаленной зоне газогенератора развиваются высокие температуры, хотя температура газа в горловине небольшая (82 — 88°). Низкая температура выходящего газа объясняется тем, что в газогенератор поступала холодная щепа (около 10°).

Таблица 141

В газе, выходящем из конденсатора-холодильника, содержится 73 — 160 г/нм³ конденсируемых продуктов, а органических веществ в них 10 — 12%. Благодаря этому влага, поступавшая вместе с газом в топку, снижает теплоту сгорания сырого газа примерно на 100 ккал/м³ т. е. всего лишь на 5 — 6%. Поэтому сырой Обессмоленный генераторный газ сгорает в топках вполне устойчиво.

В табл. 142 приведены основные результаты испытания газогенератора. Выход газа изменялся от 1,09 до 1,31 нм³/кг и зависел от производительности газогенератора. Выход жидких продуктов с повышением производительности газогенератора падал.

Таблица 142

Тепловой к. п. д. газогенератора по газу с повышением производительности газогенератора по щепе возрастал, а к. п. д. по жидким продуктам одновременно снижался.

Проектная производительность газогенератора Амзинской ГГУ по абс. сух. щепе 1300 кг/ч. В опыте 1 производительность была выше проектной на 54%, а в опытах 2 и 3 приближалась к проектной (94 и 115%). Исходя из этого можно рекомендовать для увеличения удельных выходов жидких продуктов не форсировать газогенератор выше оптимальной производительности.

Таблица 143

При температуре газа перед электрофильтром 78° степень улавливания смолы достигала 97% (табл. 143). С понижением температуры улавливание жидких продуктов увеличивалось до 98 — 99,3%. Следует обратить внимание на соотношение между количеством осаждаемых органических продуктов и воды. Так, при температуре 76 — 78° смола улавливается почти полностью, а вода всего лишь на 10 — 11%. Происходит как бы обезвоживание смолы при помощи электрофильтра. Летучие кислоты в ней тральные вещества (например, метиловый спирт) улавливаются при указанных температурах примерно на 35 — 40%.

При понижении температуры до 56° количество летучих кислот, извлекаемых электрофильтром из газа, почти удваивалось (87%).

Газ из электрофильтра поступал в конденсатор-холодильник, где происходило дополнительное выделение летучих кислот (47 — 51%) и нейтральных продуктов, например метилового спирта (48 — 55%). Здесь же выпадало основное количество воды (71 — 78%).

Общее количество улавливаемых жидких органических продуктов при температуре в электрофильтре 72 — 78° и конденсаторе-холодильнике 38 — 48° составляло: летучих кислот (в пересчете на уксусную) 85 — 92%, метилового спирта 84 — 88% и смолы 98,5 — 99%.

Если при газификации осиновой щепы влажностью 20 — 25% будут получать только нерасслаивающийся конденсат (в электрофильтре), то степень улавливания по смоле может достичь 97 — 98%, по летучим кислотам 38 — 41% и по метиловому спирту 33 — 36%. При этом влажность нерасслаивающегося конденсата будет составлять около 20%, а содержание летучих кислот (в пересчете на уксусную) около 9%.

При работе газогенератора с электрофильтром значительно возрастает степень выделения смолы (98%) по сравнению с центробежным смолоотделителем (84%), а также увеличивается степень выделения летучих кислот и спиртов (табл. 144). При работе ГГУ с электрофильтром на увеличение степени улавливания летучих продуктов оказывает влияние не только сорбционное свойство смолы, но и электрическое поле коронного разряда.

Таблица 144