При использовании в качестве топлива отходов деревообработки собственного производства экономический эффект возрастает. Опыт эксплуатации отопительного оборудования с использованием газогенераторов в составе сушильных камер показал, что срок их окупаемости находится в пределах от 2-х месяцев до 1 года. Наше предприятие производит газогенераторы, предназначенные для выработки генераторного древесного газа с целью сжигания данного газа и получения электрической и тепловой энергии в газодизельных электростанциях. Выпускаются также газогенераторные установки с сжиганием полученного газа непосредственно в топке котла. Любое исполнение имеет свои достоинства и недостатки.

Прямоточные газогенераторы

Прямоточные газогенераторы позволяют сжигать вышеназванные виды топлива и обрезки деревообработки от 0,5 до 1,5 метра длиной (в зависимости от мощности газогенератора) и любой влажности. Основным недостатком данных газогенераторов являются габаритные размеры и вес, затрудняющие транспортировку. Поэтому производственный выпуск прямоточных газогенераторов ограничивается мощностью до 350 КВт.

Вихревые газогенераторы

Применение вихревых газогенераторов существенно расширило область использования утилизаторов отходов. При увеличении мощности газогенератора его габаритные размеры и вес значительно снизились относительно прямоточных газогенов. Благодаря этому стало возможным изготовление и транспортировка газогенераторов мощностью от 0,125 до 5 МВт. За счет охлаждения стенок газогенератора вторичным воздухом и формирования высокотемпературного конуса горения в центральной части, увеличился срок службы газогенератора без ремонта. Топка позволяет сжигать следующие виды топлива: опилки, стружку, древесную щепу, кору, лузгу подсолнечника и тд. Загрузка топлива в вихревые газогенераторы шнековая, отсюда вытекают требования к топливу - размер фракции не более 50х40х10мм (при стандартном диаметре шнека). Фракция возможна и больших размеров, при заказе размер фракции специально оговаривается. Температура сгорания 1300°С достигаемая при влажности топлива 40% (влажность опилок при распиловке древесины в свежесрубленном состоянии). При КПД топки = 0,8 реальная температура газов будет около 1200°С. При этом достигается оптимальное содержание двуокиси углерода СО2. При уменьшении влажности топлива, мощность газогена увеличивается. При увеличении влажности топлива, мощность теплогенератора падает. Главное отличие вихревых газогенераторов от импортных автоматических систем сжигания отходов, заключается в большей приспособленности к отечественным условиям эксплуатации. Теплогенераторы нашего производства работают на отходах любой влажности вплоть до теоретически возможной. Объясняется это конструктивными особенностями топочных устройств. По своей классификации по методу сжигания топлива топочные устройства данных газогенераторов относятся к слоевым, вихревым. По конструктивному расположению по отношению к поверхности нагрева котла - к внешним топкам. При слоевом способе процесс горения стабилизируется при неоднородности топлива по влажности, сглаживаются провалы по температуре горения и, исключается вероятность прекращения процесса горения при попадании партии опилок повышенной влажности. За время своего перемещения топливо подсушивается, газифицируется и загорается. Для дожигания вынесенных из слоя турбулентным, первичным воздухом горящих частиц, предусмотрена подача вторичного воздуха по специальным каналам, расположенным тангенциально по отношению к камере сгорания. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении воздуха, несгоревшие частицы топлива отбрасываются к цилиндрическим стенкам камеры и продолжают многократное вращение до своего полного выгорания. В слоевых топках более надежна и долговечна работа самого шнека, т.к. в зоне зеркала горения он находится только в период растопки газогенератора. В основное рабочее время он постоянно закрыт слоем опилок разной влажности толщиной от 300 до 450 мм. Слоевой метод сжигания топлива обеспечивает равномерное горение топлива любой влажности, т.к. подача топлива в топочное устройство производится снизу и, слой топлива постепенно перемещается в верхнюю часть, в зону активного горения. На подготовку топлива уходит больше времени, поэтому процесс горения не прекращается даже при влажности топлива 140% (практические данные, полученные на установках, отапливающих наши собственные производственные цеха), когда влаги больше количества сухой древесной части.

Принципиальная схема теплогенератора сушильной камеры с вихревым газогенератором.

1.Твердотопливный (газовый) котел. 2.Камера горения. 3.Вихревой газогенератор. 4.Подача первичного воздуха. 5.Расходный бункер.6.Шнековый транспортер. 7.Редуктор. 8.Электродвигатель.

Факельные газогенераторы

Газогенераторы или топки с факельным сгоранием отличает от вихревых и прямоточных меньшее время, отводимое на подготовку топлива. Поэтому у них более жесткие требования к влажности топлива до 40% и более мелкий размер фракции. Как прямоточные и вихревые, газогенераторы с факельным сгоранием - бесколосниковые. Хотя теплонапряженность топочного пространства у данных газогенов выше, ломаться в них практически нечему. Габаритные размеры у таких топок значительно меньше, чем у вышеперечисленных, а значит и стоимость гораздо ниже. При наличии на деревообрабатывающем предприятии в достаточном количестве сухих стружек и опилки, топки с факельным сгоранием предпочтительнее из-за меньших габаритов и большей рентабельности. КПД факельных газогенераторов - 70%. Часть шнека, находящаяся в непосредственной близости от открытого пламени, помимо охлаждения первичным воздухом для увеличения срока эксплуатации, изготавливается из жаропрочных сплавов.

Мощностной ряд от 30 КВт до 3 МВт. При изготовлении более мощных по теплопроизводительности газогенераторов, с целью более устойчивой работы установки при неоднородной влажности топлива, возможно изготовление теплогенераторов с совмещенным слоевым и факельным способом горения. Например, при изготовлении газогенератора для сушильного комплекса сушки опилок мощностью 3 МВт, работающего по 3х сменному графику, была увеличена слоевая составляющая. Габариты установки с учетом системы искрогашения несколько увеличились, зато увеличилась надежность системы в целом.

Твердотопливный котел с факельным газогенератором

3. Определение типа конструкции лесосушильной установки

В наиболее распространенных паровых сушильных установках, потребляющих пар от котельной своего предприятия, сжигающего древесные отходы, на высушивание 1м³ древесины расходуется в среднем 0,4 м³ влажного древесного топлива.

Уменьшение теплопотерь в сушильной установке может быть осуществлено за счет сокращения звеньев преобразования тепла. Например, путем сушки непосредственно дымовыми газами или сушки с помощью воздуха, нагреваемого в огневом калорифере.

Рис 2.1. Структурная схема преобразования тепла на основе газовой сушильной установки с прямым использованием тепла: СВ-свежий воздух; Т-топливо; ПС-продукты сгорания; ОПС-отработанные продукты сгорания; 1-топка; 2-высушенный материал

Удельный расход влажного древесного топлива при таких схемах преобразования тепла составит около 0,2 м³ на 1 м³ высушиваемых пиломатериалов. Общий КПД для сушильных установок по проведенным схемам составляет 0,4.

При производительности сушильных камер в пределах 15…1300 условных пиломатериалов в год на сушильную камеру, она относится к малым камерам или камерам малой мощности.

В малых камерах (с невысокими штабелями) наблюдается повышенное коробление пиломатериалов во время сушки

Поэтому необходимо прижимать штабеля над верхними прокладками с силой не менее массы пяти рядов высушиваемых пиломатериалов. В рассчитываемом случае эта масса составляет (по дополнительному пригрузу) не менее 2700 кг.

Малые камеры обладают значительной удельной поверхностью ограждений по отношению к объему загружаемых пиломатериалов, поэтому в них необходима тщательная герметизация и теплоизоляция ограждений. Это повышает капитальную составляющую затрат на сушку в малых камерах.

Наиболее близкой по техническим показателям к проектируемой камере является лесосушильная камера М-1, имеющая следующие технические характеристики:

1) годовая производительность;	1300/год
2) габарит штабеля (ширина, высота)	1,82,7;
3) длина штабеля	6,6м;
4) ширина камеры внутри;	3,1м
5) вместимость камеры	(t=40мм) 14;
6) часовая подача воздуха	100 тыс.;
7) живое сечение штабеля	(t=25мм) 8,5;
8) скорость воздуха в штабеле	3,3м/с;
9) диаметр осевого вентилятора	16дм;
10) частота вращения вентилятора;	700мин
11) мощность электродвигателя	11кВт;
12) тепловая мощность калорифера	100кВт;
13) то же	86Мкал/ч.

4. Подбор энергетической установки для лесосушильной камеры М-1

4.1 Обзор энергетических установок

В процессе технологического расчета лесосушильной установки была подобрана лесосушильная камера М-1.

К данной лесосушильной камере необходимо подобрать источник тепла. Воспользуемся модельным рядом энергетических установок Прометей для лесосушильных камер:

Энергетические установки
Модель	ПРОМЕТЕИ-60	ПРОМЕТЕИ -120	ПРОМЕТЕИ -250	ПРОМЕТЕИ -600	ПРОМЕТЕИ -1200
Номинальная тепловая мощность, кВт	60	120	250	600	1200
Температура теплоносителя, С0	до 95	до 95	до 95	до 95	до 95
Площадь отапливаемого помещения (высота 3,5м), м2	400	S00	1700	5000	12000
Объем сушильной камеры, м3	до 15	до 30	до 60	до 150	300
Потребляемое топливо: • насыпной объем опилок(стружки), м3 /сут • объем кусковых отходов,м3 /сут	2,5 - 3,0 1,75 - 0,95	5,0 - 6,0 1,5 - 1,9	10,0 - 12,0 3,0 - 3,8	24-30 6-7,6	40-50 12- 15
Потребляемая мощность, кВт	0,55	0,75	1Д	3,1	6,2
Объем бункера, м3	0,6	1,5	1,5	1,5	2x1,5
Размеры помещения для ЭК, м	4,0x5,0x2,5	4,5x5,5x2,5	4,5x6,0x3,0	5,5х,5хЗ,5	5,5x10,0x4,0
Масса, кг	1300	1950	3 000	6 000	10 000