Помоги проекту - поделись книгой:
В помещении, где размещено газовое оборудование большой мощности по правилам безопасности и регламенту (ГОСТ Р 53790-2010) должны находиться:
• комплект противопожарного инвентаря;
• диэлектрические перчатки и ковры у щитов управления электрическими агрегатами;
• газоанализаторы или газосигнализаторы;
• средства индивидуальной защиты;
• взрывобезопасные аккумуляторные фонари;
• аптечка первой доврачебной помощи.
Контролировать концентрацию газов в воздухе помещения можно с помощью газоанализаторов. Этим современным приборам посвящена вторая глава книги.
В обслуживающем помещении газовой установки электрическое освещение, электродвигатели, пусковые и энергопитающие устройства и аппаратура должны выполняться во взрывозащищенном исполнении в соответствии с классом взрывоопасной зоны (в зависимости от категории помещения).
Устройство и эксплуатация газгольдеров и газовой сети должны проводиться в соответствии с требованиями Правил безопасности в газовом хозяйстве и Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
При прямом сжигании газа в горелках котлов и двигателях внутреннего сгорания не требуются большие газгольдеры. В этих случаях газгольдеры должны обеспечивать выравнивание неравномерностей газовыделения и улучшения условий последующего горения, в зависимости от типа газгольдера и выдерживаемого им давления объем газгольдера составляет от 1/5 до 1/3 объема реактора.
Так пластиковые газгольдеры применяют для сбора газа в простых, совмещенных установках, где пластиком покрывают открытую емкость, служащую в качестве реактора, или отдельный пластиковый газгольдер соединяют с реактором. Стальные газгольдеры делят на газгольдеры низкого (0,01-0,05 кгс/см2), среднего (810 кгс/см2) и высокого (200 кгс/см2) давления. Стальные газгольдеры низкого давления оправданы только в случае большого расстояния (минимум 50-100 м) от установки до использующих газ приборов. В других случаях следует рассматривать возможность использования более дешевого пластикового газгольдера.
В газгольдеры среднего и высокого давления газ закачивается с помощью компрессора. Газгольдеры высокого давления используют для заправки автомашин и баллонов. Контрольно-измерительные приборы, устанавливаемые на газгольдеры, должны включать в себя водяной затвор, предохранительный клапан, манометр и редуктор давления. Стальные газгольдеры должны быть заземлены.
Привлекательно применение газа для факельного обогрева теплиц и иных локальных обогревательных установок. Кроме поступления углекислого газа из газгольдера происходит образование углекислого газа, к примеру, при сгорании метана, производится освещение теплиц и одновременно образуется вода, увлажняющая воздух.
Еще одно направление использования составных компонентов газа – утилизация углекислого газа, содержащегося в нем в количестве около 40 %.
Извлекая углекислый газ путем отмывки (в отличие от метана он растворяется в воде), можно подавать его в теплицы, где он служит «воздушным удобрением», увеличивая продуктивность растений.
Глава 2
Газовое оборудование бытового назначения
2.1. Что такое газовый генератор
Газовые генераторы могут работать не только на природном газе, но и сами вырабатывать газ (биогаз) из отходов. Стоимость электроэнергии, которую дают газогенераторы на древесных отходах, состоит лишь из затрат на покупку и обслуживание электростанции. Именно фактор простоты получения сырья делает «газогенератор на дровах» экономичным.
Современный газогенератор может заменить даже инверторный бензогенератор.
Газогенераторы были разработаны на основе передовых достижений науки и техники еще в Советском Союзе.
Сегодня генераторы на основе твердого топлива переживают второе рождение. С его помощью можно существенно сэкономить свои средства.
Если бензо– или дизель-генератор работает на жидком топливе, то газовые генераторы предназначены для получения горючего газа (смесь СО, Н и др.) из твердого топлива влажностью до 40 % (торф, уголь, дрова, сельскохозяйственные и прочие отходы, способные гореть, окисляясь кислородом из воздуха).
Газовые электростанции и двигатели совмещают в себе как минимум четыре положительных момента:
• наименее вредны для природы;
• дольше работают;
• имеют высокую надежность (ресурс наработки до отказа);
• экономичны для бюджета.
Эти факторы позволяют утверждать, что газогенераторы и газовые станции – это выгодное решение для фермеров, экологических поселений и большого числа людей, живущих как вне крупных городов вообще, так и в местах удаленных от различных коммуникаций в частности; а таких мест на территории России очень много.
Газовый генератор (далее – газогенератор) предназначен для термической переработки твердых и жидких топлив в горючие газы, осуществляемой в присутствии воздуха, свободного или связанного кислорода (водяных паров); получаемые в процессе его работы газы называются генераторными.
Горение твердого топлива в газогенераторе (в отличие от любой топки) осуществляется в изолированном слое, и характеризуется поступлением количества воздуха, недостаточного для полного сжигания топлива (к примеру, при работе на паровоздушном дутье в газогенератор подаётся 33–35 % воздуха от теоретически необходимого). Образующиеся газы содержат продукты полного горения топлива (углекислый газ, вода) и продукты их восстановления, неполного горения и пирогенетического разложения топлива (угарный газ, водород, метан, углерод). В генераторные газы переходит также азот воздуха. Процесс, происходящий в газогенераторе, называется газификацией топлива.
Что представляет собой газогенератор?
Это шахта, внутренние стенки которой выложены огнеупорным материалом. Сверху этой шахты загружается топливо, а снизу подается дутье. Слой топлива постоянно поддерживается на необходимом уровне колосниковой решеткой.
Подаваемое в газогенератор дутье вначале проходит через зону золы и шлака, где оно немного подогревается, а далее поступает в раскаленный слой топлива (окислительная зона, или зона горения), где кислород дутья вступает в реакцию с горючими элементами топлива.
Образовавшиеся продукты горения, поднимаясь вверх и встречаясь с раскаленным топливом, восстанавливаются до окиси углерода и водорода. При дальнейшем движении вверх сильно нагретых продуктов восстановления происходит термическое разложение топлива (зона разложения) и продукты восстановления обогащаются продуктами разложения (газами, смоляными и водяными парами). В результате разложения топлива образуются вначале полукокс, а затем и кокс, на поверхности которых при их опускании вниз происходит восстановление продуктов горения.
При опускании еще ниже происходит горение кокса. В то же время в верхней части газогенератора происходит сушка топлива теплом поднимающихся газов и паров.
В зависимости от того, в каком виде подается кислород дутья, состав генераторных газов изменяется. При подаче в газогенератор одного воздушного дутья получается воздушный газ, теплота горения которого в зависимости от перерабатываемого топлива колеблется от 3,8 до 4,5 МДж/м3 (900-1080 ккал/м3). Применяя дутье, обогащенное кислородом, получают парокислородный газ (содержащий меньшее количество азота, чем воздушный газ), теплота горения которого может быть доведена до 5–8,8 МДж/м3 (1200–2100 ккал/м3).
При работе газогенератора на воздухе с умеренной добавкой к нему водяных паров получается смешанный газ, теплота сгорания которого (в зависимости от исходного топлива) колеблется от 5 до 6,7 МДж/м3 (12001600 ккал/м3). И, наконец, при подаче в раскаленный слой топлива водяного пара получают водяной газ с теплотой сгорания от 10 до 13,4 МДж/м3 (2400–3200 ккал/м3).
В зависимости от вида перерабатываемого твердого топлива различают типы газогенераторы для «тощего» топлива – с незначительным выходом летучих веществ (кокс, антрацит, тощие угли), для битуминозного топлива – со значительным выходом летучих веществ (газовые и бурые угли), для древесного и торфяного топлива и для отбросов минерального топлива (коксовая и угольная мелочь, остатки обогатительных производств).
Различают газогенераторы с жидким и твердым шлакоудалением. Битуминозные топлива обычно газифицируются в газогенераторе с вращающимся водяным поддоном, а древесина и торф – в устройстве большого внутреннего объема, поскольку перерабатываемое топливо имеет незначительную плотность. Мелкое топливо перерабатывается в газогенераторе высокого давления и во взвешенном или кипящем слое.
При эксплуатации газогенератора соблюдается режим давления и температуры, величина которых зависит от перерабатываемого топлива, назначения процесса газификации и конструкции устройства.
2.1.1. Газовый генератор электричества
Газовый генератор электричества – это силовой агрегат, применяемый для производства электроэнергии из природного газа. Газовый генератор электричества используются в качестве резервных или постоянных источников электроснабжения, и может эксплуатироваться при отсутствии газопровода; в этом случае используется сжиженный газ.
Правильно подобранный газовый генератор электричества отличается более высоким ресурсом, по сравнению с дизельными и бензиновыми силовыми агрегатами.
2.1.2. Преимущества газовых генераторов
В электросетях общего пользования имеют место сбои, нарушение частоты тока, перепады напряжения, отключения. Это сказывается на работе всех (включая бытовые приборы) энергозависимых устройств. Возможны их поломки, выход из строя производственного оборудования.
При отсутствии автономного источника питания – газового генератора имеется риск выхода из строя подчас дорогостоящего оборудования. Избежать финансовых потерь и рисков помогут газовые генераторы, как резервные или основные источники автономного энергоснабжения.
Особые преимущества для перспективы использования альтернативных источников энергии представляют газогенераторы на древесных отходах.
Вследствие особенностей климата на большей части территории нашей страны человек проводит в закрытых помещениях до 80 % времени. Для создания нормальных условий его жизнедеятельности необходимо поддерживать определенный тепловой режим. Помимо создания комфортных условий жизнедеятельности человека тепло необходимо для обеспечения ряда технологических процессов в различных производствах.
Наряду с дефицитом топлива (в некоторых регионах) в части лесной и деревообрабатывающей промышленности скапливается большое количество первичных и вторичных древесных отходов. Даже при высокой степени их использования всегда остается много некондиционных отходов, которые могут быть употреблены только в качестве топлива. К примеру, количество отходов, образующихся даже на небольших мебельных фабриках, составляет от 45 до 63 %.
В этой связи энергетическое использование древесных отходов является одним из важных направлений повышения эффективности фермерского хозяйства и умелого ведения технологических процессов в рыночных условиях.
Древесное топливо не содержит серы (в отличии от иного органического топлива), а также обладает малой зольностью (всего 1 %), и стоит намного меньше, чем газ, уголь. Решая проблему утилизации отходов деревообработки, одновременно можно получать дешевое и экологически чистое топливо.
Энергетические установки на базе газогенераторов на древесных отходах являются современным оборудованием, предназначенным для сжигания сыпучих древесных отходов с грануляцией (фракцией) до 30 мм и кусковых отходов длиной до 1 м с влажностью топлива 6-60 %.
В состав оборудования входят: расходный бункер для сыпучего топлива с «ворошителем», шнековый транспортер подачи топлива, газогенератор, водогрейный котел и комплект оборудования системы автоматического управления. Оборудование предназначено для нагрева воды в системах теплоснабжения сушильных камер, а так же для отопления жилых и хозяйственных помещений.
Опилки (стружка), щепа, отходы ДСП и ЛДСП, гранулы засыпаются в бункер, оснащенный ворошителем, и далее поступают в шнековый транспортер, работающий в автоматическом режиме «подача-пауза» в соответствии с заданной программой.
Шнековый транспортер осуществляет дозированную подачу топлива в газогенератор на древесных отходах, в котором происходит процесс газификации; процесс полного разложения топлива в горючие газы.
Факел горящего газа направляется в топку водогрейного котла, в котором происходит нагрев воды. Обрезки и кусковые отходы сжигаются непосредственно в топке котла.
Примером такой конструкции служит «вихревая топка» (газогенератор) с тепловой мощностью 800 кВт. Ее особенности таковы:
• при сжигании древесного топлива температура в топке любого водогрейного котла не превышает 750 °C, а при совместном использовании вихревой топки (газогенератора) с водогрейным котлом, в результате полного термического разложения топлива температура топочных газов, поступающих в топку котла достигает 1200–1450 °C, отложение сажи на поверхностях нагрева котла при этом минимально;
• получаемый газ имеет высокую калорийность (8,5 м3 генераторного газа эквивалентно 1 кг мазута);
• превращение опилок (стружки) в горючий газ – газификация обеспечивает полное сгорание топлива, в результате чего достигается высокий КПД установки (88–92 %);
• автоматическая подача топлива (опилки, стружки) обеспечивает их равномерное горение и поддерживает высокую точность температуры теплоносителя, что особенно важно при использовании установок в системах теплоснабжения сушильных камер;
• в процессах, протекающих в вихревых топках (газогенераторах), происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в среде без кислорода, благодаря чему содержание оксидов азота в дымовых газах значительно ниже предельно допустимой концентрации;
• вследствие полноты сгорания (по сравнению с современными газовыми горелками), дымовые газы содержат чрезвычайно мало оксида углерода и остаточных углеводородов (канцерогенных углеводородов).
С другой стороны существенным недостатком древесных отходов как топлива является их нестабильная влажность, которая колеблется в пределах 6-60 %.
Сжигание древесных отходов высокой влажности приводит к снижению их теплотворной способности и, как следствие, к увеличению расхода топлива. Поэтому представляется целесообразным организовать предварительную подсушку древесных отходов любой формы – от чурок до опилок.
Газогенератор избавит от много неудобств: от частой смены баллонов или емкостей (что иногда сопровождается остановкой производственного процесса), от неподтвержденного или непостоянного качества газа. Особенно удобно устанавливать газовые генераторы недалеко от пилорам, где скапливается много некондиционных отходов.
Для работы котельной топливо (древесные отходы) подается на склад; далее со склада – в расходный бункер. При помощи винтового транспортера топливо автоматически по заданному режиму подается в топку, где проходит три уровня:
• первый – уровень сушки;
• второй – уровень выделения летучих частиц и их возгорание;
• третий – уровень интенсивного горения. Окончательное сжигание выделяемых газов происходит в топке котла.
Газогенераторные котлы в своей основе используют принцип пиролизного горения, их также именуют пиролизные котлы. Принцип работы пиролизного котла состоит в сжигании выделяемого из твердого топлива (дров) – при высокой температуре газа.
Такое горение легче контролировать, КПД работы газогенераторных котлов значительно выше, при топке пиролизного котла сухой древесиной оно достигает 85 %.
Газогенераторные (пиролизные) котлы имеют отличное от традиционных твердотопливных котлов устройство. Устройство пиролизного котла – многокамерное, с шиберами для приведения в необходимый режим работы. Наличие шиберов обуславливается тем, что для работы пиролизного котла в режиме газогенератора, в закладочном бункере котла должна быть достаточно высокая температура (600–800 °C), а для первоначального прогрева его запускают в режиме традиционного твердотопливного котла.
Печь для производства древесного угля состоит из:
• топочного блока, который служит для сушки и разогрева древесины, находящейся в углевыжигательном блоке;
• углевыжигательного блока, в который загружается древесина в размере 2,5 м3. Процесс углевыжигания длится 9-11 часов, в результате выход конечного продукта составляет 400 кг. Для слива конденсата в нижней части углевыжигательного блока предусмотрен сливной кран. Загрузка осуществляется в ручную, в загрузочный ящик. В верхней части углевыжигательного блока расположен предохранительный клапан;
• основания, которое служит для крепления топочного и углевыжигательного блока;
• пандуса, который служит для выгрузки ящика с конечным продуктом (углем).
Процесс производства угля состоит из следующих этапов.
Конечная температура охлажденного угля должна быть не более 85 °C, а для качественногот производства желательно, чтобы она держалась на уровне 40 °C. В качестве сырья для производства угля используется береза. Рекомендуемый диаметр дров от 60 до 200 мм и относительной влажностью до 55 %.
При достижении первоначального прогрева, производят полную закладку камеры газогенераторного котла и приводят шибер в пиролизный режим работы. Газогенераторные котлы в этом режиме производят нагрев древесины в камере сгорания при практическом отсутствии кислорода, в результате чего происходит разложение древесины – на древесный газ и древесный уголь (кокс).
Горение древесного газа происходит в вышестоящей камере по принципу работы обыкновенного газового котла, и может быть также автоматизировано. Такое сгорание отличается большим КПД и меньшим образованием золы в топке котла и внутри дымохода, а, значит, газогенераторный котел нужно реже чистить и проводить его заправку. В условиях хорошей утепленности дома, правильной подборки котла и правильного разведения системы отопления, одной закладки дров хватает на целые сутки работы при температуре окружающего воздуха ниже нуля.
Поэтому котлы пиролизного типа горят и сохраняют тепло дольше.
Пиролизные котлы на отечественном рынке уже давно не считаются редкостью. Российские твердотопливные пиролизные котлы долгого горения уверенно и прочно завоевывают популярность людей, разбирающихся в системах отопления на твердом топливе. Тем не менее, пиролизные котлы, в среднем в 1,5–2 раза дороже традиционных твердотопливных котлов.
Этому есть простое объяснение. Протяженность работы пиролизных котлов всего на одной загрузке дров в разы превышает период работы обычных дровяных и угольных твердотопливных котлов.
Газовые генераторы, при всей своей привлекательности с точки зрения дешевизны вырабатываемой энергии, экологичности и дополнительных (альтернативных централизованным газовым коммуникациям, системам) возможностей, в нашей стране остаются привилегией крупных промышленных предприятий, для которых энергетическая независимость, а также выигрыш в себестоимости за счет крупных объемов потребления, являются ключевыми факторами при выборе энергоемких систем.
Далее рассмотрим традиционные газовые системы и счетчики учета газа.
2.2. Бытовые счетчики газа
Энергетический контроль предлагает бытовые счетчики газа, которые предназначены для измерения объема газа при учете потребления газа индивидуальными потребителями. Чаще всего используют в квартирах, домах, офисах, небольших топочных для локального учёта потребления газа. Это, как правило, небольшие диафрагменные счетчики с максимальной пропускной способностью от 1,6 до 4 м3/ч. Рассмотрим наиболее популярные и доказавшие свою стабильную эффективность устройства контроля расхода газа.
2.2.1. Бытовой счетчик газа СГМ-1,6
Малогабаритный счетчик газа СГМ-1,6 (СГМ-1,6 И) контролирует расход газа: 1,6 м3/час Межповерочный интервал: 12 лет Типоразмер: G1,6
Средняя цена на май 2014 года: 1 800 руб.
Внешний вид устройства представлен на рисунке 2.1.
• небольшие габариты;
Поделиться книгой: