Технические науки / 5. Энергетика

Д.т.н. Матвийчук В.А., К.т.н. Рубаненко Е.А., инж. А Н. Дмитришен

Винницкий национальный аграрный университет, Винница

Генерация тепловой энергии в сельском хозяйстве из твердого биотоплива

Внедрение энергосберегающих технологий и использование альтернативных видов топлива является перспективным путем уменьшение вредных выбросов в окружающую среду [1-2]. Актуальным способом уменьшения потерь электроэнергии есть переход на возобновляемые источники топлива, такие как отходы садоводства, растениеводства, а также бытовые отходы, и вообще все что горит. В условиях повышения цен на традиционные энергоносители и проблемы с их добычей и поставкой населению является перспективным применение и установление мини-ТЭЦ для населения. Исследования, которые провел и описал Гелетуха Г.Г.: «Биомасса как топливо уверенно занимает четвертое место в мире по объемам производства и потребления энергии. Ее доля в общей поставке первичной энергии достигает 10%. В секторе производства тепловой энергии биомасса также находится на четвертом месте после угля, природного газа и нефти ... » позволяют сделать вывод об актуальности совершенствования существующих и разработки новых газогенераторных котлов на твердом биотопливе [3]. Поэтому
цель работы: разработать газогенераторный котел для сжигания сельскохозяйственных биоотходов и бытового мусора с высоким КПД, используя доступные материалы, на основе автомобильного газогенератора.
Материал и результаты исследований

Принцип действия разработанного газогенераторного котла.

Данный котел был создан на основе промышленного автомобильного газогенератора [4]. Принцип действия заключается в том, что твердое топливо проходит через зону высокой температуры без достаточного количества кислорода и под действием этой температуры топливо превращается в смесь горючих газов. В основе этих газов является угарный газ, который и является горючим. Как правило, древесина состоит из органической массы древесины и балласта. В состав органической (горючей )массы входят углерод С, водовод Н, кислород О и азот N.

К балласту топлива относятся зола А^с и гигроскопическая влага W^p. Соотношение между отдельными компонентами органической массы древесины почти не зависит от породы и в среднем составляет (в % по весу), как показано в таблице 1.

Таблица 1 – Компоненты органической массы древесины

Компоненты	%
Углерод	50
Водород	6
Кислород	43
Азот	1

На рис. 1 показан внешний вид работающего газогенераторного котла, который был изготовлен по усовершенствованной схеме.

Рисунок 1 - Разработанный газогенераторный котел

Строение газогенераторного котла показано на рис. 2, где представлена схема разработанного газогенераторного котла.

Рисунок 3 - Строение газогенераторного котла:
1 - загрузочный бункер; 2 - труба подачи первичного воздуха; 3 - форсунка-смеситель; 4 - трубка теплообменника; 5 - дымоход, 6 - герметичная крышка бункера; 7 - трубы отвода горячей воды, 8 - вентилятор; 9 - трубка вторичного воздуха; 10 - огнеустойчивый кирпич.

Путем экспериментальных исследований было установлено, что с 3-5 кг твердой породы древесины, мы смогли нагреть и довести до кипения 180 л воды в течение 2 часов, из которых 30 минут котел выходил на режим пиролиза. В режиме отопления данный котел сжигает от 40 кг до 60 кг твердой породы древесины в сутки для отопления 200 м². Расход топлива зависит от температуры окружающей среды. Существующие газогенераторные промышленные котлы в настоящее время очень дорогие, для обычного потребителя (населения и малого бизнеса). Поэтому актуальной является задача создания аналогичного газогенераторного котла котла из доступных материалов и меньшей себестоимостью (в 9 раз).
В данном котле можно сжигать бытовые отходы: полимеры, пластмассы, резину и др., С минимальным загрязнением окружающей среды.

В перспективе планируется реализовать мини ТЭЦ, блок-схема которой представлена на рис. 3.

Рисунок 3 - Схема мини-ТЭЦ: К - котел; ЗК - срывной клапан; М - манометр; ПМ - паровая машина; Г - генератор; ТО - теплообменник; ЗБ - сборник конденсата; НВт - насос высокого давления.
Выводы и перспективы развития

Проводятся эксперименты с данным котлом для перевода его на режим парообразования с целью генерирования электроэнергии с помощью паровой турбины и паровой машины. В связи с тем что паровая турбина создает много шума и вызывает дискомфорт в подсобном хозяйстве планируется использовать паровые машины на основе промышленного двигателя внутреннего сгорания путем замены в нем газораспределительного механизма и модернизации системы смазки.

_{Литература:}

1. Степанов Д.В. Енергетична та екологічна ефективність водогрійних котлів малої потужності / Д.В. Степанов, Л.А. Боднар. – ВНТУ. – Вінниця. – 2011. – 148 с.

2. Гринюк І. Від природного газу до біомаси / І. Гринюк // Журнал сучасного сільського господарства. – 2009. – № 4 (35). – С. 10-14.

322888. – Название из экрана.

4. Токарев Г.Г. Газогенераторные автомобили: учеб. пособие / Г. Г. Токарев. – Москва: 1955. – 204 с.