ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫЕ ПЛИТЫ НА БИОМАССЕ

Работа относится к области исследований термохимических процессов преобразования биомассы в энергию, в частности, созданию газогенераторных плит на биомассе для приготовления пищи. Благодаря высокой энергоэффективности и экологичности, газогенераторные плиты существенно превосходят традиционные печи прямого сжигания биомассы. Представлен теоретический анализ процессов газификации и горения топлива в плите (в данном случае обращенный микрогазификатор с открытым верхом). Газификация осуществляется в вертикальном микрогазификаторе плотного слоя топлива с зажиганием топлива сверху и подачей воздуха снизу. Термические процессы, протекающие в микрогазификаторе, можно разделить на три этапа: частичная газификация биотоплива, полная газификация полученного биоугля, прямое горение биоугля. Для экспериментальных исследований были созданы пилотные образцы ряда плит с объемом реактора 5,5–9,7 л и проведены их испытания на различных видах биотоплива (пеллеты из древесины хвойных пород, обрезки сосновых пиломатериалов, щепа из древесины лиственных пород, брикеты из соломы, шелуха подсолнечника, шелуха гречихи). В результате испытаний установлено, что КПД плит составляет около 30 %, что примерно в 3 раза больше, чем у традиционных печей прямого сжигания, предназначенных для приготовления пищи, а средняя тепловая мощность газогенераторных плит составила 0,71–1,78 кВт, что соответствует тепловой мощности бытовых плит на природном газе. Расход топлива и удельная интенсивность горения топлива определяются подачей воздуха. Для ориентировочных расчетов можно принять расход топлива 1 кг/час. Удельная интенсивность горения для исследованных видов топлива изменялась в диапазоне 27,5–60,6 кг/(м2 · час). Теплоизоляция корпуса плиты позволяет не только существенно сократить тепловые потери в окружающую среду, но и избежать ожогов при случайном прикосновении человека к плите. Плиты имеют следующие преимущества: экологичность; экономичность; мобильность. Потребителями плит могут быть жители негазифицированных районов, дачники, туристы. 

1. Глобальный альянс за чистые кулинарные изделия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.cleancookstoves.org. – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 25.01.2018).

2. Твайделл, Дж. Возобновляемые источники энергии / Дж. Твайделл. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 391 с.

3. Alexis, T. Belonio. Rice husk gas stove handbook / T. Belonio Alexis. – Philippines: Изд-во Central Philippine University, 2005. – 153 p.

4. Карп, И.Н. Исследование и внедрение процессов газификации углей и биомассы с целью замещения природного газа [Текст] / И.Н. Карп [и др.] // Энерготехнологии и ресурсосбережение. – 2014. – № 4. – С. 3–11.

5. Кремнева К.В. Повышение эффективности двустадийного процесса газификации мелкодисперсной биомассы для когенерационных установок малой мощности: Автореф. дис. канд. техн. наук. Днипро, 2015.

6. Клюс С.В. Энергоэффективное преобразование биомассы в горючий газ и биоуголь в газогенераторах плотного слоя топлива: Автореф. дис. канд. техн. наук. Киев, 2016.

7. Пьяных К.Е. Развитие научных основ технологий замещения природного газа альтернативными топливами: Автореф. дис. докт. техн. наук. Киев, 2017.

8. Забарный, Г.Н. Использование растительных отходов для производства энергии [Текст] / Г.Н. Забарный, С.В. Клюс, Д.С. Довженко // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2011. – № 8. – С. 100–106.

9. Клюс, С.В. Оценка и прогноз потенциала твердого биотоплива Украины [Текст] / С.В. Клюс, Г.Н. Забарный // Компрессорное и энергетическое машиностроение. – 2011. – № 2 (24). – С. 8–13.

10. Кремнева, Е.В. Разработка энергосберегающей технологии двухстадийной газификации биомассы для когенерационных установок [Текст] / Е.В. Кремнева // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2014. – № 6/8 (72). – С. 40–47.

11. Кремнева, Е.В. Исследование процесса пиролиза биомассы в плотном слое с учетом вторичной реакции разложения смолы / Е.В. Кремнева // Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика: сборник научных трудов. – Днепропетровск, 2011. – Вып. 3. – С. 142–154.

12. Карп, И.Н. Результаты лабораторных и промышленных испытаний газогенераторов периодического типа действия [Текст] / И.Н. Карп [и др.] // Инженерно-физический журнал. – 2015. – Т. 88. – № 3. – С. 722–729.

13. Пьяных, К.Е. Газификация как метод переработки отходов [Текст] / К.Е. Пьяных // Энерготехнологии и ресурсосбережение. – 2015. – № 2. – С. 12–17.

14. Пат.122843 Украина, МПК (2017.01) F 24 B 1/00; F 24 C 15/00. Плита бытовая газогенераторная / Клюс В.П., Клюс С.В.; заявитель и патентообладатель Институт возобновляемой энергетики Национальной академии наук Украины. – № u 201708607; заявл. 23.08.2017; опубл. 25.01.2018, Бюл. № 2. – 4 с.

15. Исламов, С.Р. О новой концепции использования угля [Текст] / С.Р. Исламов // Уголь. – 2007. – № 5. – С. 67–69.

16. Степанов, С.Г. Технология совмещенного производства полукокса и горючего газа и угля [Текст] / С.Г. Степанов, С.Р. Исламов, А.Б. Морозов // Уголь. – 2002. – № 6. – С. 27–29.

17. Исламов, С.Р. Энерготехнологическая переработка углей / С.Р. Исламов. – Красноярск: Поликор, 2010. – 224 с.

18. Исламов С.Р. Энергоэффективное использование бурых углей на основе концепции «Термококс»: Автореф. дис. докт. техн. наук. Красноярск, 2010.

19. Гроо А.А. Интенсификация процессов теплои массообмена при слоевой газификации угля с использованием обратного дутья: Автореф. дис. канд. техн. наук. Новосибирск, 2007.

20. Померанцев, В.В. Основы практической теории горения / В.В. Померанцев. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 312 с.

21. Яворский, И.А. Физико-химические основы горения твердых ископаемых топлив и графитов / И.А. Яворский. – Новосибирск: Наука, 1973. – 291 с.

22. Канторович, Б.В. Основы теории горения и газификации твердого топлива / Б.В. Канторович. – М.: Изд-во АН СССР, 1958. – 593 с.

23. Лавров, Н.В. Введение в теорию горения и газификации топлива / Н.В. Лавров, А.П. Шурыгин. – М.: Изд-во АН СССР, 1962. – 215 с.

24. ГОСТ Р 50696-2006. Приборы газовые бытовые для приготовления пищи. Общие технические требования и методы испытаний. – Введ. 2007-01-01. – М.: Стандартинформ, 2006. – 76 с.

25. ГОСТ Р 54212-2010. Биотопливо твердое. Методы подготовки проб. – Введ. 2012-07-01. – М.: Стандартинформ, 2012. – 15 с.

26. ГОСТ Р 54186-2010. Биотопливо твердое. Определение содержания влаги высушиванием. Часть 1. Общая влага. Стандартный метод. – Введ. 2012-07-01. – М.: Стандартинформ, 2012. – 7 с.

27. ГОСТ Р 54185-2010. Биотопливо твердое. Определение зольности. – Введ. 2012-07-01. – М.: Стандартинформ, 2012. – 8 с.

28. ГОСТ Р 54220-2010. Биотопливо твердое. Технические характеристики и классы топлива. Часть 1. Общие требования. – Введ. 2012-07-01. – М.: Стандартинформ, 2012. – 42 с.

29. Осьмак, А.А. Растительная биомасса как органическое топливо [Текст] / А.А. Осьмак, А.А. Серегин // Восточно-Европейский журнал передовых технологий (ISSN 1729-3774). – 2014. – Т. 2/8(68). – С. 57–61.

30. Тепловой расчет котлов (нормативный метод). – 3-е изд. – СПб: Изд-во НПО ЦКТИ, 1998. – 256 с.