Розробка конструкції газогенератора, що працює на пелетах з кукурудзиння

Abstract

Сьогодні прогресивні країни світу взяли курс на декарбонізацію своїх енергетичних систем. Метою зеленого переходу є заміна викопного палива на відновлювані джерела енергії до 2035 р. Це сприятиме досягненню кліматичної нейтральності до 2050 р. З огляду на це, в різних галузях народного господарства відбувається стрімке зростання рівня використання відновлюваних джерел енергії, зокрема біомаси. Зазначене пояснюється географічною поширеністю біомаси та її високою доступністю в різних країнах. Застосування біомаси в енергетичних цілях має низку переваг. Зокрема, установки для переробки біомаси в енергію є конструкційно простими, легко обслуговуються, містять системи автоматичного контролю за параметрами процесу, працюють як автономно, так і є частиною складних систем. Актуальність теми дослідження. Наукові дослідження в галузі виробництва енергії з біомаси, стрімко зростають, через скорочення запасів вуглеводневих палив та суворі екологічні норми щодо вмісту в цих паливах забруднюючих речовин. Рослинна біомаса є четвертим за значенням видом палива (10% від усіх первинних ресурсів у світі). Якщо зазначити енергетично-перспективні види біомаси, то до них відносяться: відходи аграрної промисловості (солома, залишки від збирання та переробки соняшника, кукурудзиння, шкарлупа горіхів), швидкоростучі насадження (міскантус, верба, евкаліпт), деревина та відходи її технічної (лігнін) і механічної (тирса, стружка) переробки. Сучасне виробництво енергії з біомаси незначне (менше 4% в деяких країнах), хоча світове аграрне виробництво має суттєві запаси біомаси та її відходів. З усіх методів переробки рослинної біомаси в енергетичних цілях саме її хіміко-термічна конверсія, зокрема газифікація, є найбільш перспективним напрямком, яка вирізняється високим термічним ККД (до 92%), мінімізацією зусиль на попередню підготовку палива до переробки, високою екологічністю технології, простотою технічного оформлення обладнання. Проте, доступність більш дешевої сонячної та вітрової енергії спонукає до пошуку шляхів зменшення собівартості вихідної продукції процесу газифікації – генераторного газу та енергії, виробленої з нього. Одним з способів є протипотокова газифікація, яка дозволяє з високою енергетичною ефективністю термічно розкладати навіть дуже вологу біомасу (до 60%), отримуючи високоякісний енергетичний газ. Станом на сьогодні досліджень, присвячених удосконаленню конструкцій протипотокових газогенераторів небагато, хоча технологія є перспективною. Отже, постає наукова задача удосконалити конструкцію протипотокового газогенератора з метою підвищення ефективності термічної переробки біомаси в горючий газ. Мета і задачі дослідження. Мета робота – розробити конструкцію газогенератора, що працює на пелетах з кукурудзиння. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішувати такі задачі: – провести аналіз фізико-механічних властивостей аграрної біомаси з метою її газифікації; – провести аналіз технологій підвищення насипної щільності біомаси та розробити технологію виготовлення гранул з кукурудзиння; – удосконалити конструкцію газогенератора під газифікацію гранул з кукурудзиння; – розробити заходи з охорони праці і техніки безпеки при експлуатації газогенераторної установки; – провести економічні розрахунки щодо доцільності виробництва енергії з генераторного газу в умовах аграрного підприємства Об’єкт дослідження – технологічний процес газифікації біомаси. Предмет дослідження – закономірності впливу конструкційних параметрів газогенератора на ефективність виробництва газу з біомаси. Практичне значення одержаних результатів: удосконалено конструкцію протипотокового газогенератора, що дозволило підвищити ефективність виробництва генераторного газу з біомаси.