Энерготехнологическая установка на базе газотурбинного двигателя с использованием продуктов газификации древесных отходов


https://doi.org/10.7463/aplts.0416.0846815

Полный текст:


Аннотация

В статье изложены проблемы электроснабжения и утилизации отходов предприятий лесной промышленности. В качестве решения предложена переработка древесных отходов путем газификации с последующим получением электрической энергии от сжигания генераторного газа.Мощность установки была принята 150 кВт. Предлагаемая энерготехнологическая установка состоит из линии подготовки щепы, газогенератора и газотурбинной установки.

Обоснована необходимость предварительной подготовки древесных отходов, а именно измельчения и сушки. Проведен анализ различных схем сушки. Предложена линия подготовка щепы, состоящая из барабанной рубительной машины, бункера приема сырья и барабанной сушилки на дымовых газах.

Выбран прямоточный газогенератор, что объясняется высоким содержанием смолы в исходном топливе. При обращенном процессе смола проходит через высокотемпературную зону и большая часть сгорает. Предложена сухая высокотемпературная очистка генераторного газа в циклоне. Такая схема очистки позволяет повысить КПД установки и упростить конструкцию, но при этом в генераторном газе остаются взвешенные частицы. Это учитывается при выборе схемы энергопреобразователя.

Обоснован выбор газотурбинной установки в качестве энергопреобразователя. Чтобы снизить эрозионное повреждение лопаток турбины, предложена нетрадиционная схема газотурбинной установки с воздушной турбиной и камерой сгорания, расположенной за турбиной. В такой установке через турбину проходят не продукты сгорания, а воздух. Воздух за турбиной направляется в камеру сгорания, продукты сгорания поступают в воздухонагреватель, где передают теплоту воздуху за компрессором. При такой схеме снижаются затраты энергии на сжатие топливного газа перед камерой сгорания.

Проведена оптимизация цикла газотурбинной установки. Оптимальная степень повышения давления в компрессоре составила 3,7. КПД установки при такой степени повышения давления составил 25,7%. Представлены результаты расчетов основных элементов установки.

Таким образом, предложена энерготехнологическая установка, позволяющая решить проблемы утилизации отходов и энергоснабжения предприятий лесной промышленности.


Об авторах

С. К. Данилова
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


Р. З. Тумашев
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


Список литературы

1. Боева Е.Ю., Куникеев Б.А., Щеголев Н.Л. Перспективы и проблемы внедрения технологии Smart grid в России // Инженерный вестник. Электрон. журн. 2015. № 9. С. 543-551. Режим доступа: http://engbul.bmstu.ru/doc/821722.html (дата обращения 15.02.16).

2. Кулаков Д.М, Тумашев Р.З., Щёголев Н.Л. Утилизация шахтного метана в газотурбинных установках для производства электрической энергии и теплоты // Безопасность в техносфере. 2015. Т. 4, № 5. C. 41-48. DOI: 10.12737/16963

3. Тумашев Р.З., Бодров Н.Г. Когенерационная газотурбинная установка на попутных нефтяных газах с высоким содержанием тяжёлых углеводородов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2012. № 7. С. 155-165.

4. Моляков В.Д., Тумашев Р.З. Обоснование схем и параметров высокоэффективных газотурбинных установок для малой энергетики // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2012. № 10. С. 52-58.

5. Моляков В.Д., Осипов М.И., Тумашев Р.З., Олесевич К.А. Перспективные направления повышения эффективности ГТУ // Газотурбинные технологии. 2011. № 3. С. 2-7.

6. Биомасса как источник энергии: Пер. с англ. / Под ред. Соуфера С., Заборски О. М.: Мир, 1985. 368 с.

7. Каталог продукции // Ассоциация «КАМИ»: сайт. Режим доступа: http://www.stanki.ru/ (дата обращения 02.03.2016).

8. Тимербаев Н.Ф. Моделирование процесса энерготехнологической переработки древесных материалов методом прямоточной газификации // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 2. С. 34–36.

9. Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И., Каган С.З., Ковалев Ю.Н., Кочаров Р.Г., Кочергин Н.В., Мартюшин С.И., Набатов В.А., Трушин А.М., Шерышев М.А. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / под ред. Дытнерского Ю.И. 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. 496 с.

10. Сафин Р.Р., Разумов Е.Ю., Оладышкина Н.А. Энергосберегающая установка для сушки и термической обработки древесины // Вестник Казанского технологического университета. 2010. № 9. С. 542-546.

11. ГОСТ 27134–86. Аппараты сушильные с вращающимися барабанами. Основные параметры и размеры. Введ. 1988-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2002. 4 с.

12. Ольховский Г.Г., Сучков С.И., Березинец П.А., Епихин А.Н., Крылов И.О., Луговская И.Г., Сомов А.А., Гудков В.Н., Заикин А.А. Разработка отечественной ПГУ с газификацией угля // Теплоэнергетика. 2010. № 2. С. 19–26.

13. Иванов В.Л. Газотурбинный энергопреобразователь для установки утилизации твердых бытовых и промышленных отходов методом газификации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2012. №7. С. 134–144.

14. Михальцев В.Е., Моляков В.Д. Расчет параметров цикла при проектировании газотурбинных двигателей и комбинированных установок: учеб. пособие / под ред. Суровцева И.Г. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 58 с.

15. Бекнев В.С., Куфтов А.Ф., Тумашев Р.З. Расчет и проектирование центробежных компрессоров ГТД: Методические указания. М.: Изд-во МГТУ, 1996. 44 с.

16. Митрохин В.Т. Выбор параметров и расчет центростремительной турбины. М.: Машиностроение, 1966. 200 с.

17. Иванов В.Л., Леонтьев А.И., Манушин Э.А., Осипов М.И. Теплообменные аппараты и системы охлаждения газотурбинных и комбинированных установок: Учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 592 с.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Данилова С.К., Тумашев Р.З. Энерготехнологическая установка на базе газотурбинного двигателя с использованием продуктов газификации древесных отходов. Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2016;(4):1-13. https://doi.org/10.7463/aplts.0416.0846815

For citation: Danilova S.K., Tumashev R.Z. The Gas turbine Engine-based Power Technology Plant Using Wood Waste Gasification Products. Machines and Plants: Design and Exploiting. 2016;(4):1-13. (In Russ.) https://doi.org/10.7463/aplts.0416.0846815

Просмотров: 528

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2412-592X (Online)