Cистем альтернативного теплоснабжения

Анализ СИСТЕМ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ, интегрированных с работой зерносушилок

 

1. Цель анализа:

   определиться в выборе системы альтернативного теплоснабжения для потребностей сельхозпроизводителя или переработчика с/х продукции.

 

Необходимо понимать, что такое оборудование как зерносушилка и система альтернативного теплоснабжения относятся к быстро окупаемому оборудованию, поэтому необходимо выбирать наиболее совершенное и качественное. Также необходимо выбирать наиболее качественное биотопливо.

 

2. Исходные данные для выбора проекта

 

• Вид топлива: измельченные – щепа, лузга подсолнечника, кукурузная кочерыжка; пеллетированные – из древесины, лузги подсолнечника или соломы; зерноотходы. Топливо должно иметь высокую теплотворную способность, быть максимально сухим, иметь минимальный процент зольности и не иметь золу с низкой температурой плавления, повышенного остекловывания и шлакообразования.

 

Для зерносушилок, с потреблением тепла от 2,5 МВт-ч и выше, необходимо использовать системы только с автоматической загрузкой топлива и больше ориентироваться на такие альтернативные топлива, как топливная гранула или пел лета.

 

• Агент сушки (теплоноситель): газовоздушная смесь (КПД 90%) или чистый воздух (КПД 64%). Наиболее используемые системы – прямого действия (агент сушки – отводящие газы от топки, смешанные в необходимой пропорции с атмосферным и рекуперационным воздухом). Соответствие сушильного агента действующим экологическим нормам.
• Дым и зола: дым должен быть белого цвета, не отличаясь от выходящего из сушилки пара, зола должна быть белесого цвета без следов сажи и коксования. Количество золы должно соответствовать проценту зольности топлива, но не менее 1%.
• Температура агента сушки: должна обеспечиваться стабильная температура не менее 120°С с возможностью быстрого регулирования. Напрямую зависит от вида топлива, мощности теплогенератора и способа получения агента сушки (прямой или через теплообменник). Агент сушки не должен содержать горячих искр, золы или пепла.

 

Важно обеспечить необходимую тепловую мощность теплоносителя, его объем и температуру в соответствии с техническими характеристиками зерносушилки.

 

• Температура в топке (теплогенераторе!: должна быть выше 1200°С для обеспечения сгорания вредных компонентов топлива. Обязательно наличие камеры дожита, систем искрогашения и золоудаления. Обеспечение постоянного контроля выбросов продуктов сгорания.

 

• Материалы футеровки топки: должны обеспечивать максимальную стойкость при высоких температурах, напрямую зависят от температуры в топке.
• Технологические и технические решения: должна быть использована энергия рекуперационного потока теплоносителя зерносушилки, обеспечена качественная подготовка и подача топлива, а также, обеспечена полная автоматизация теплогенератора с выведением управления на рабочее место оператора зерносушилки. Должна быть предусмотрена возможность сжигания небольшого количества нестандартного биотоплива (элеваторные зерноотходы) наряду со сжиганием качественного топлива.

 

• ❖ Техническое обслуживание: важно понимать периодичность, сложность и стоимость технического обслуживания теплогенератора и системы альтернативного теплоснабжения в целом.

 

ЭСКИЗНАЯ СХЕМА РАБОТЫ СИСТЕМЫ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

 

 

 

Блок-схема СИСТЕМЫ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ с применением теплообменника типа «продукты сгорания-воздух»

 

 

 

Блок-схема СИСТЕМЫ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ без применения теплообменника

 

 

3. Базовые характеристики теплогенерации на основе древесной пеллеты

 

• Основные характеристики древесной пеллеты: диаметр – 6-8мм, влажность – до 10%, зольность – до 5%.
• Удельный расход топливных гранул на производство 1МВт-час тепловой энергии – 200-230КГ (для сравнения, природного газа – 100м³).
• На снятие 1тн/% влаги необходимо сжечь, ориентировочно, 2,5кг пеллет (природного газа – 1,25м³).
• Теплогенератор, мощностью 1,5 МВт обеспечит работу зерносушилки, производительностью до 10 тонн в час по кукурузе, при снятии влаги с 28% до 14%.

 

4. Наиболее часто выявляемые недостатки в системах альтернативного теплоснабжения

 

• тепловая мощность теплогенератора, ниже декларируемой
• объем сушильного агента, меньше необходимого
• присутствие запаха дыма и пепла в готовом продукте
• низкая температура сушильного агента (80-90°С)
• не эффективная система искрогашения
• низкая стойкость футеровочных и теплоизолирующих материалов
• высокая инертность управления температурой агента сушки
• отсутствие надежного теплообменника для работы с теплогенератором

 

5. Системы альтернативного теплоснабжения

 

Ниже показаны основные виды систем альтернативного теплоснабжения отечественных производителей, которые уже работают на сушке зерна. По требованию Заказчика, могут дополняться теплообменниками.

 

6. Фотографии существующих систем альтернативного теплоснабжения

 

 

 

 

Мобильная зерносушилка с теплогенератором

 

7. Справочные данные

Характеристики альтернативных видов топлива и возможное их применение

 

Вид топлива	Теплотворная способность	Примечания относительно применения
Пеллеты
- древесные	18 МДж/кг	- легко используются для любых мощностей - низкий уровень золы Из недостатков: - большой экспортный спрос - производятся в тех районах, где есть лес
- лузги подсолнечника	16 МДж/кг	- легко используются для любых мощностей - средний уровень золы 3-4%
- соломенные	15,5 МДж/кг	- легко используются для любых мощностей Из недостатков: - высокий уровень золы 7-9% - легкоплавкость и свариваемость золы - требуют специальных топочных устройств
Дрова различных пород деревьев влажностью до 35%	11 МДж/кг	- порог применения для систем до 2,0 МВт - доступность и невысокая стоимость - низкое содержание золы Из недостатков: - подразумевают ручной труд истопника - вариативность влажности и пород усложняют систему регулировки
Топливная щепа	12 МДж/кг	- легко используется для любых мощностей - низкий уровень золы Из недостатков: - производятся в тех районах, где есть лес - требует специальных складов и загрузочных механизмов
Солома	12 МДж/кг	- порог применения для систем до 2,0 МВт - доступность и невысокая стоимость Из недостатков: - высокое содержание золы - предполагает ручной труд истопника - легкоплавкость и свариваемость золы - требует специальных топочных устройств - сложности в хранении и транспортировке - склонность к быстрому гниению
Лузга подсолнечника	15,5 МДж/кг	- легко используется для любых мощностей - средний уровень золы 3-4% Из недостатков: - малый насыпной вес, дорого перевозить и складировать
«мертвые» отходы элеватора	10 МДж/кг	- имеют очень низкую стоимость и могут быть полностью утилизированы в период сжигания основного топлива Из недостатков: - применение в качестве топлива требует дополнительного оборудования
Торф	14 МДж/кг	- имеет привлекательность для северо-западных областей Украины - применять только в системах с теплообменниками Из недостатков: - большая зольность

 

Зависимость потребления сушильного агента от тепловой мощности зерносушилок при температуре 130 °С

 

Сравнение использования различных видов топлива для горелок 1,5 МВт

 

№ п/п	Наименование	Пропан- бутан, кг	Мазут, литр	Природный газ, м3	Биомасса, кг
1	Максимальный расход в час	115,3	150,0	168,5	450,0
2	Максимальный расход в сутки	2764,2	3 600	4 044	10 800