Особливості синтезу cистеми виробництва і спалювання біогазу на спиртзаводі

Abstract

Робота присвячена важливій задачі покращення техніко-економічних та екологічних показників виробництв шляхом утилізації надлишкової теплоти відходів підприємства, перетворення цих відходів у біогаз та подальшого його спалення у котлі. Проаналізовано особливості створення системи виробництва і спалювання біогазу на теплоелектроцентралі спиртзаводу. Розроблено принципову схему системи виробництва біогазу з барди, яка включає біогазовий реактор, теплообмінне, насосне обладнання і дозволяє переробляти 470 т/добу сировини з якої отримувати більше 8000 м3/добу біогазу з можливою теплотою згорання 24890 кДж/м3. Наведено опис роботи системи виробництва біогазу. Проведено оцінку виходу біогазу та можливості його спалювання в котлах ТЕЦ у вигляді суміші з природним газом. Проаналізовано можливі варіанти спалювання суміші палив та методи дослідження процесу їх спалення серед яких: експериментальний, шляхом спалювання біогазу в дослідних еталонних пальниках; аналітичний, шляхом визначення і співставлення критеріїв взаємозамінності. Оцінку взаємозамінності палив проведено за простим і розширеним критеріями Воббе. Показано, що за простим критерієм Воббе, спалювання сумішей без зміни конструкції пальника неможливе, а за розширеним, лише за умови підвищення тиску суміші. Наведено аналіз проблем, що виникають в разі спалювання біогазу та його сумішей з природним газом у пальниках, основні з яких: зміна нормальної швидкості розповсюдження полум'я із зміною густини газу; зміна глибини проникнення струменів біогазу в потік повітря, що може призвести до зриву факела; зміна аеродинамічних умов перемішування газу з дуттьовим повітрям з наступним впливом на повноту згорання та теплову потужність пальника. Висвітлено основні чинники формування вартості товарного біогазу: біосировина, логістика, виробництво біогазу, подача, сфера застосування.

Работа посвящена важной задачи улучшения технико-экономических и экологических показателей производства путем утилизации избыточной теплоты отходов предприятия, преобразования этих отходов в биогаз и дальнейшего его сжигания в котле. Проанализированы особенности создания системы производства и сжигания биогаза на теплоэлектроцентрали спиртзавода. Разработана принципиальная схема системы производства биогаза из барды, которая включает биогазовый реактор, теплообменное, насосное оборудование и позволяет перерабатывать 470 т / сутки сырья с которого получать более 8000 м3 / сутки биогаза с возможной теплотой сгорания 24890 кДж/м3. Приведено описание работы системы производства биогаза. Проведена оценка выхода биогаза и возможности его сжигания в котлах ТЭЦ в виде смеси с природным газом. Проанализированы возможные варианты сжигания смеси топлива и методы исследования процесса их сжигания, среди которых: экспериментальный, путем сжигания биогаза в исследовательских эталонных горелках; аналитический, путем определения и сопоставления критериев взаимозаменяемости. Оценка взаимозаменяемости топлив проведена по простым и расширенным критериям Воббе. Показано, что по простому критерию Воббе, сжигание смесей без изменения конструкции горелки невозможно, а по расширенному, только при условии повышения давления смеси. Приведен анализ проблем, возникающих в случае сжигания биогаза и его смесей с природным газом в горелках, основные из которых: изменение нормальной скорости распространения пламени с изменением плотности газа; изменение глубины проникновения струй биогаза в поток воздуха, что может привести к срыву факела; изменение аэродинамических условий перемешивания газа с дутьевым воздухом с последующим воздействием на полноту сгорания и тепловую мощность горелки. Освещены основные факторы формирования стоимости товарного биогаза: биосырье, логистика, производство биогаза, подача, сфера применения.

The work is devoted to the important task of improving the techno-economic and ecological indicators of production by utilizing the excess heat of the enterprise waste, converting these wastes into biogas and then burning it in the boiler. The peculiarities of creation of the system production and combustion biogas on the thermal power plant of the distillery are analyzed. The basic scheme of the production biogas system production from the bard, which includes a biogas reactor, heat exchange, pumping equipment, is developed and allows to process 470 tons / day of raw materials from which to receive more than 8000 m3 / day of biogas with a possible heat of combustion 24890 kJ / m3. The description of operation of biogas production system is given. An estimation of the biogas output and the possibility of its combustion in CHP boilers in the form of a mixture with natural gas is carried out. Possible variants of combustion of a mixture of fuels and methods of studying the process of their combustion among them are analyzed: experimental, by combustion of biogas in experimental reference burners; analytical, by defining and comparing the criteria of interchangeability. The assessment of the interchangeability of fuels was carried out according to simple and extended Wobbe criteria. It is shown that according to a simple Wobbe criterion, combustion of mixtures without changing the design of the burner is impossible, but extended, only if the pressure of the mixture is increased. The analysis of problems arising in the case of combustion of biogas and its mixtures with natural gas in burners is given, the main of which is: the change of the normal velocity of propagation of the flame with the change of gas density; change in the depth of penetration of biogas streams into the air stream, which may lead to the failure of the torch; change in aerodynamic conditions of mixing gas with blown air with subsequent influence on the completeness of combustion and the thermal power of the burner. The main factors of formation of the value of commodity biogas: biodiverse, logistics, biogas production, supply, sphere of application are highlighted.