Eksperimentalno ispitivanje gasifikacionog kotla: dizajn komore za sagorevanje

Abstract

S adašnja stremljenja u tehnici koja se bavi konstruisanjem uređaja i sistema za zadovoljenje potreba za toplotnom energijom teže korišćenju: 1) toplotnih izvora temperatura što je moguće bliže zahtevanim, 2) energetski najefikasnijih i ekološki najprihvatljivijih tehnologija transformacije, 3) obnovljivih izvora energije i 4) povezivanju energetskih i tehnoloških procesa putem pametnih mreža. Rezultat ovih stremljenja je: veće korišćenje otpadne toplote, toplotnih pumpi, kogeneracionih, trigene-racionih, hibridnih sistema, pametnih mreža i sl. Ova stremljenja su lako uočljiva na primeru istorijskog razvoja i definisanju budućih ciljeva sistema daljinskog grejanja [1]. U tehnologijma koje se razvijaju, biomasa bi trebala da zadrži ulogu značajnog energenta. U Republici Srbiji drvna biomasa se na godišnjem nivou trenutno koristi sa 1,021 Mtoe, dok je njen godišnji neiskorišćeni potencijal 0,509 Mtoe [2]. Ne postoji tačna procena kolika je efikasnost uređaja i sistema koji koriste ovu biomasu. UvodProizvođači peći i kotlova na drvnu biomasu ulažu značajne napore na povećanje efikasnosti i smanjenje emisija zagađujućih materija. Drvna biomasa se koristi u obliku ogrevnog drveta, sečke, peleta i drvenog uglja. Ogrevno drvo je ekonomski najprihvatljivije od svih navedenih goriva. Osim cene, prednost ogrevnog drveta je niža emisija posrednih zagađivača zbog kraćeg transporta i manje potrebe za procesuiranjem tokom proizvodnje. Nasuprot prednostima, glavni nedostaci ogrevnog drveta su: otežana kontrola procesa sagorevanja i veće emisije zagađujućih materija u atmosferu. Radi smanjenja emisija, drvo se sagoreva višestepeno ili se kotlovi i peći uparuju sa akumulatorima toplote radi uspostavljanja stacionarnog režima sagorevanja [3,4].Predmet rada je ispitivanje i konstruisanje kotlova za višestepeno sagorevanje ogrevnog drveta. U prvom stepenu drvo nepotpuno sagoreva (gasifikuje se), dok se u drugom gorivi gas sagoreva. Zone gasifikacije i sagorevanja su u gasifikacionim kotlovima fizički odvojene. Principske šeme najčešće korišćenih konstrukcija prikazane su na slici 1. Na njima je primenjena isključivo istosmerna gasifikacija drveta (vazduh i gorivi gas struje u istom smeru), i u svim prikazanim konstrukcijamakomora za gasifikaciju (koja je ujedno i bunker za gorivo) je najčešće iznad komore za sagorevanja gorivog gasa (ložište kotla). Osim prikazanih konstrukcija, postoje konstrukcije sa poprečnom i suprotnosmernom gasifikacijom [5] , kao i kod reaktora za gasifikaciju u nepokretnom sloju. Prikazane konstrukcije dominiraju na tržištu zbog pouzdanosti, razrađenog principa (proizvođači najlakše prihvataju uspešno razrađene principe), mogućnosti sagorevanja nešto vlažnijeg drveta i stabilnog strujanja vazduha i gasa kroz zonu gasifikacije. Konstrukcija prikazana na slici 1. A je tehnički najjednostavnija, ali i ekološki najneprihvatljivija. Njen nedostatak je uzrokovan velikom količinom čvrstih čestica u gasu koji sagoreva. Ove čestice padaju na dno ložišta, vrlo brzo se hlade i uzrokuju veće emisije ugljenmonoksida (C...