Спецможливості
Техніка та обладнання

Теп­ло­ге­не­ра­то­ри на біомасі: ефек­тив­но, про­дук­тив­но, еко­ном­но

09.11.2015
2423
Теп­ло­ге­не­ра­то­ри на біомасі:  ефек­тив­но, про­дук­тив­но, еко­ном­но фото, ілюстрація
Зерносушильний комплекс

Теп­ло­ве сушіння зер­на, без яко­го стає про­бле­ма­тич­ним йо­го три­ва­ле зберіган­ня у схо­ви­щах різних типів, є однією із го­ло­вних і найбільш енер­гоємних тех­но­логічних опе­рацій післяз­би­раль­ної об­роб­ки зер­на. Важ­ли­ву роль у цьо­му про­цесі відіграє об­лад­нан­ня, за до­по­мо­гою яко­го він ви­ко­нується.

 

Теп­ло­ге­не­ра­то­ри на біомасі

Як уник­ну­ти за­леж­ності від при­род­но­го га­зу і вод­но­час ефек­тив­но ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти ви­роб­ничі відхо­ди підприємства, побічну про­дукцію як аль­тер­на­тивні дже­ре­ла енергії?

Ви­ко­ри­с­тан­ня біома­си для от­ри­ман­ня теп­ло­вої енергії — це фінан­со­во ефек­тив­но, тех­но­логічно інно­ваційно та еко­логічно вигідно.  За­вдя­ки ко­рот­ко­му періоду віднов­лен­ня біома­са є по­нов­лю­ва­ним дже­ре­лом енергії. Для збільшен­ня по­зи­тив­но­го впли­ву на еко­логію потрібно, щоб біома­са, особ­ли­во лісо­во­го по­хо­д­жен­ня, у про­цесі її ви­роб­ництва ма­ла мінімаль­ний або ну­ль­о­вий вплив на на­вко­лишнє се­ре­до­ви­ще.
У зв'яз­ку із дефіци­том і до­рож­не­чею га­зу сьо­годні ви­ко­ри­с­тан­ня біома­си та твер­до­го па­ли­ва на­бу­ває все більшої по­пу­ляр­ності в Ук­раїні. Спа­лю­ван­ня біома­си дає підприємству енер­ге­тич­ну не­за­лежність і мож­ливість про­ра­ху­ва­ти вартість па­ли­ва на ро­ки впе­ред, без по­бо­ю­вань впли­ву політич­но­го фак­то­ра.

У наш час ак­ту­аль­ним є змен­шен­ня за­трат енер­го­носіїв, у то­му числі і на сушіння зер­на. Цьо­го мож­на до­сяг­ти, ви­ко­ри­с­то­ву­ю­чи як енер­го­носій для теп­ло­ге­не­ра­торів зер­но­су­шиль­но­го ком­плек­су не­тра­диційні дже­ре­ла. У сільгоспви­роб­ництві до та­ких мож­на відне­с­ти со­ло­му. Її за­сто­су­ван­ня за­леж­но від на­яв­ної кількості в гос­по­дарстві дає змо­гу у пев­ний період ро­ку знач­ною мірою змен­ши­ти спо­жи­ван­ня до­ро­го­вартісних дже­ре­ло три­ман­ня теп­ла — ди­зель­но­го па­ли­ва і при­род­но­го га­зу та од­но­час­но змен­ши­ти ви­т­ра­ти. Пер­спек­ти­ва ви­ко­ри­с­тан­ня со­ло­ми зу­мов­ле­на її віднос­но низь­кою ціною, знач­ною щорічною її кількістю, що ли­шається не­за­тре­бу­ва­ною у сільсько­му гос­по­дарстві (до 15 млн т — це 30% площі під зер­но­ви­ми куль­ту­ра­ми!), а та­кож по­тре­бою змен­шен­ня ви­т­рат на цьо­му етапі ви­роб­ництва зер­на.
Помітне підви­щен­ня інте­ре­су до теп­ло­ге­не­ра­торів, що пра­цю­ють на біомасі, відбу­ло­ся три-чо­ти­ри ро­ки то­му. По­ста­чаль­ни­ки зафіксу­ва­ли стійкий по­пит аг­раріїв на впро­ва­д­жен­ня у кон­ст­рукцію вже діючих су­ша­рок теп­ло­ге­не­ра­торів, що пра­цю­ють на біопа­ливі.

За­сто­су­ван­ня та­ких теп­ло­ге­не­ра­торів асоціюється, як пра­ви­ло, із су­шар­ка­ми ма­лої про­дук­тив­ності, які пра­цю­ють за­зви­чай близь­ко од­но­го міся­ця на рік. Су­шар­ки на біомасі до­б­ре за­ре­ко­мен­ду­ва­ли се­бе у не­ве­ли­ких гос­по­дар­ст­вах — з об’ємом зер­на ку­ку­руд­зи до 5–6 тис. т. Найбільша їхня ефек­тивність та обгрун­то­ва­на доцільність ви­ко­ри­с­тан­ня — за сушіння не­знач­них об'ємів зер­на та по­тре­би знят­тя не­ве­ли­ко­го відсот­ка во­ло­гості. Зви­чай­но, підсу­шу­ва­ти зер­но із за­сто­су­ван­ням со­ло­ми еко­номічно ефек­тив­но з ог­ля­ду на не­ви­со­ку вартість цьо­го па­лив­но­го ма­теріалу та ви­т­рат на йо­го підго­тов­ку для спа­лю­ван­ня. В Ук­раїні та­ких су­шиль­них ком­плексів ре­алізо­ва­но по­ки що ма­ло — близь­ко де­ся­ти. Ос­нов­на про­бле­ма під час їхньої ро­бо­ти — ве­ликі тру­до­за­т­ра­ти на до­став­ку со­ло­ми до топ­ки та за­ван­та­жен­ня у неї.

 

Со­ло­ма для теп­ло­ге­не­ра­торів та про­бле­ми її за­сто­су­ван­ня.

За свідчен­ням влас­ників су­ша­рок, що пра­цю­ють на біопа­ливі, для сушіння 25 тис. т зер­на ку­ку­руд­зи потрібно спа­ли­ти 900 т со­ло­ми. Та­ка її кількість по­тре­бує інтен­сив­но­го на­ван­та­жен­ня її зі скир­ти, до­став­лен­ня до су­шар­ки та за­ван­та­жен­ня у топ­ку теп­ло­ге­не­ра­то­ра. Ще один не­долік та­ко­го па­ли­ва — не­обхідність зу­пи­ня­ти ро­бо­ту су­шар­ки на 4 год, щоб да­ти мож­ливість охо­ло­ну­ти теп­ло­ге­не­ра­то­ру і ви­ван­та­жи­ти попіл. До то­го ж слід вра­ху­ва­ти, що потік ав­то­мобілів, які до­став­ля­ють ку­ку­руд­зу до су­шар­ки, не при­пи­няється. Ко­ефіцієнт ко­рис­ної дії (ККД) котлів при цьо­му ста­но­вить 87%. При­род­но, що він знач­ною мірою за­ле­жить від об­ра­но­го ма­теріалу: на­при­клад, со­ло­ма — до­сить не­про­сте у спа­лю­ванні па­ли­во, про­те як­що ство­ри­ти їй пра­вильні умо­ви горіння, то мож­на до­мог­ти­ся до­сить ви­со­ко­го ККД.
   

Про­бле­ма спа­лю­ван­ня твер­до­го па­ли­ва у теп­ло­ге­не­ра­то­рах.

Спа­лю­ван­ня відходів рос­лин­ництва та пе­лет має свої особ­ли­вості, пов'язані зі спе­цифічни­ми ха­рак­те­ри­с­ти­ка­ми та­­ких видів па­ли­ва, що ство­рює певні не­з­руч­ності йо­го ви­ко­ри­с­тан­ня, зо­к­ре­ма:

  •    підви­ще­не іскро­у­тво­рен­ня і не­по­вне зго­рян­ня, пов'яза­не із ле­тючістю ча­с­ток па­ли­ва;
  •    ве­ли­ке на­ко­пи­чен­ня по­пе­лу в топці, пов'яза­не із підви­ще­ною зольністю спа­ле­ної біома­си;
  •    шла­ку­ван­ня по­пе­лу в топці че­рез низь­ку тем­пе­ра­ту­ру плав­лен­ня в по­пелі (цей про­цес спо­с­терігається ще   до зу­пин­ки горіння па­ли­ва в топці);
  •    ком­по­нен­ти у складі пе­лет під час спа­лю­ван­ня ут­во­рю­ють своєрідну ма­су по­пе­лу, яка зу­мов­лює за­би­ван­ня   ко­лос­ників.

ТОВ «Аг­ро­спец­мон­таж ЛТД» про­по­нує теп­ло­ге­не­ра­тор твер­до­па­лив­ний AGROSM — ТГТП. За­вдя­ки ве­ликій по­туж­ності та якісним жа­ро­т­рив­ким ма­теріалам, ви­ко­ри­с­та­ним у кон­ст­рукції, тем­пе­ра­ту­ра теп­ло­носія на вході у зер­но­су­шар­ку ста­но­вить 100…150°С. Пра­цює теп­ло­ге­не­ра­тор на твер­дих па­лив­них ма­теріалах: пе­ле­тах, де­ревній щепі, ку­ку­руд­зя­них ка­ча­нах, подрібне­них на ча­ст­ки до 50 мм, які по­да­ють­ся у па­лив­ний бун­кер ав­то­ма­тич­ною шне­ко­вою си­с­те­мою. Теп­ло­ва по­тужність теп­ло­ге­не­ра­то­ра мо­же ста­но­ви­ти від 1 до 5 МВт.

Ком­плекс теп­ло­ге­не­ра­то­ра скла­дається із топ­ки, па­лив­но­го бун­ке­ра, іскро­гас­ни­ка-змішу­ва­ча (або теп­ло­обмінни­ка), од­но­го або кількох вен­ти­ля­торів та повітро­про­водів. Ос­нов­на ча­с­ти­на топ­ки ви­го­тов­ле­на із во­гне­т­рив­кої цег­ли, все­ре­дині неї пе­ред­ба­чені повітро­хо­ди. Кор­пус топ­ки по­кри­тий ме­та­ле­вим кар­ка­сом, а той своєю чер­гою — якісною жа­ро­т­рив­кою фар­бою. У пе­редній ча­с­тині топ­ки, до її гор­ло­ви­ни, приєднується іскро­гас­ник — змішу­вач повітря цик­лон­но­го ти­пу і че­рез який ви­хо­дить га­ря­че повітря. Тем­пе­ра­ту­ра все­ре­дині топ­ки до­ся­гає 1300…1500°С. Зад­ня стінка топ­ки об­лад­на­на пу­с­тотілим ко­жу­хом, який ви­ко­ри­с­то­вується для до­дат­ко­во­го по­да­ван­ня та ре­гу­лю­ван­ня кількості повітря, що над­хо­дить усе­ре­ди­ну топ­ки че­рез ши­бе­ри. У нижній ча­с­тині розміще­но отвір для по­да­ван­ня па­ли­ва, до яко­го приєднується па­лив­ний бун­кер. Бічна ча­с­ти­на топ­ки об­лад­на­на двер­ця­та­ми, че­рез які відбу­вається по­пе­реднє її роз­па­лю­ван­ня та за по­тре­би — про­чи­щен­ня внутрішніх ко­лос­ників (як­що теп­ло­агент має ви­со­ку зольність ). Ре­гу­лю­ван­ня швид­кості по­да­ван­ня повітря відбу­вається вруч­ну — на вході до іскро­гас­ни­ка-змішу­ва­ча за до­по­мо­гою ши­берів, розміще­них на задній стінці топ­ки.
Рівень по­лум’я у топці виз­на­чається візу­аль­но че­рез ог­ля­до­ве вічко у двер­ця­тах. За по­тре­би пе­ре­ри­ван­ня по­дачі га­ря­чо­го повітря до зер­но­су­шар­ки не­обхідно відкри­ти відкид­ний роз­рив між топ­кою та іскро­гас­ни­ком-змішу­ва­чем за до­по­мо­гою за­гну­то­го ме­та­ле­во­го пру­та, вста­вив­ши йо­го у «ву­хо» роз­рив­ної тру­би та по­тяг­нув­ши до­ни­зу. Після закінчен­ня про­це­су сушіння слід при­пи­ни­ти ро­бо­ту вен­ти­ля­то­ра, зу­пи­ни­ти по­да­ван­ня па­ли­ва до топ­ки, відкри­ти роз­рив між топ­кою та іскро­гас­ни­ком-змішу­ва­чем та для за­побіган­ня по­трап­лян­ня по­лум’я до па­лив­но­го бун­ке­ра відкри­ти роз­рив між па­лив­ним бун­ке­ром і топ­кою. Після охо­ло­д­жен­ня топ­ки за по­тре­би — по­чи­с­ти­ти ко­лос­ни­ки топ­ки (че­рез двер­ця­та) від за­лишків про­дуктів горіння. Очи­щен­ня топ­ки від по­пе­лу про­во­дять у руч­но­му ре­жимі: йо­го за­лиш­ки ви­да­ля­ють­ся че­рез підду­ва­ло, до­ступ до яко­го — на бічній сто­роні топ­ки, про­ти­лежній двер­ця­там.

Іскро­гас­ник — змішу­вач цик­лон­но­го ти­пу, при­зна­че­ний для ло­калізації 99,9% ут­во­ре­них під час зго­ран­ня біома­си іскор, що виліта­ють із топ­ки. Іскро­гас­ник приєднується до гор­ло­ви­ни топ­ки, все­ре­дині якої га­ря­че повітря, що ви­хо­дить із топ­ки (тем­пе­ра­ту­ра — 700…800°С), змішується із хо­лод­ним повітрям і охо­ло­д­жується до тем­пе­ра­ту­ри 250…350°С. У цей час іскри, що виліта­ють із гор­ло­ви­ни топ­ки, шля­хом за­кру­чу­ван­ня повітря­ни­ми по­то­ка­ми все­ре­дині іскро­гас­ни­ка повністю зго­ра­ють та осіда­ють у бун­кері, який не­об­­хідно час від ча­су очи­щу­ва­ти. Відкри­ва­ти бун­кер мож­на ли­ше за умо­ви по­вної зу­пин­ки вен­ти­ля­торів та зер­но­су­шар­ки!
На ви­ході з іскро­гас­ни­ка га­ря­че по­­вітря зно­ву змішується із хо­лод­ним, до­­ся­гає тем­пе­ра­ту­ри 100…150°С і за до­по­мо­гою од­но­го або кількох вен­ти­ля­торів че­рез повітро­про­во­ди по­дає­ться вже без­­­по­се­ред­ньо до зер­но­су­шар­ки.
За­вдя­ки ви­сокій тем­пе­ра­турі відбу­вається по­вне зго­ран­ня теп­ло­аген­та без виділен­ня ди­му та побічних за­пахів, при­та­ман­них про­це­сам горіння біопа­ли­ва. ККД до­ся­гає 85–90%.

Ком­панія TEFF про­во­дить курс на збе­ре­жен­ня при­род­них ре­сурсів пла­не­ти шля­хом заміщен­ня не­тра­диційних дже­рел вуг­ле­воднів по­нов­лю­ва­ни­ми па­лив­ни­ми ре­сур­са­ми. Ком­панія TEFF про­по­нує мо­дернізацію су­шиль­но­го об­лад­нан­ня та­ким чи­ном, щоб су­шар­ка для зер­на пра­цю­ва­ла на теплі від спа­лю­ван­ня біома­си. Та­ке рішен­ня спря­мо­ва­не на оп­тимізацію ви­т­рат на па­ли­во і раціональ­не ви­ко­ри­с­тан­ня відходів ви­роб­ництва. Це ак­ту­аль­но, оскільки ба­га­то сільгосппідприємств має відпраць­о­ва­ну си­ро­ви­ну та побічні ви­роб­ничі про­дук­ти: тир­су і струж­ку, зер­но­ву по­ло­ву, ово­че­ве лу­ш­пин­ня, насіннєву луз­гу, стеб­ла рос­лин і ба­га­то іншо­го.

Ба­га­ть­ох ціка­вить, як це виріши­ти? Для цьо­го до­дат­ко­во за­сто­со­ву­ють паль­ни­ки цик­лон­но­го або ви­х­ро­во­го ти­пу. Топ­ки та­кож роз­роб­лені спеціаль­но з ура­ху­ван­ням особ­ли­во­с­тей па­ли­ва, яке в них за­ван­та­жу­ва­ти­муть. Як пра­ви­ло, во­ни роз­ра­хо­вані на ви­ко­ри­с­тан­ня дрібно­фракційно­го па­ли­ва, од­нак розміри ча­с­ток мо­жуть різни­ти­ся. Прин­цип ро­бо­ти цих паль­ників грун­тується на мак­си­маль­но ефек­тив­но­му спа­лю­ванні всіх ча­с­ток за­ван­та­же­но­го па­ли­ва. При­чо­му та­ка тех­но­логія спа­лю­ван­ня па­ли­ва при­дат­на не тільки для зер­но­вих су­ша­рок, а й для ба­га­ть­ох інших теп­ло­вих ус­та­но­вок, що ви­ко­ри­с­то­ву­ють енергію про­дуктів зго­ран­ня: теп­ло­вих ге­не­ра­торів, опа­лю­валь­них котлів. Це іде­аль­ний варіант вирішен­ня про­бле­ми, як уник­ну­ти га­зо­вої за­леж­ності. Ви­ко­ри­с­то­ву­ю­чи біопа­ли­во, до­ступ­не у певній місце­вості, тим більше — відхо­ди сво­го або місце­во­го підприємства, мож­на до­би­ти­ся знач­ної еко­номії. Ад­же йо­го собівартість прак­тич­но копійча­на, а ефек­тивність над­зви­чай­но ви­со­ка.

ТОВ TEFF ви­роб­ляє паль­ни­ки двох типів, а са­ме:

цик­лон­ний ав­то­ма­ти­зо­ва­ний паль­ник ПЦ (а)-1000 за­без­пе­чує ви­со­ко­е­фек­тив­не спа­лю­ван­ня твер­до­го низь­ко­сорт­но­го дрібно­фракційно­го па­ли­ва. Діапа­зон теп­ло­вої по­туж­ності ста­но­вить від 500 до 1000 кВт. Як па­ли­во мо­жуть бу­ти ви­ко­ри­с­тані відхо­ди різних видів сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур: лу­ш­пин­ня со­няш­ни­ку, ри­су, греч­ки та ін.

ви­х­ро­вий ав­то­ма­ти­зо­ва­ний паль­ник ПВ (а)-3500 ви­ко­нує спа­лю­ван­ня твер­до­го низь­ко­сорт­но­го дрібно­фракційно­го па­ли­ва комбіно­ва­ним спо­со­бом (на ко­лос­ни­ках і у ви­хорі). Діапа­зон теп­ло­вої по­туж­ності — від 1000 до 6000 кВт. Як па­ли­во ви­ко­ри­с­то­ву­ють і відхо­ди сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур, і гра­ну­ль­о­вані ви­ро­би (де­ревні та інші пе­ле­ти) та відхо­ди де­ре­во­об­роб­ки (тир­су, струж­ку).

Ос­нов­на сфе­ра за­сто­су­ван­ня та­ких паль­ників — ком­плек­ту­ван­ня теп­ло­ге­не­ра­торів, які ви­ко­ну­ють теп­ло­за­без­пе­чен­ня (га­зо­повітря­на суміш) про­цесів сушіння у різних ти­пах су­ша­рок, де ви­ко­ри­с­то­вується теп­ло­ва енергія про­дуктів зго­ран­ня ор­ганічно­го па­ли­ва.

Та­кож ком­панія TEFF ви­роб­ляє і ре­алізує теп­ло­вий ге­не­ра­тор на аль­тер­на­тив­но­му па­ливі ТГГВТ. Він ком­плек­тується ви­х­ро­вим ав­то­ма­ти­зо­ва­ним паль­ни­ком ПВ (а)-3500, що пра­цює на твер­до­му па­ливі. Номіна­ль­на теп­ло­ва по­тужність — від 3500 до 6000 кВт за­без­пе­чує ви­со­ко­е­фек­тив­не спа­лю­ван­ня низь­ко­сорт­но­го дрібно­фракційно­го па­ли­ва (відхо­ди сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур та де­ре­во­об­роб­ки, гра­ну­ль­о­ва­не па­ли­во).

Про­цес горіння у ви­х­ро­во­му паль­ни­ку ПВ(а)-3500 відбу­вається та­ким чи­ном, що кож­ну се­кун­ду по­дається і спа­люється рівно та­ка кількість па­ли­ва, яка потрібна для виділен­ня не­обхідної кількості теп­ла. Вод­но­час за­леж­но від ти­пу ви­ко­ри­с­то­ву­ва­но­го твер­до­го па­ли­ва до­зується по­да­ван­ня кис­ню та­ким чи­ном, щоб за­без­пе­чи­ти про­хо­д­жен­ня про­це­су горіння за тем­пе­ра­ту­ри, яка не до­пу­с­кає «ски­пан­ня» по­пе­лу. Тоб­то за­вдя­ки та­ко­му підхо­ду у паль­ни­ку в кож­ний ок­ре­мий мо­мент ча­су зго­рає не­ве­ли­ка кількість па­ли­ва. Це ро­бить про­цес ек­сплу­а­тації без­печ­ним з точ­ки зо­ру по­тенційно­го ви­ник­нен­ня не­пе­ред­ба­че­них си­ту­ацій. На відміну від ви­х­ро­во­го спа­лю­ван­ня, у піролізних кот­лах, так са­мо, як і в об­лад­на­них ко­лос­ни­ко­ви­ми гра­та­ми, у топці постійно містить­ся ве­ли­ка кількість па­ли­ва, що ство­рює за­гро­зу де­то­нації (до то­го ж за­ба­га­то па­ли­ва у топці на ко­лос­ни­ках підви­щує інерційність про­це­су).

Цим про­бле­мам вдається за­побігти за ви­ко­ри­с­тан­ня ви­х­ро­вих паль­ників, оскільки по­да­ван­ня па­ли­ва відбу­вається без­пе­рерв­но і в кількості, що точ­но відповідає по­требі в теп­ловій енергії. За швидкістю збільшен­ня/змен­шен­ня по­туж­ності ви­х­ро­вий твер­до­па­лив­ний паль­ник не по­сту­пається га­зо­во­му.

Ще од­ним ре­зуль­та­том та­ко­го спо­со­бу ор­ганізації про­це­су горіння є ви­со­ка точність ре­гу­лю­ван­ня по­туж­ності ро­бо­ти паль­ни­ка, тоді як за ви­ко­ри­с­тан­ня ко­лос­ни­ко­вих грат або піро­лізно­го кот­ла до­мог­ти­ся та­кої точ­ності за зміни ре­жимів ро­бо­ти до­сить склад­но. Так са­мо це впли­ває і на діапа­зон ре­гу­лю­ван­ня теп­ло­вої по­туж­ності. У ви­х­ро­во­му паль­ни­ку до­ступ­не ре­гу­лю­ван­ня у ши­ро­ко­му діапа­зоні — 30–120% номіна­ль­ної по­туж­ності, тоді як в аль­тер­на­тив­них рішен­нях цей діапа­зон знач­но мен­ший.

Оскільки кож­но­го мо­мен­ту ча­су у ви­х­ро­вий паль­ник по­дається чітко виз­на­че­на кількість кис­ню, що потрібна для ефек­тив­но­го спа­лю­ван­ня па­ли­ва, яке пе­ре­бу­ває у паль­ни­ку, то га­ран­тується відповідність усім еко­логічним нор­мам що­до ви­кидів в ат­мо­сфе­ру кож­но­го ро­бо­чо­го мо­мен­ту паль­ни­ка не­за­леж­но від йо­го по­туж­ності.

Го­ри­зон­таль­ний ви­х­ро­вий паль­ник — най­універ­сальніше рішен­ня з погляду по­пе­ремінно­го ви­ко­ри­с­тан­ня різних видів па­ли­ва. Го­ри­зон­тальні паль­ни­ки кра­ще, ніж вер­ти­кальні, пра­цю­ють із па­ли­вом, що ут­во­рює попіл, оскільки ос­танній не осідає в них, а вилітає на­зовні ра­зом із фа­ке­лом, який повністю пе­ре­бу­ває за ме­жа­ми паль­ни­ка. Го­ри­зон­тальні паль­ни­ки та­кож менш чут­ливі до зміни па­ра­метрів па­ли­ва, та­ких як зольність (мож­ливі її па­ра­ме­т­ри — до 10%), фракція (мож­ли­ва до 100 мм) і во­логість (мож­ли­ва до 50%).

Твердопаливний теплогенератор потуж­ністю 2 МВт (ТОВ «Біоресурс Україна»,м. Ізюм) працює як на кусковому крупнофракційному паливі (об­­різки, дрова, обаполи, кора, поліна тощо), так і на дрібнофракційному (тирса, стружки, лушпиння, солома тощо).

Для ви­ко­ри­с­тан­ня ос­тан­нь­о­го теп­ло­ге­не­ра­тор має бун­кер із си­с­те­мою ав­то­ма­тич­но­го по­да­ван­ня па­ли­ва в топ­ку. Функція теп­ло­ге­не­ра­то­ра — ви­роб­лен­ня га­ря­чо­го по­вітря (теп­ло­носія) для по­даль­шо­го сушіння рос­лин­ної си­ро­ви­ни (біома­си) шля­хом ви­со­ко­е­фек­тив­но­го спа­лю­ван­ня низь­ко­сорт­но­го твер­до­го па­ли­ва.

Кон­ст­рук­тив­но теп­ло­ге­не­ра­тор є двостінним ста­ле­вим циліндром. Внут­рішній циліндр фу­те­ро­ва­но ша­мот­ною ви­со­ко­тем­пе­ра­тур­ною цег­лою. У фу­те­рівці розміще­но спеціальні над­дувні соп­ла, ви­го­тов­лені із ма­теріалу, що ви­т­ри­мує тем­пе­ра­ту­ру 1650°С. У зовніш­ньо­му циліндрі є от­во­ри, че­рез які повітря нагнітається вен­ти­ля­то­ра­ми у по­­рож­ни­ну між зовнішнім і внутрішнім циліндра­ми. Там во­но нагрівається, од­но­час­но охо­ло­д­жу­ю­чи внутрішній ци­ліндр, і потім че­рез над­дувні соп­ла по­трап­ляє у зо­ну піролізу та до­спа­лю­ван­ня. В обох цих зо­нах над­дувні соп­ла розміщені тан­генціаль­но, то­му потік повітря ство­рює ви­хор, зму­шу­ю­чи ча­ст­ки па­ли­ва ру­ха­ти­ся мак­си­маль­но дов­гою траєкторією і при­ти­с­ка­ти­ся до роз­пе­че­ної по­верхні фу­терівки, що за­без­пе­чує прак­тич­но по­вне їхнє зго­ран­ня.

Над­дув­не повітря для роз­па­лю­ван­ня топ­ки та­кож по­дається тан­генціаль­но і піддається підігріван­ню. Теп­ло­ге­не­ра­тор мо­же бу­ти ви­го­тов­ле­ний у двох варіан­тах — як у го­ри­зон­таль­но­му, так і вер­ти­каль­но­му ви­ко­нанні за­леж­но від па­ра­метрів будівлі, в якій пла­нується вста­нов­лен­ня об­лад­нан­ня. За­зви­чай по­­­ши­реніше го­ри­зон­таль­не ви­ко­нан­ня. Для до­сяг­нен­ня мак­си­маль­ної ефек­тив­ності ро­бо­ти твер­до­па­лив­них теп­ло­ге­не­ра­торів ре­ко­мен­дується ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти для спа­лю­ван­ня по­пе­ред­ньо підсу­ше­не па­ли­во: сухі обрізки, дро­ва, оба­по­ли, ко­ру, де­ревні відхо­ди (тріску, тир­су та ін.). Теп­ло­ге­не­ра­тор має низ­ку інно­ваційних технічних рішень, які за­без­­­пе­чу­ють спа­лю­ван­ня па­ли­ва в два ета­пи: спо­чат­ку за ви­со­кої тем­пе­ра­ту­ри і не­стачі кис­ню відбу­вається га­зи­фіка­ція (піроліз), а потім — до­спа­лю­ван­ня піролізних газів із над­лиш­ком кис­ню. Обид­ва про­це­си відбу­вається у ви­хорі, а ут­во­рені під час їхньо­го пе­ребігу іскри і попіл улов­лю­ють­ся іскро­гас­ни­ком і по­­пе­лов­лов­лю­ва­ча­ми.

Теп­ло­ге­не­ра­то­ри для зер­но­су­ша­рок, що пра­цю­ють на відхо­дах (ТОВ  — «Біоре­сурс Ук­раїна», що є офіційним пред­став­ни­ком двох польсь­ких тех­нічних ком­паній — ви­роб­ників твер­­­до­па­лив­них піролізних теп­ло­ге­не­ра­торів), пред­став­лені трьо­ма мо­де­ля­ми по­тужністю 0,55–0,95 МВт. Во­ни при­датні для ком­плек­тації ділян­ки теп­ло­ге­не­рації із теп­ло­вою по­тужністю 4–5 МВт, при­зна­чен­ня якої — підго­тов­ка теп­ло­носія для зер­но­су­шар­ки із за­­да­ною тем­пе­ра­ту­рою і теп­ло­вою енергією. Теп­ло­ва по­тужність та­ких діля­нок теп­ло­ге­не­рації мо­же бу­ти від 1 до 10 МВт. Це дає змо­гу за­без­пе­чи­ти теп­ло­носієм ши­ро­кий мо­дель­ний ряд зер­но­су­ша­рок різних ви­роб­ників та по­туж­ності і ви­су­шу­ва­ти від 100 до 900 т/до­бу зер­на ку­ку­руд­зи (знят­тя во­ло­ги від 35 до 15%) або іншо­го зер­на. Па­ли­вом для ділян­ки теп­ло­ге­не­рації мо­жуть слу­гу­ва­ти: со­ло­ма у тю­ках і ру­ло­нах, подрібнені де­ревні відхо­ди (ще­па, ко­ра, тир­са), па­ливні гра­ну­ли із со­ло­ми, лу­ш­пин­ня со­няш­ни­ку та інших аг­ровід­ходів, са­ме лу­ш­пин­ня со­няш­ни­ку, ри­су, греч­ки, льо­ну то­що, відхо­ди зер­но­сушіння: насіння бур’янів, стеб­ло-со­ло­мисті ча­ст­ки, сухі струч­ки (ріпа­кові, бо­бові), шиш­ки і т. п.
 

Кон­ст­рукція і прин­цип ро­бо­ти.

Кон­ст­рук­тив­но твер­до­па­лив­ний піро­лізний теп­ло­ге­не­ра­тор скла­дається із топ­ки з бун­ке­ром для за­ван­та­жен­ня біома­си і теп­ло­обмінни­ка, з’єдна­них між со­бою га­зо­хо­дом. Носієм теп­ло­вої енергії (теп­ло­вим аген­том), ви­роб­лю­ва­ної у про­цесі ро­­бо­ти твер­до­па­лив­но­го піролізно­го теп­ло­ге­не­ра­то­ра, мо­жуть бу­ти повітря, во­да або па­ра. Це дає змо­гу ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти теп­ло­ге­не­ра­тор для різних цілей.

До ба­зо­вої ком­плек­тації теп­ло­ге­не­ра­то­ра вхо­дять: топ­ка, теп­ло­обмінник, з’єдну­валь­ний га­зохід, бун­кер для за­ван­та­жен­ня па­ли­ва (со­ло­ми в ру­ло­нах/тю­ках, тріски/тир­си або іншої біома­си), вен­ти­ля­тор ос­нов­ний (ди­мовідве­ден­ня), вен­ти­ля­тор по­да­ван­ня теп­ло­во­го аген­та, ди­мовідвідна тру­ба, ша­фа уп­равління з ав­то­ма­ти­кою ре­гу­лю­ван­ня тем­пе­ра­ту­ри. Як до­дат­кові опції по­ста­ча­ють­ся: пристрій ав­то­ма­тич­но­го за­ван­та­жен­ня тю­ків со­ло­ми, кон­тей­нер­не ви­ко­нан­ня, ав­то­ма­тич­на си­с­те­ма ке­ру­ван­ня про­це­сом із мож­ливістю підклю­чен­ня до за­галь­ної си­с­те­ми уп­равління тех­но­логічним ком­плек­сом.

Теп­ло­ге­не­ра­то­ри відповідної по­туж­ності, що пра­цю­ють на со­ломі, ви­ко­ри­с­то­ву­ють та­кож у складі зер­но­су­шиль­них ком­плексів із про­дук­тивністю сушіння  ку­ку­руд­зи 24, 125 та 250 т/до­бу. На­при­клад, для за­без­пе­чен­ня про­дук­тив­ності зер­но­су­шар­ки MC-852, що вхо­дить до скла­ду цих ком­плексів, на рівні 30 т/год за­сто­со­ва­но теп­ло­ге­не­ра­тор із та­ки­ми па­ра­ме­т­­­ра­ми: мак­си­маль­на теп­ло­ва по­туж­ність — 1800 кВт, про­дук­тивність за ви­роб­лен­ням га­ря­чо­го повітря — 17 м3/с, тем­пе­ра­ту­ра теп­ло­носія — ре­гу­ль­о­ва­на (до 130°С), ви­т­ра­та па­ли­ва (со­ло­ми в тю­ках) за її во­ло­гості 40–50% — 10–12 т/до­бу. Теп­ло­ге­не­ра­то­ри на аль­тер­на­тив­но­му па­ливі ви­ко­ри­с­то­ву­ють та­кож у складі зер­но­су­ша­рок Strahl, які за­без­пе­чу­ють ви­со­ку про­дук­тивність — до 2300 т/до­бу.

Теп­ло­ге­не­ра­то­ри твер­до­па­ливні ГТУ (ком­панія «Аг­ро­по­люс») при­зна­чені для одер­жан­ня теп­ло­го повітря у ве­ли­ко­му об­сязі за мінімаль­них ви­т­рат па­ли­ва, оскільки ма­теріалом для спа­лю­ван­ня слу­гу­ють відхо­ди де­ре­во­об­роб­них ви­роб­ництв (тир­са, струж­ка), пе­ле­ти, а та­кож рос­линні відхо­ди сільсько­го­с­по­дарсь­ко­го ви­роб­ництва: лу­ш­пин­ня со­няш­ни­ку, по­ло­ва зер­но­вих, подрібне­на со­ло­ма, ще­па, ко­ст­ри­ця. Цільо­ве при­зна­чен­ня повітря­но­го теп­ло­ге­не­ра­то­ра ГТУ: пе­ре­­об­лад­нан­ня зер­но­вих су­ша­рок для ро­бо­ти на біопа­ливі, обігріван­ня теп­лиць, складів, цехів, ан­гарів та інших ви­роб­ни­чих приміщень, сушіння де­ре­ви­ни і т. д.

До скла­ду теп­ло­ге­не­ра­то­ра вхо­дять: ка­ме­ра зго­ран­ня, повітря­на со­роч­ка (повітро­про­во­ди), двері ка­ме­ри зго­ран­ня, соп­ло горіння, вен­ти­ля­тор ви­со­ко­го ти­с­ку, ре­гу­ль­о­вані ко­ле­са (рам­ки), осе­ре­док горіння (топ­ка), пульт уп­равління, вал-пе­ремішу­вач, шнек по­да­ван­ня па­ли­ва, ре­гу­ль­о­ва­на опо­ра бун­ке­ра, дви­гун-ре­дук­тор шне­ка, опо­ри тру­би соп­ла, фу­те­рівка (ша­мот­ною цег­лою). Для зруч­ності ек­сплу­а­тації є мож­­­ливість ус­та­нов­лен­ня лю­ка (з пра­во­го або ліво­го боку) для по­лег­шен­ня за­пу­с­ку та об­слу­го­ву­ван­ня теп­ло­ге­не­ра­то­ра. Та­кож, щоб уник­ну­ти за­ви­сан­ня во­ло­го­го па­ли­ва над по­да­валь­ним шне­ком, у па­­лив­но­му бун­кері пе­ред­ба­че­на си­с­те­ма пе­ремішу­ван­ня па­ли­ва, яка розміще­на без­по­се­ред­ньо над шне­ком. Обов’яз­ко­вим еле­мен­том теп­ло­ге­не­ра­то­ра є теп­ло­обмінник. Із теп­ло­ге­не­ра­то­ра­ми «у тан­демі» пра­цю­ють теп­ло­обмінни­ки ви­роб­ництва ком­панії «Аг­ро­полюс». Ра­зом з тим, во­ни та­кож мо­жуть лег­ко інте­г­ру­ва­ти­ся із теп­ло­обмінни­ком інших видів, які вже прид­бав за­мов­ник. За­сто­су­ван­ня теп­ло­обмінни­ка пер­шо­чер­го­во спря­мо­ва­не на змен­шен­ня не­про­дук­тив­них ви­т­рат теп­ла.

Теп­ло­обмінник пра­цює із будь-яки­ми ви­да­ми ор­ганічно­го па­ли­ва (відхо­ди де­ре­во­об­роб­них ви­роб­ництв, по­ло­ва зер­но­вих, лу­ш­пин­ня со­няш­ни­ку, ко­ст­ри­ця то­що). Пе­рехід на нові ви­ди па­ли­ва до­по­ма­гає істот­но зни­зи­ти собівартість про­дукції, що ви­пу­с­кається, оскільки ча­ст­ка енер­го­ви­т­рат значно змен­шується. Мож­ли­ве ком­по­ну­ван­ня теп­ло­обмінни­ка універ­саль­ни­ми паль­ни­ка­ми ком­паній Ekoflem, UNIGAS, Oilon, Cuenod, Bude­rus Logatop, LAMBORGHINI calo­reclima, Max Weishaupt GmbH, Babcock Wanson, Oroflam, «Ог­не­маш» то­що. У ре­зуль­таті вдо­с­ко­на­ле­ний та­ким чи­ном теп­ло­об­мінник мож­на на­зва­ти теп­ло­ге­не­ра­то­ром, який пра­цює на зрідже­но­му і при­род­но­му газі або ди­зель­но­му па­ливі. Си­с­те­ма ав­то­ма­тич­но­го ви­да­лен­ня по­­пе­лу дає змо­гу знач­но ско­ро­ти­ти кількість і час про­ве­ден­ня рег­ла­мен­т­них робіт, а та­кож цик­ли зу­пин­ки/за­­пу­с­ку аг­ре­га­ту, що по­зи­тив­но по­зна­чаєть­­ся на термінах служ­би об­лад­нан­ня. Для уник­нен­ня пе­регріван­ня ро­бо­чої по­вер­хні кор­пу­са теп­ло­обмінни­ка пе­ред­ба­че­но дат­чик контролю над­лиш­ко­вої тем­пе­ра­ту­ри, який інте­г­ро­ва­ний в АСУ ТП теп­ло­ге­не­ра­то­ра.
Технічне об­слу­го­ву­ван­ня теп­ло­обмінни­ка по­ля­гає у своєчас­но­му ви­да­ленні про­дуктів горіння, які на­ко­пи­чу­ють­ся у ка­мері нагріван­ня, а та­кож ог­­ляд зовнішніх і внутрішніх по­вер­хонь ус­та­нов­ки на пред­мет по­яви тріщин, роз­­­ривів, про­горілих діля­нок.

Теп­ло­ге­не­ра­тор ти­пу СВДТ (Ук­раїна) — піролізний, при­зна­че­ний для мо­дернізації па­ро­во­го кот­ла низь­ко­го ти­с­ку ти­пу E на про­мис­ло­вих і сільсько­го­с­по­дарсь­ких підприємствах у су­шар­ках зер­на, в то­му числі  ба­ра­бан­но­го ти­пу. Од­не із при­зна­чень теп­ло­ге­не­ра­то­ра — мо­дернізація га­зо­вих повіт­ря­них зер­но­су­ша­рок. Як па­ли­во за­сто­со­ву­ють дро­ва, бу­ре вугілля, тріски, тир­су, пе­ле­ти, бри­ке­ти, лу­ш­пин­ня со­няш­ни­ку, со­ло­му, торф то­що.

Теп­ло­ге­не­ра­тор СВДТ є звар­ною кон­ст­рукцію, що ви­ко­на­на із ви­со­ко­якісної жа­роміцної сталі з тов­щи­ною стінок 6, 8 і 10 мм. Внутрішня ча­с­ти­на теп­ло­ге­не­ра­то­ра повністю фу­те­ро­ва­на во­гне­т­рив­кою цег­лою, яка ви­т­ри­мує ви­­сокі тем­пе­ра­ту­ри (до 1600°С). У теп­ло­ге­не­ра­торі ви­ко­ри­с­та­на унікаль­на си­с­те­ма охо­ло­д­жен­ня кор­пу­са. Забір повітря для підтри­ман­ня горіння відбу­вається по всьо­му пе­ри­ме­т­ру ниж­ньої ча­с­ти­ни теп­ло­ге­не­ра­то­ра, потім во­но підіймається вго­ру до вен­ти­ля­торів і по­дається у ка­ме­ру зго­ран­ня вже підігрітим до тем­пе­ра­ту­ри 45…50°С. Ко­лос­ни­ки, на яких відбу­вається про­цес горіння, ви­го­тов­лені із во­гне­т­рив­кої цег­ли, що збільшує термін ек­сплу­а­тації теп­ло­ге­не­ра­то­ра, за­побігає їхньо­му пе­ре­го­ран­ню та де­­фор­мації. За по­тре­би їх мож­на лег­ко за­­міни­ти. По­да­ван­ня па­ли­ва — ав­то­ма­тич­не або руч­не. Ка­ме­ра по­пе­ред­нь­о­го зго­ран­ня — ви­х­ро­ва, та­кож є ка­ме­ра до­спа­лю­ван­ня. Внутрішнє об­ли­цю­ван­ня ви­ко­на­но із во­гне­т­рив­кої цег­ли. 

Цей вид обігрівачів дає змо­гу мон­ту­ва­ти їх на ­вже на­яв­ну на підприємстві си­с­те­му теп­ло­ге­не­рації. Ав­то­ма­тич­не по­да­ван­ня па­ли­ва та очи­щен­ня від по­пе­лу дає змо­гу си­с­темі пра­цю­ва­ти без­пе­рерв­но 24 год/до­бу про­тя­гом ціло­го тиж­ня, за­без­пе­чу­ю­чи тим са­мим без­пе­ребійне ви­роб­лен­ня теплоагента . Теп­ло­ге­не­ра­тор СВДТ — це су­час­на кон­ст­рукція і новітній підхід у спа­лю­ванні біопа­ли­ва, що відбу­вається у два ета­пи. Спо­чат­ку горіння відбу­вається в ос­­новній ка­мері зго­ран­ня та га­зи­фі­кації, дру­гий етап про­хо­дить у  ви­х­ровій ка­мері, де з до­по­мо­гою до­дат­ко­во по­да­но­го повітря відбу­вається аб­со­лют­не зго­ран­ня ге­не­ра­тор­но­го га­зу, що за­без­пе­чує от­ри­ман­ня ви­со­ко­го ККД — на рівні 95% (до то­го ж за та­ко­го ефек­тив­но­го  спа­лю­ван­ня па­ли­ва змен­шується ви­кид шкідли­вих про­дуктів зго­ран­ня в ат­мо­сфе­ру). Такі ка­ме­ри спа­лю­ван­ня із вто­рин­ним по­да­ван­ням  повітря ви­го­тов­ля­ють по­тужністю від 1 МВт.

Си­с­те­ма уп­равління дає змо­гу теп­ло­ге­не­ра­то­ру пра­цю­ва­ти в ав­то­ма­тич­но­му ре­жимі: ко­ри­с­ту­вач на кон­тро­лері тільки оби­рає потрібний тиск па­ри. Як до­дат­ко­ва опція си­с­те­ма уп­равління ком­плек­тується дис­танційним уп­рав­лінням — з до­по­мо­гою те­ле­фо­ну або ПК. Бун­кер із ав­то­по­да­ван­ням па­ли­ва ви­го­тов­ля­ють індивіду­аль­но, із ура­ху­ван­ням кон­крет­них умов розміщен­ня кон­ст­рукції. Як до­дат­ко­ва опція та­кож мож­ли­ве ком­плек­ту­ван­ня дат­чи­ка­ми рівня па­ли­ва.

Ви­да­лен­ня по­пе­лу відбу­вається у руч­но­му ре­жимі. Для па­ли­ва, яко­му ха­рак­тер­не ут­во­рен­ня знач­ної кількості по­пе­лу, теп­ло­ге­не­ра­тор ком­плек­ту­ють ав­то­ма­ти­зо­ва­ною шне­ко­вою си­с­те­мою йо­го ви­да­лен­ня. За­вдя­ки ав­то­ма­ти­зації уп­равління об­слу­го­ву­ван­ня теп­ло­ге­не­ра­то­ра зво­дить­ся до мініму­му і по­ля­гає у періодич­но­му за­пов­ненні бун­ке­ра па­ли­вом. Ви­ко­ри­с­тан­ня ча­с­тот­них пе­ре­т­­во­рю­вачів до­по­ма­гає мак­си­маль­но ав­то­ма­ти­зу­ва­ти про­цес, ко­ри­с­ту­ва­чеві потрібно ли­ше ви­бра­ти не­обхідні па­ра­ме­т­ри ти­с­ку па­ри та тем­пе­ра­ту­ри на во­до­нагріваль­них кот­лах і су­шар­ках. Ро­бо­та ав­то­ма­ти­ки уп­рав­ління теп­ло­ге­не­ра­то­ра за­сно­ва­на на от­ри­манні сиг­на­лу від дат­чиків ти­с­ку або тем­пе­ра­ту­ри. За­дані па­ра­ме­т­ри ти­с­ку або тем­пе­ра­ту­ри підтри­му­ють­ся про­гра­ма­то­ром, у яко­му про­грам­но пов’яза­на ро­бо­та ча­с­тот­них пе­ре­тво­рю­вачів си­с­тем по­да­ван­ня па­ли­ва і си­с­тем нагні­тан­ня повітря. За зміни на­ван­та­жен­ня про­порційно змінюється по­да­ван­ня па­ли­ва і повітря, в ав­то­ма­тич­но­му ре­­жимі підтри­мується за­да­ний тиск або тем­пе­ра­ту­ра. У разі по­трап­лян­ня в бун­кер сто­рон­нь­о­го об’єкта, що при­зво­дить до зу­пин­ки шне­ка, дру­гий шнек пра­цює інтен­сив­ніше, щоб по­пов­ни­ти не­ста­чу па­ли­ва. У теп­ло­ге­не­ра­торі ви­­ко­ри­с­то­вується си­с­те­ма повітря­но­го охо­ло­д­жен­ня кор­пу­са, після чо­го нагріте повітря по­­дається до ка­ме­ри зго­ран­ня, що поліпшує про­цес спа­лю­ван­ня біопа­ли­ва. 

Теп­ло­ге­не­ру­ючі ком­плек­си ГТКТ (ГК ICK Group), що пра­цю­ють на подрібненій енер­ге­тичній біомасі для зер­но­су­шиль­них ком­плексів шахт­но­го ти­пу, є аль­тер­на­ти­вою га­зо­подібно­го і рідко­го па­ли­ва. Їх ви­ко­ри­с­то­ву­ють у складі но­вих і діючих зер­но­су­шиль­них ком­плексів вітчиз­ня­но­го та за­рубіжно­го ви­роб­ництва (ти­пу Perry, Strahl, М819 і М820, ДСП і ін.) різної про­дук­тив­ності. Во­ни орієнто­вані на зни­жен­ня ви­т­рат під час сушіння зер­на і пе­ред­ба­ча­ють за­сто­су­ван­ня теп­ло­ге­не­ру­ю­чих ком­плек­сів ГТКТ TM GRANTECH (теп­ло­вою по­тужністю від 0,5 до 10,0 МВт) для підго­тов­ки су­шиль­но­го аген­та.

Теп­ло­ге­не­ру­ючі ком­плек­си по­бу­до­вані на базі лінійки теп­ло­ге­не­ра­торів ТГ по­тужністю від 0,8 до 8,5 МВт, у яких впро­ва­д­же­на тех­но­логія ви­х­ро­во­го спа­лю­ван­ня подрібне­но­го біопа­ли­ва. Її за­сто­су­ван­ня дає змо­гу ефек­тив­но спа­лю­ва­ти біопа­ли­во, от­ри­му­ю­чи на ви­ході чи­с­тий теп­ло­вий агент, що не містить у собі не­до­па­лу і твер­дих ча­с­ток па­ли­ва. За­леж­но від при­зна­чен­ня і якості зер­на про­по­ну­ють­ся два ти­пи теп­ло­ге­не­ру­ю­чих ком­плексів ГТКТ:

  • із теп­ло­обмінни­ком — для про­до­воль­чо­го та насіннєво­го зер­на (агент сушіння — чи­с­те підігріте ат­мо­сфер­не повітря);
  • без теп­ло­обмінни­ка — для фу­раж­но­го зер­на (агент сушіння — га­зо­повітря­на суміш).

Па­ли­вом для теп­ло­ге­не­ру­ю­чих ком­плексів ГТКТ є подрібнені рос­линні від­хо­ди сільсько­го гос­по­дар­ст­ва (со­ло­ма, стрижні ка­чанів ку­ку­руд­зи, ко­ши­ки і лу­ш­пин­ня со­няш­ни­ку, рос­линні решт­ки ріпа­ку, сої, насіння бур’янів, міскан­тус, енер­ге­тич­на вер­ба, рай­г­рас то­що) і де­ре­во­пе­ре­роб­ки (де­ре­ви­на, ще­па, тир­са і т. д.), а та­кож гра­ну­ль­о­ва­не па­ли­во. Як­що у гос­по­дарстві не­має в на­яв­ності влас­них видів біопа­ли­ва, мож­на за­сто­су­ва­ти го­тові пе­ле­ти, але та­ким чи­ном до­сяг­ти еко­номії вдасть­ся не більше ніж у два ра­зи.

Теп­ло­ге­не­ра­то­ри «ВЕ­ГА ТГ-500(1000)» (роз­роб­лені за спри­ян­ня ТОВ «НДІ впро­ва­д­жен­ня про­мис­ло­вих тех­но­логій») при­зна­чені на­сам­пе­ред для ком­плек­тації но­вих су­шиль­них ком­плексів для сушіння зер­на, заміни га­зо­вих паль­ників у вже вста­нов­ле­них су­шиль­них ком­плек­сах, а та­кож обіг­ріван­ня приміщень різно­го при­зна­чен­ня. Теп­ло­ге­не­ра­тор «ВЕ­ГА ТГ-500 (1000)» скла­дається із ка­ме­ри зго­ран­ня, теп­ло­обмінни­ка, вен­ти­ля­торів і ди­мовідво­ду. Па­ли­вом для ньо­го слу­гує бу­ре вугілля, торф, тир­са, де­рев­на тріска, подрібнені коріння і гілки, гра­ну­ла, бри­кет, лу­ш­пин­ня греч­ки і со­няш­ни­ку, со­ло­ма, оче­рет, а та­кож різні ви­ди відходів і за­лишків ви­роб­ництва, та­ких як: ДВП, МДФ, ДСП, відхо­ди пта­хо­фа­б­рик та ба­га­то іншо­го.

Під час горіння па­ли­ва виділя­ють­ся га­зи ви­со­кої тем­пе­ра­ту­ри. Га­рячі га­зи, от­ри­мані в ре­зуль­таті зго­ран­ня па­ли­ва у ка­мері теп­ло­ге­не­ра­то­ра, над­хо­дять у теп­ло­обмінник, де про­хо­дять ком­плек­сом труб­них ка­налів і че­рез ди­мохід ви­ки­да­ють­ся в ат­мо­сфе­ру. Під час про­хо­д­жен­ня газів че­рез теп­ло­обмінник ос­нов­на ча­с­ти­на теп­ла пе­ре­дається теп­ло­во­му аген­ту. Теп­ло­обмінник об­ду­вається по­то­ком повітря, яке над­хо­дить від наг­ніталь­но­го вен­ти­ля­то­ра. Кон­ст­рукція теп­ло­обмінни­ка спро­ек­то­ва­на та­ким чи­ном, щоб він міг відда­ти мак­си­маль­но мож­ли­ву тем­пе­ра­ту­ру топ­ко­вих газів повітрю, що нагнітається вен­ти­ля­то­ром. Далі повітро­про­во­да­ми теп­ло­ге­не­ра­то­ра нагріте до потрібної тем­пе­ра­ту­ри по­віт­ря спря­мо­вується до об’єкта опа­лю­ван­ня або сушіння. Тем­пе­ра­ту­ра по­вітря ре­гу­люється ав­то­ма­ти­кою кон­тро­ле­ра у ме­жах від 40 до 130°С.  За­леж­но від сфе­ри за­сто­су­ван­ня «ВЕ­ГА ТГ-500» ком­плек­тується су­ча­сним кон­тро­ле­ром уп­равління ро­бо­тою теп­ло­ге­не­ра­то­ра. Цей пристрій за своєю сут­тю є мініатюр­ним комп’юте­ром із вбу­­­до­ва­ним про­грам­ним за­без­пе­чен­ням, ос­нов­не за­вдан­ня яко­го — інфор­му­ва­ти про ос­новні па­ра­ме­т­ри ро­бо­ти об­лад­нан­ня і за­без­пе­чу­ва­ти точ­не та вод­но­час лег­ке уп­равління твер­до­па­лив­ним теп­ло­ге­не­ра­то­ром.
Си­с­те­ма уп­равління ви­ко­нує та­кож аварійне відклю­чен­ня еле­к­т­ро­дви­гунів вен­ти­ля­торів за пе­ре­ван­та­жен­ня та в разі ви­ник­нен­ня різних не­штат­них си­ту­ацій.
 
Біотеп­ло­ге­не­ра­то­ри ОТД (Ду­наєвець­кий ЛМЗ, ТОВ «Еле­ва­тор­ний Аль­янс» і AG-Projekt) при­зна­чені для спа­лю­ван­ня твер­до­го та ор­ганічно­го па­ли­ва, біовідходів, со­ло­ми і по­да­ван­ня теп­ло­во­го аген­та у зер­но­ву су­­шар­ку. До йо­го скла­ду вхо­дять піч і теп­ло­обмінник за­кри­то­го ти­пу, ви­го­тов­лені з ви­со­ко­якісної жа­ростійкої сталі, а та­кож си­с­те­ма ди­мо­ходів та ша­­­­фа уп­равління ус­та­нов­кою. За­леж­но від мо­де­лей су­ша­рок теп­ло­ге­не­ра­то­ри на біопа­ливі мо­жуть ком­плек­ту­ва­ти­ся різни­ми ти­па­ми вен­ти­ля­торів для по­да­ван­ня га­ря­чо­го повітря.
Опа­лю­валь­ний твер­до­па­лив­ний Ду­наєвець­кий (ОТД) біотеп­ло­ге­не­ра­тор ви­ко­ри­с­то­вує такі ви­ди па­ли­ва: пе­ле­ти де­ревні, гра­ну­ли па­ливні, бри­кет, тріску де­рев­ну, дро­ва, со­ло­му тю­ко­ва­ну (под­рібне­ну), сухі ор­ганічні відхо­ди від пе­ре­роб­ки зер­но­вих та олійних куль­тур. Ви­т­ра­та енер­го­носія, за­леж­но від во­ло­гості і ка­ло­рійності, ста­но­вить 2,2–6 кг на 1 т/%.
До ком­плек­ту біотеп­ло­ге­не­ра­торів ОТД вхо­дить та­кож січкар­ня «Ду­на­ївчан­ка». Во­на при­зна­че­на для под­рібнен­ня со­ло­ми і сіна (для по­даль­шо­го ви­го­тов­лен­ня з от­ри­ма­ної ма­си па­лив­них бри­кетів). Ви­ко­ри­с­то­ву­ють її та­кож для роз­поділен­ня тюків со­ло­ми діаме­т­ром 1,2; 1,4; 1,8 м на па­ливні бло­ки мен­шо­го розміру та для подрібнен­ня тюків со­ло­ми або на­сип­но­го сіна на різні фракції під час при­го­ту­ван­ня кормів, ма­те­ріалу для підстил­ки тва­ри­нам то­що.

Теп­ло­ге­не­ра­тор для зер­но­су­ша­рок (ТОВ «Буд­по­с­тач») при­зна­че­ний для зер­но­су­шиль­них ком­плексів про­дук­тивністю від 1 до 50 т/год.
Не­обхідний тем­пе­ра­тур­ний ре­жим теп­ло­ге­не­ра­то­ра за­без­пе­чує ав­то­ма­тич­на си­с­те­ма ре­гу­лю­ван­ня тем­пе­ра­ту­ри горіння. До її скла­ду вхо­дять: дат­чи­ки тем­пе­ра­ту­ри у ка­мері зго­ран­ня, блок ке­ру­ван­ня теп­ло­ге­не­ра­то­ром, ав­то­ма­тичні ре­гу­ля­то­ри по­да­ван­ня повітря і па­ли­ва.
За­леж­но від ви­с­тав­ле­ної ко­ри­с­ту­ва­чем тем­пе­ра­ту­ри, си­с­те­ма підтри­мує ав­то­ма­тич­не по­да­ван­ня відповідних об­сягів повітря і па­ли­ва у топ­ку теп­ло­ге­не­ра­то­ра, що сприяє по­вно­му спа­лю­ван­ню па­ли­ва й от­ри­ман­ню мак­си­ма­ль­но­го ко­ефіцієнта ко­рис­ної дії (ККД). За по­тре­би дані із дат­чиків теп­ло­ге­не­ра­то­ра мо­жуть пе­ре­да­ва­ти­ся на пульт ке­ру­ван­ня, де фіксу­ють­ся всі не­обхідні па­ра­ме­т­ри: ККД теп­ло­ге­не­ра­то­ра, ви­т­ра­та па­ли­ва й об’єм ви­роб­ле­но­го теп­ла.
Твер­до­па­лив­ний теп­ло­ге­не­ра­тор мобільної су­шар­ки OZSU (ком­панія OZSU, Ту­реч­чи­на). Кон­ст­рук­тив­но зер­но­су­шар­ки OZSU, що пра­цю­ють на твер­до­му па­ливі, за прин­ци­пом сушіння не відрізня­ють­ся від су­ша­рок, дже­ре­лом теп­ла в яких є спа­лю­ван­ня га­зу або диз­па­ли­ва. Відмінність ста­но­вить теп­ло­ге­не­ра­тор, який скла­дається із топ­ки (у нижній ча­с­тині) і теп­ло­обмінни­ка (пі­діг­­­ріва­ча повітря), роз­та­шо­ва­но­го над топ­кою. По­да­ван­ня па­ли­ва у топ­ку відбу­вається ав­то­ма­тич­но за до­по­мо­гою гвин­то­вих шнеків. За­вдя­ки теп­ло­об­мінни­ку в су­шар­ку над­хо­дить чи­с­те, без домішок про­дуктів зго­ран­ня, повіт­ря. Для підви­щен­ня ККД теп­ло­ге­не­ра­то­ра ви­ко­ри­с­та­но три­хо­до­вий теп­ло­об­мі­нник (са­ме це відрізняє ту­рець­кий теп­ло­обмінник від по­ши­ре­них дво­хо­до­вих). І зер­но­су­шар­ка, і теп­ло­ге­не­ра­тор змон­то­вані на рамі як од­не ціле. То­му твер­до­па­ливні зер­но­су­шар­ки OZSU тран­­с­пор­ту­ють­ся так са­мо лег­ко, як і су­шар­ки, що пра­цю­ють на га­зу і диз­па­ливі. Теп­ло­ге­не­ра­тор об­лад­на­но спеціаль­ним пе­лет­ним паль­ни­ком, який за­без­пе­чує ефек­тив­не спа­лю­ван­ня па­ли­ва у зва­же­но­му, псев­дозрідже­но­му, стані. Цей теп­ло­ге­не­ра­тор має ви­щий ККД, а паль­ник за ефек­тивністю рівноз­нач­ний га­зо­вим паль­ни­кам. Замість пе­лет, як па­ли­во мож­на ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти вугілля, би­те су­хе зер­но та інші сипкі ма­теріали, які підда­ють­ся ав­то­ма­ти­зо­ва­но­му за­ван­та­жен­ню у топ­ку для спа­лю­ван­ня в теп­ло­ге­не­ра­торі.

Ком­панії «Еле­ва­тор­ний Аль­янс» («Пор­це­лакінвест») і AG-Projekt роз­ро­би­ли дві ос­новні тех­но­логії підігріван­ня теп­ло­носія, яким є повітря, ви­ко­ри­с­то­ву­ю­чи як па­ли­во біома­су.
Пер­ший варіант — це печі мар­ки BIO-PAL AG (теплогенератори), роз­роб­лені під спа­лю­ван­ня со­ло­ми, сіна або рос­лин­них відходів, що за­ли­ша­ють­ся після ви­го­тов­лен­ня лі­­кар­сь­ких трав. Мо­дуль­на кон­ст­рукція дає змо­гу зво­ди­ти печі по­тужністю від 750 до 1500 кВт для сушіння зер­но­вих підігрітим до тем­пе­ра­ту­ри 70°С повіт­рям.
Дру­гий варіант — стан­дартні теп­ло­обмінни­ки ти­пу AG, вста­нов­лені у ка­налі теп­ло­го повітря в шахті су­шар­ки. Га­рячі га­зи, що по­трап­ля­ють у теп­ло­обмінник, є ре­зуль­та­том зго­ран­ня у топці різних рос­лин­них ре­ш­ток, дрібної де­ре­ви­ни і навіть зер­новідходів. Топ­ка за до­по­мо­гою мо­тор-ре­дук­то­ра по­тужністю 0,37 кВт повільно, із пев­ни­ми па­у­за­ми, обер­тається, що підви­щує ефек­тивність зго­ран­ня біопа­ли­ва. Роз­роб­лені топ­ки да­ють змо­гу су­ши­ти зер­нома­теріал із по­тужністю 500, 750, 1000, 2000 або 4000 (2×2000) кВт. Крім топ­ки-кот­ла (од­на гли­бо­ка або дві ка­ме­ри, спро­ек­то­вані під розміри тюків со­ло­ми), до ком­плек­ту вхо­дять: во­до­повітря­ний обмінник, гідро­ус­та­нов­ка (цир­ку­ляційний на­сос зі зрівняль­ним ба­ком) і труб­на ус­та­нов­ка для ви­да­лен­ня топ­ко­вих газів.

Прин­цип ро­бо­ти теп­ло­ге­не­ра­то­ра. Со­ло­ма по­дається у біопіч бри­ке­та­ми (тю­ка­ми) у формі па­ра­ле­лепіпе­да 48×38×60 см че­рез за­ван­та­жу­валь­ний отвір у верхній ча­с­тині пічної кон­ст­рукції. Для за­без­пе­чен­ня без­пе­рерв­ної ціло­до­бо­вої ро­бо­ти су­шар­ки ство­рю­ють відповідний за­пас па­ли­ва: біля біопечі постійно стоїть причіп із при­го­то­ва­ни­ми тю­ка­ми со­ло­ми, а зве­де­ний по­руч із су­шар­кою ко­нус­ний си­лос об’ємом близь­ко 40–50 м3 за­пов­не­ний сип­кою фракцією біома­си рос­лин­но­го по­хо­­джен­­ня (лу­ш­пин­ня со­няш­ни­ку, пе­ле­ти та ін.), яка по­дається шне­ком че­рез верхній люк топ­ки біопечі. Ди­мові га­зи від спа­лю­ван­ня со­ло­ми, со­няш­ни­ко­во­го лу­ш­пин­ня та інших відходів не очи­ща­ють­ся, а ви­ки­да­ють­ся че­рез ди­мо­ву тру­бу пря­мо в ат­мо­сфе­ру. Кількісний склад ди­мо­вих газів за­ле­жить від во­ло­гості і ви­ду спа­лю­ва­ної си­ро­ви­ни.

Сушіння зер­на відбу­вається з до­по­мо­гою підігріто­го повітря, яке наг­ніта­ється в шах­ту су­шар­ки із на­вко­лиш­нь­о­го се­ре­до­ви­ща і нагрівається шля­хом теп­ло­пе­ре­дачі енергії па­ла­ю­чих газів біопечі че­рез стінки теп­ло­обмінни­ка. Кон­троль ре­жимів сушіння про­во­дить­ся без участі лю­ди­ни — з до­по­мо­гою ав­то­ма­ти­ки, розміще­ної в спеціальній шафі. Попіл із біопечі і теп­ло­обмінни­ка ви­да­ляється вруч­ну: з біопечі — че­рез два підду­ва­ла, що розміщені під дво­ма ревізійни­ми пря­мо­кут­ни­ми от­во­ра­ми, че­рез які за по­тре­би опе­ра­тор має мож­ливість за до­по­мо­гою ко­чер­ги пе­ре­вер­та­ти па­ла­ючі тю­ки со­ло­ми. Попіл, що зби­рається усе­ре­дині печі, під ко­лос­ни­ко­вою ча­вун­ною обер­то­вою решіткою, вигрібається скреб­ком на довгій ручці. Попіл із теп­ло­обмінни­ка, ку­ди по­дається га­ря­че повітря, до скла­ду яко­го вхо­дять про­дук­ти зго­ран­ня рос­лин­ної біома­си, вигрібається скреб­ком че­рез ревізійний отвір, роз­та­шо­ва­ний на бічній сто­роні су­шар­ки (з про­ти­леж­но­го бо­ку від місця роз­та­шу­ван­ня біопечі). За до­бу ро­бо­ти теп­ло­ге­не­ра­то­ра кількість по­пе­лу ста­но­вить 1–1,3 м3.

Теп­ло­ге­не­ра­тор (при­ват­на ком­панія «Тех­но-Т», м. Ніжин) про­дук­тивністю від 700 до 1900 кВт/год пра­цює за прин­ци­пом спа­лю­ван­ня із пнев­ма­тич­ним підду­ван­ням у топ­ку різних сип­ких відходів: вугільної крих­ти, тор­фу, тріски, тир­си, ку­ря­чої підстил­ки та інших ви­роб­ни­чих відходів во­логістю до 45%. Усе­ре­дині він об­кла­де­ний во­гне­т­рив­кою цег­лою. Теп­ло­ге­не­ра­тор ком­плек­тується іскро­гас­ни­ком, який 100%-во улов­лює іскри і за­три­мує 70% по­пе­лу; бун­ке­ром — до­за­то­ром па­ли­ва; си­с­те­мою дат­чиків для за­побіган­ня зай­ман­ню — із функцією миттєво­го гасіння; пуль­том ке­ру­ван­ня із ча­с­тот­ни­ми пе­ре­тво­рю­ва­ча­ми. За­сто­со­ву­ють на су­шиль­них ком­плек­сах
різно­го при­зна­чен­ня.
Теп­ло­ге­не­ра­тор із пе­ред­топ­кою (ком­панія «Крігер») пра­цює на ви­ко­ри­с­танні твер­до­го біопа­ли­ва, зо­к­ре­ма відходів після зби­ран­ня ку­ку­руд­зи — стрижнів ку­ку­руд­зя­них ка­чанів
та їхніх об­гор­ток.
Прин­цип йо­го ро­бо­ти: з до­по­мо­гою ав­то­ма­тич­ної си­с­те­ми по­да­ван­ня па­ли­во над­хо­дить у топ­ку — на ко­лос­ни­ко­ву решітку, яка скон­ст­руй­о­ва­на та­ким чи­ном, щоб за­без­пе­чи­ти якісне та по­вне спа­лю­ван­ня па­ли­ва во­логістю до 55%. За спа­лю­ван­ня ма­теріалу у пе­ред­топці ство­рюється тем­пе­ра­ту­ра до 1100…1200°С. Га­рячі га­зо­подібні про­дук­ти зго­ран­ня про­хо­дять очи­щен­ня від твер­дих зва­же­них ча­с­ток (до 130 мг/м3) і по­трап­ля­ють у повітро­нагрівач. Цей еле­мент теп­ло­ге­не­ра­то­ра має фор­му циліндра і скла­дається із зовнішньої об­шив­ки і пер­фо­ро­ва­ної ка­ме­ри, що ви­го­тов­ле­на із жа­ростійко­го ма­теріалу. В ка­мері зго­ран­ня га­рячі га­зо­подібні про­дук­ти змішу­ють­ся зі свіжим повітрям в об­сязі 100 000 м3/год. Ця енергія спря­мо­вується без­по­се­ред­ньо до су­шар­ки. Рівень па­­лив­ної ефек­тив­ності — близь­ко 100%.

Ви­ко­ри­с­тан­ня як па­ли­ва ку­ку­ру­дзя­них стрижнів та об­гор­ток ка­чанів по­тре­бує спеціаль­ної тех­но­логії зби­ран­ня ку­ку­руд­зи — в ка­ча­нах. Ком­панія «Крігер» спільно з іно­зем­ною ком­панією «Дорф» про­по­нує особ­ли­ву тех­но­логію сушіння зер­но­вих, яка вклю­чає по­вний цикл робіт, по­чи­на­ю­чи від зби­ран­ня куль­ту­ри на полі до от­ри­ман­ня ви­су­ше­но­го зер­на. Її суть по­ля­гає у то­му, що для сушіння зер­на як па­ли­во ви­ко­ри­с­то­ву­ють­ся ку­ку­ру­дзяні стрижні та об­горт­ки ка­чанів після зби­ран­ня ку­ку­руд­зи спеціаль­ною технікою. За цією тех­но­логією стиг­лу ку­ку­руд­зу зби­ра­ють ра­зом із ка­ча­на­ми в об­горт­ках. Та­ка тех­но­логія зби­ран­ня — без ви­мо­ло­чу­ван­ня зер­на без­по­се­ред­ньо в полі — до­стат­ньо ви­со­ко­про­дук­тив­на: до 50–60 га/день. Далі в стаціонар­них умо­вах відбу­вається відо­крем­лен­ня зер­на ку­ку­руд­зи від стрижнів і об­гор­ток. Зер­но по­дається в су­шар­ку, а ку­ку­руд­зяні стрижні і ли­с­то­с­теб­ло­ва ма­са ви­ко­ри­с­то­ву­ють­ся як па­ли­во. З ог­ля­ду на те, що для сушіння зер­на ку­ку­руд­зи до оп­ти­маль­ної во­ло­гості потрібно спа­ли­ти тільки 30% за­галь­ної ма­си ку­ку­руд­зя­них відходів (стрижнів та об­гор­ток ка­чанів), то ре­ш­та цьо­го па­ли­ва мо­же бу­ти ви­ко­ри­с­та­на для от­ри­ман­ня теп­ло­вої або еле­к­т­рич­ної енергії.

Плю­си за­сто­су­ван­ня твер­до­па­лив­них теп­ло­ге­не­ра­торів. Най­го­ловніша пе­ре­ва­га ви­ко­ри­с­тан­ня твер­до­па­лив­но­го кот­ла — це еко­номія га­зу. У період енер­ге­тич­ної кри­зи, ко­ли ціни на по­ста­чан­ня га­зу до­сить не­стабільні, та­ке рішен­ня є ду­же доцільним. Тим більше, що ба­га­то котлів здатні спа­лю­ва­ти ма­теріали, що ма­ють прак­тич­но копійча­ну ціну: лу­ш­пин­ня і стеб­ла со­няш­ни­ку, со­ло­му, тир­су. Особ­ли­во цей варіант ак­ту­аль­ний для сільсько­го­с­по­дарсь­ких підп­риємств, оскільки дає мож­ливість із ко­ри­с­тю пе­ре­роб­ля­ти ви­роб­ничі відхо­ди. Ще один плюс, який дає спа­лю­ван­ня біома­си, — ви­со­ка теп­ловідда­ча. Її енер­ге­тич­ний вихід нічим не по­сту­пається вугільно­му — 75%, а об­хо­дить­ся та­ке па­ли­во знач­но де­шев­ше. За їхньо­го ви­ко­ри­с­тан­ня важ­ли­во приділя­ти на­леж­ну ува­гу пра­вильній підго­товці біопа­ли­ва для кот­ла, тоб­то ви­да­лен­ню зай­вої во­ло­гості. Звісно, кінце­вий ре­зуль­тат знач­ною мірою за­ле­жить від ха­рак­те­ри­с­тик і мож­ли­во­с­тей об­ра­ної ус­та­нов­ки.

 

М. Зань­ко, канд. техн. на­ук, ст. на­ук. співробітник, завла­бо­ра­торії на­уко­вих досліджень і ви­про­бу­вань ма­шин для зби­ран­ня та пер­вин­ної пе­ре­роб­ки вро­жаю, УкрНДІПВТ ім. Л. По­горіло­го

Ключові слова: теплогенератори

Інтерв'ю
координатор проекту "Купуймо разом!" Томаш Будзяк
Сільське господарство відноситься до тих галузей, де об'єднання може принести до значного підвищення конкурентноздатності. За ініціативи найбільшої в Польщі гастрономічної закупівельної групи Horeca GGZ в Україні буде створена вітчизняна... Подробнее
Горіхівництво залишається чи не найприбутковішим напрямком садівництва
Цікавість до горіхівництва як до прибуткового бізнесу зростає. Про особливості цього сегменту розповідає директор Інституту горіхоплідних культур Віталій Радько.     

1
0