ТЕПЛОГЕНЕРАТОР

 

Решетников А.П., Большаков А.П., Меркелов В.М., Решин А.П.

(БГИТА, г.Брянск, РФ)

 

Is offered the installation, allowing to utilize by burning production wastes at processing wood, and received hot air to use for drying wood. Advantages of offered installation in comparison with similar are noted, and also the basic technical parameters of installation are resulted.

 

Введение. Одним из основных направлений совершенствования технологии сушки пилопродукции является модернизация сушильных камер [1]. Основная часть потребляемой лесопильно-деревообрабатывающим предприятием энергии затрачивается на сушку пилопродукции, которая является наиболее энергоемким технологическим процессом в деревообработке. В нашей стране на лесопильных предприятиях при 100 %-ной камерной сушке на нее расходуется 70…75% общезаводских расходов теплоты и 50…60% электроэнергии. Эти данные характерны для предприятий, оснащенных лучшими отечественными камерами. Для многих деревообрабатывающих предприятий эти затраты будут значительнее, так как они оснащены камерами устаревших конструкций.

Модернизация камер может осуществляться по нескольким направлениям. Во-первых, целесообразно использовать наиболее эффективное поперечно-вертикальное направление циркуляции агента сушки через штабель пиломатериалов. Во-вторых, должны быть изменены места установки вентиляционного и теплового оборудования. В-третьих, необходимо постепенно переводить камеры на автономные источники тепловой энергии, особенно с использованием энергетических установок (теплогенераторов), работающих на древесных отходах.

Последнее направление является наиболее существенным, так как не только позволяет использовать самую эффективную схему циркуляции агента сушки, но и отказаться от традиционного вентиляционного и теплового оборудования.

Практически все теплогенераторы изготавливаются в водогрейном варианте, т.е. используются для нагревания традиционного теплоносителя – воды. Поэтому, в этом случае не изменяется принцип нагревания сушильного агента в камере, так как вода подается в имеющиеся калориферы. Однако, такие теплогенераторы менее эффективны, так как требуют дорогостоящего обслуживания водяных тепловых систем.

Задача создания теплогенераторов в воздухогрейном варианте с улучшенными параметрами является актуальной.

Методика проведения исследований. В БГИТА разработан теплогенератор в воздухогрейном варианте [2], позволяющий сразу вырабатывать агент сушки. Для подачи горячего воздуха в камеру требуется лишь монтаж специальных воздуховодов достаточно простой конструкции. Установленные в камере калориферы и вентиляторы демонтируются.

Схема теплогенератора изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 -  Схема теплогенератора

 

Он  содержит вертикальную шахту 1 для подвода топлива, камеру сгорания 2 с колосниковой решеткой 3 и устройствами подачи воздуха 4 для сгорания топлива, снабженными регулировочным органом 5, камеру дожигания 6, в которой размещены дожигательные решетки 7 и 8, устройства подачи воздуха 9 и 10 для дожигания, а также золовую камеру 11. Шахта выполнена расширяющейся к  колосниковой решетке 3, а устройства подачи воздуха 4 выполнены по всему внутреннему контуру камеры сгорания 2 с таким расчетом, чтобы подводимый воздух для сгорания был направлен над поверхностью колосниковой решетки 3.

Работает теплогенератор следующим образом. Топливо, находящееся в шахте 1, под действием своей массы поступает на колосниковую решетку 3.

Растопка устройства производится горелкой (не показана). В камеру сгорания 2 через устройство подачи 4 поступает воздух. При горении образуется горящий поток, равномерно срезающий слой топлива, прилегающий к колосниковой решетке 3. Поскольку конструкция шахты 1 обеспечивает свободное опускание топлива на колосниковую решетку 3, то процесс сжигания идет устойчиво. Конструкция устройств подачи 4 позволяет управлять процессом сжигания. Продукты горения, взвешенные частицы топлива и летучие поступают в камеру дожигания 6, где на решетках 7 и 8  происходит их дожигание. Процесс дожигания также управляется за счет регулируемой подачи воздуха в камеру дожигания 6 через дожигательные решетки 7 и 8. Зола и шлак накапливаются в золовой камере 11, откуда удаляются.

Результаты исследований и их обсуждение. Испытание опытного, а затем и промышленного образцов позволили определить наиболее существенные показатели теплогенератора (таблица 1).

 

Таблица 1 – Техническая характеристика теплогенератора

 

Предлагаемый теплогенератор имеет принципиальные преимущества по сравнению с аналогами как по эксплуатационным, экологическим, экономическим показателям, так и по энерго- и металлоемкости  (установки «Емеля», «Макил» г. Гродно, «АГГУ» завода «Агрегат» и др.):

- небольшой расход топлива (древесного, в т.ч. сыпучего – опилки, стружки и др. и торфа);

 - экологичность - наличие камеры для дожигания, позволяющей обеспечить практически полное отсутствие дыма и снижение выбросов вредных веществ в атмосферу;

- небольшая металлоемкость  установки; его масса с теплообменником при небольших габаритных размерах не превышает 300 … 800 кг;

-  регулирование мощности в широком диапазоне (от 8 до300 кВт);

- возможность размещения как внутри помещения, так и вне его;

- пожаро- и взрывобезопасность, т.к. пиролиз топлива происходит только в пространстве, прилегающем к горящему слою (его толщина не превышает 60 мм).

Выводы. Использование теплогенератора для камерной сушки пиломатериалов позволило разработать новую систему подачи теплоносителя в сушильное простаранство сушильной камеры и отказаться от применения в камере традиционных калориферов и вентиляторов. Такая система  позволяет применить импульсный принцип работы. В основу его заложена  идея отказа от подачи в камеру во время проведения начального прогрева и влаготеплообработок дополнительного количества влаги, на испарение которой требуются затраты тепловой энергии. Необходимая для указанных выше операций влага образуется в самой камере. Это происходит следующим образом. В нужные моменты времени испарившаяся влага не выбрасывается в атмосферу, а задерживается в камере. Чтобы  она образовывалась в большем количестве, на определенное  время  в сушильной камере отключаются калориферы.

В камерах, работающих в импульсном режиме и исключающих длительные энергозатратные влаготеплообработки, значительно сокращаются сроки сушки. В них можно высушить пилопродукцию из древесины хвойных и лиственных (твердых и мягких) пород при низкотемпературном режиме в паровоздушной среде.

Литература

1.     Меркелов В.М., Решин А.П. Направления совершенствования технологии сушки пиломатериалов. – Вестник Брянской госуд. инж.-технол. акад., 2005.- № 1.- С.155-157.

2. Патент РФ № 2267698 МПК F 23 В 10/00.  Установка для сжигания твердого топлива / Большаков А.П., Решетников А.П., Меркелов В.М., Решин А.П. // Изобретения. Полезные модели. – 2006. - № 6.- 3 с.