Теп­ло­ге­не­ра­то­ри на біомасі: ефек­тив­но, про­дук­тив­но, еко­ном­но

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