Парогазотурбинные установки с внутрицикловой газификацией биомассы (ПГТУ ВГ).

ПГТУ ВГ являются одними из наиболее перспективных среди установок, предназначенных для выработки электроэнергии при газификации биомассы. В состав ПГТУ ВГ могут входить как газификатор с неподвижным слоем, так и газификатор с кипящим слоем. На практике используются газификаторы с восходящим движением газа или с кипящим слоем и циркулирующим кипящим слоем.

Парогазовые установки могут работать как при атмосферном давлении, так и под давлением. При атмосферной газификации генераторный газ на выходе из газификатора очищается, сжимается в компрессоре и сжигается в камере сгорания ГТУ. Горячие выхлопные газы направляются в парогенератор, где образуется пар, поступающий в ПТУ.

В установке, работающей под давлением, отсутствует компрессор для сжатия генераторного газа перед газовой турбиной и в ней более сложная система загрузки в газификатор. Преимущества парогазовой установки по сравнению с паротурбинной установкой заключаются в более высоком КПД выработки электроэнергии и более низком уровне эмиссии загрязняющих веществ в атмосферу.

Рассмотрим схему демонстрационной парогазовой установки, предназначенной для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (рис. 7).

Рис. 7. Схема парогазотурбинной установки с внутрицикловой газификацией биомассы.: 1 — бункер с сырьем; 2 — газификатор с циркулирующим кипящим слоем; 3 — циклон; 4 -- бустерный компрессор; 5 — охладитель газа; 6 — горячий фильтр; 7 — дымовая труба; 8 — бак с дизельным топливом для запуска турбины;.9 — газовая турбина; 10 — паровая турбина; 11 — па­рогенератор; 12 — выхлопная труба.

Это первая ПГТУ ВГБМ, действующая в Европе (г. Варнамо, Швеция). В установке используется газификатор с циркулирующим кипящим слоем, работающим под давлением.

Осушенная и измельчённая древесная биомасса спрессовывается и подаётся шнековым питателем в газификатор. Загрузка сырья происходит на несколько метров выше нижнего края газификатора. В слой сырья добавляются песок и доломит (или известняк). Газификатор работает при температуре 950-1000 ⁰С и давлении 1,8 МПА. Высокая температура процесса газификации способствует снижению уровня содержания смол в газе. Катализатор усиливает термический крекинг смол в пределах слоя сырья.

Реактор представляет собой газификатор с ЦКС и состоит из собственно газификационной камеры, циклона и обратного канала. После циклона генераторный газ проходит через охладитель и горячий фильтр. Охладитель представляет собой жаровую трубу, в которой газ охлаждается водой парового цикла до 350-400 ⁰С перед поступлением в керамический фильтр. В фильтре происходит очистка газа от твёрдых частиц. Газификатор работает на воздушном дутье. Около 10 % воздуха отбирается от компрессора газовой турбины, сжимается в бустерном компрессоре и подаётся в нижнюю часть газификатора.

Генераторный газ сжимается в камере сгорания и расширяется в газовой турбине мощностью 4 МВТэ. Использована одновальная газовая турбина. Система подачи топлива, форсунки и камера сгорания спроектированы специально для работы на низкокалорийном газе. Камера сгорания, спроектированная для сжигания низкокалорийного газа, может также работать и с дизельным топливом, которое используется при запуске установки.

Газ после газовой турбины направляется в парогенератор для утилизации тепла. Парогенератор состоит из испарителя, пароперегревателя и экономайзера. Произведённый пар вместе с паром из охладителя газа перегревается (4,0 МПс, 455 ⁰С) и подаётся в паровую турбину (2 МВТэ). Паровая турбина имеет простую конструкцию, КПД её работы не очень высокий. Это оказывает отрицательное влияние на эффективность выработки

электроэнергии и ни соотношение электроэнергия/тепло. Вырабатываемая установкой тепловая мощность составляет 9 М Вт_т, общий КПД – 83 %.