Üks kaasaegsete automootorite konstruktsiooni peamisi suundumusi on nende keskkonnaomaduste parandamine. Sellega seoses on üks parimaid võimalusi bioflee mootorKõige populaarsem vaade, millest on bioetanool.
Bioetanool on etüülalkohol, mis saadakse taimse tooraine töötlemisel. Korrukad on muutumas selle tootmise peamiseks allikaks.
Biokütuse mootori omadused
Tuleb märkida, et hetkel pole mootori suhtes praktiliselt kõnet, mis töötas bioetanoolis täielikult. Seda seletavad mitmed objektiivsed piirangud, mille ületamiseks ei ole veel tõhusaid lahendusi leitud.
Praeguseks kasutatakse biotenoooli, et tankitakse autosid, peamiselt seguga traditsiooniliste kütustega - bensiini ja diislikütus. Sellise kütuse puhul võivad töötada ainult FFV tüüpi mootoriga sõidukid (paindlik kütuseveok - paindlik kütuse valik).
FFV tüüpi mootor on sisepõlemismootor, millel on mõned erinevused traditsioonilistest mootoritest. Niisiis on põhifunktsioonid:
- spetsiaalse hapniku anduri olemasolu;
- eri materjali kasutamine mitme tihendite valmistamiseks;
- eCU tarkvara, mis võimaldab teil määrata protsendi alkoholisisalduse kütuses ja reguleerida töö mootori vastavalt;
- mõned muutused disainis, et suurendada tihendussuhet, mis on vajalik etanooli kõrgema oktaani numbri tõttu võrreldes bensiiniga.
Täna, autotööstuse kütuse sisu bioetanooli on üsna väga populaarne mitmes riigis. Siin on juhid USA ja Brasiilia. Brasiilias tänapäeval on peaaegu võimatu osta bensiini, milles bioetanooli sisaldus oleks alla 20%. See tehnoloogia on populaarne ja mõnes Euroopa riigis, eriti Skandinaavia riikides.
Eelised ja puudused
Bioetanoolina kütuses on nii olulised eelised kui ka olulised puudused. Biokütuste peamised eelised hõlmavad esiteks keskkonnaindikaadile.
Bioetanool on mittetoksiline kütuse tüüp, mis on vees täielikult lahustunud. Oma põlemisega ei ole see inimeste ühenduste keskkonda ja tervisele ohtlik. Bioetanooli lisamine bensiini vähendab kahjulike heitkoguste kogust 30% või rohkem. Lisaks on bioetanool valmistatud looduslike taastuvatest toorainetest. Sageli on see teiste toodete jäätmevaba tootmise kõrvalsaadus.
Lisaks sellele suurele oktaani numbri tõttu võimaldab bioetanooli kasutamine parandada sisepõlemismootori mõningaid omadusi. Sealhulgas selle tõhususe suurendamine.
Biokütuste üks peamisi puudusi on selle ebastabiilsus madalatele temperatuuridele. Külma külmas võib see määrduda pinnale parafiinist filmi moodustamisega. See määrab talvel raske algus. Selle puuduse ületamiseks peab see varustama autosid kütuse soojendusega või väikese gaasipaagiga, mis on konstrueeritud spetsiaalselt külma käivitamiseks.
Teine oluline puudus on nõrk kütteväärtus. Kui bioetanooli põletamine vabaneb 37-40% vähem soojusenergia juures, võrreldes traditsiooniliste mootorsõidukite tüüpi. See piirab oluliselt mootori võimsuse omadusi.
Biokütuse mootorid on olulised eelised, kuid neil on arendada.
I. Trokhin
Artiklis käsitletakse gaasijuhtmete mootorite ja elektriliste üksuste tehnilisi omadusi, mis põhinevad nendel mini-CHP-le, töötades maagaasi või muutmise taastuvenergia gaasilise kütuse - biogaasiga. Kui kasutatakse maagaasi kütusena, jõuab selliste agregaatide elektriline efektiivsus 48,7% ni ja kütuse soojapõletuse koefitsient mini-CHP jaoks on 96%.
Kaasaegsed gaasijuhtmed, vastavad Cogene tehnoloogiad ja Triegeratiivsed tehnoloogiad pakuvad tarbijatele võimaluse pakkuda mitte ainult tehnilist ja majanduslikult soodsat elektrienergia tootmist, vaid ka seda saavutada ka praegu vastuvõetavate keskkonna näitajatega heitgaaside heitkoguste heitkoguste kohta keskkond. Viimane asjaolu on eriti seksuaalselt avaldub, kui gaasijuhtme mootor biogaasi. Biogaasi spetsiifiline soojuse põletamine on umbes 23 mJ / m 3 võrdluseks, maagaasi - 33-35 mJ / m 3.
Biogaasi biotehnoloogiline protsess seisneb anaeroobse (ilma hapnikuta) lagunemise (terminiteta "fermentatsiooni", "fermentatsiooni", "SBR-elu") orgaaniliste jäätmete teenindavate põhiliste toorainete ( tabelis. üks), haridusega gaasilise biogrammi (biogaasi) ja kõrgekvaliteediliste orgaaniliste väetiste tulemusena. Biogaasi saamine sellises protsessis on väga tõhus viis biokütuse biokütuste tootmiseks ja orgaanilised väetised osutuvad kõrvalsaadusteks, mille kasutamine võimaldab vähendada põllumajanduses kasutatavate mineraalväetiste osakaalu. Tehniline rakendamine biogaasi tootmise viiakse läbites. Oma tööprotsesside säilitamiseks tarbitakse osa energiast, pool-aheldatud biogaasist gaasijuhtmetest. "Wayway" orgaaniliste väetiste saab salvestada hooajalistesse salvestusrajatistesse. Biogaasi paigaldus- ja gaasijuhtme elektrijaam (näiteks mini-heidetemperatuur, st elektrivõimsus kuni 10 MW), paigutatakse tavaliselt vahetus läheduses ühe kompleksina biogaasi tootmiseks orgaanilisest NIC-st ja sellele järgnev elektriliste ja soojusenergia
Tabel 1
Orgaaniliste toorainete biogaasi ja elektrienergia saagis
|
Nimetus |
Biogaasi maht, M 3, tonni tooraine |
Elektritootmine niiskete toorainete tonni kohta, kW × h |
|
|
märg |
|||
|
veised |
|||
|
Teraviljakultuurid |
|||
|
Lehestikukartulid |
|||
|
taimne teravili |
|||
|
bioloogiline |
|||
Märge. GE Jenbacheri (Austria) infomaterjalide kohaselt.
Kompositsioon biogaasi sisaldab järgmisi komponente: metaan (CH4) põleva alusena, UG-leksing gaas (CO 2) ja suhteliselt väikese koguse lisanditega seotud biogaasi (lämmastik, vesinik, aromaatsed ja halogeense süsivesinikud ühendid ). Sõltuvalt tooraine alusest võib biogaasi saagis anaeroobse lagunemise protsessis erineda. Sisse tabelis. üks Mõned hinnangulised väärtused on esitatud vastavalt sellele indikaatorile, samuti konkreetse elektritootmise korral primaarsete orgaaniliste toorainete ühiku kiirusega süsteemis "Biogogogogoogogaaside biogaasi elektrijaam".
Vahetult tehnoloogiate koostootmise ja triegeratiivsete gaaspinna elektroplaatide põhinevad kasutamisel veesoojendus katla-utilizers ja absorptsiooni külmutusseadmed. Viimane annab võimaluse kasuliku kasutamise heitgaaside soojuse gaasijuhtmest, vähendades nende temperatuuri atmosfääri tühjendamisel. Lisaks võimaldab kaasaegsete gaasitorude disain võimalust kasutada jahutus- ja määrimissüsteemide madala võimsusega soojuse kasulikku kasutamist. Gaasitorujuhtme mootori-elektriliste generaatori agregaatide, sealhulgas Cogene-ratsionaalsete seadmete jaoks, arenevad, tekivad ja annavad neile teenust toetada paljusid välismaale tuntud ettevõtteid ja Venemaal, näiteks MWM GmbH (Saksamaa), GE Jenbacher (Austria), MTU OnSite Energy GmbH (Saksamaa). Allpool on mõned projekteerimisfunktsioonid, omadused ja rakendatud projektid, kasutades Tai gaasijuhtme energiatehnikaid.
Biogaas või maagaas?
Saksa firma MWM GmbH on üks juhtivaid maailma tõkkeid ja tootjad gaasijuhtme süsteemide tootmiseks elektri- ja soojusenergia biogaasi. Taastumatute süsivesinike energiaallikate pidev vähendamine ja energiatarbimise kasv ülemaailmses mastaabis toob kaasa tarbijate suurenemise, mis nõuab taastuvenergia ressurssidest, sealhulgas jäätmeid saadud alternatiivsete kütuste (näiteks biogaasi) nõudlust. Seetõttu ei jää seadmed, millega saate tõhusalt koostada biogaasi ja energiat, ei jää ilma detsentraliseeritud toiteallikate käitiste klientide realiseerimiseta.
MWM GmbH gaasijuhtmed, millest üks on näidatud joonis fig. üksSünkroonitud generaatorid on edukalt tegutsenud, eelkõige Euroopas, mida nad töötavad, sealhulgas MINI CHP-s, mitte ainult maagaasil, vaid ka biogaasil. Sa oled diskonteeritud elektrienergia saab edastada tsentraliseeritud elektrienergia süsteemidele. Rakendamine protsessi saamise biogaasi koostise ühe kohaliku üldise kompleksi viiakse läbi oma energiavarustus. Näiteks Biogaasopore Mini CHP Firm Nawaro Klekamp GmbH & Co. on edukalt tegutsenud tema maania. KG (Klekamp Biogas CHP Plant - ENG.) MWM GmbH mootori TCG 2016 B V12-ga, millel on elektrienergia 568 kW. See kasutab umbes 20 tonni teravilja silo päevas (maisi silo - inglise keeles) ja osa naaberriikide Saksa linna Lütjenburgi linnast (Lütjenburg pakub termilist energiat. Seda testi energiat kasutatakse teravilja kuivatamiseks ja ka soojuse akumuleeruva konstruktsiooni kuivatamiseks. Originaali anaeroobse kääritamise protsessis moodustunud kõrvalsaadus toorainete biogaasi saamiseks on substraadi jäägid ja seda kasutatakse selle meetodiga toodetud orgaanilise väetisena umbes 7 tuhande tonni aastas.
Joonis fig. 1. MWM GMBH gaasi generaator gaasigeneraatori gaasimootor (Saksamaa)
Eriti biogaasi töö, osade ja komponentide MWM GmbH firma GmbH kohandatakse ja arvutatakse. Näiteks on kolvi disain kohandatud töötama suure tihendusega. Osade ja mootori sõlmede kõrgete ressursside näitajate tagamiseks kasutatakse eelkõige elektroplaatidega katteid. Selle ettevõtte biogaaspore generaatorite kõrge energiaparameetrid (Tabel 2) saavutatud, sealhulgas kõrvaldades biogaasi eelneva kokkusurumise protsessi.
Tabel 2
NOMINAL MWM GMBH ELECTRIC Grout parameetrid TCG 2016 V08 C mootor MINI CHP
|
Nimi, osa |
Väärtus kütuse töötamisel |
|
|
(60% CH 4, 32% CO 2) |
Loomulik |
|
|
Electric Power, KW |
||
|
Muutuja, kolmefaasiline |
||
|
Pinge, B. |
||
|
Praegune sagedus, Hz |
||
|
Sekundaarne tõhus rõhuriba |
||
|
Termiline võimsus, kW |
||
|
elektriline soojus |
||
|
Kuiv mass, kg |
||
Märge. Vastavalt MWM GmbH (Saksamaa) infoprospektidele.
MWM GmbH gaasijuhtme liini kõrgema mudeli vahemikku esindab TCG 2016 seeria. Need mootorid võivad töötada väga suure tõhususega väärtustega, nagu seda näeb tabelis. 2.Mis saavutatakse ja rakendades optimeeride nukkvõlli struktuure, põlemiskambrid ja süüteküünlad. Ettevõtte "üldine elektrooniline juhtimissüsteem" registreeritud kaubamärgi all (elektrooniline juhtimine - inglise keeles) annab kogu mootori seadistuse koordineerimist ja toimimist. Temperatuuri jälgimine on esitatud iga Qi-Lindrovi jaoks. Süsteem on ka funktsioone, mille tõttu mootor saab tõhusalt töötada võnkumiste ja muutustega gaasi koostise kütuse ja õhu segu. Eriti oluline on see, kui "problemaatilised" gaasid peaksid kasutama kütusena, nagu söe või orgaanilise päritolu jäätmetest.
Revolutsiooniline konfiguratsioon
Uuenduslikud gaasijuhtmed maailma kuulsusega brändi Jen-Bacheri all ( joonis fig. 2.) Arendab ja vabastab Austria GE Jenbacheri ettevõte, mis on osa GE energiaühiku üldise elektriseadmest. Detsentraliseeritud energiavarustuse rajatised selliste mootorite põhjal on kohandatud nii looduslikele hülgadele kui ka teistele gaasiliste kütuste tööle, mille hulgas kuuluvad ka biogaasi. Eriti selle käitiste rakendamise esialgne majanduslik mõju saavutatakse koostootmise või kolivatööstuse tööga. Paljudes arenenud riikides, näiteks Austria ja Saksamaa, gaasijuhtmed mootorigeneraatori Jenbacheri generaator agregaate edukalt tegutsevad biogaasi keerukas kompleks, eriti elektrilise ja soojusvõimsusega umbes kolmsada kuni poolteist või kaks tuhat Ki-Lovatt.
.jpg)
Joonis fig. 2. Jenbacheri gaasijuhtme elektriseadmes
Revolutsiooniline, kuna arendajad ise nimetavad, kaasaegse Jenbacheri elektriseadmete kolme mooduli konfiguratsiooni ja inseneri kontseptsiooni eesmärk on saavutada eesmärk parandada mootorite tõhusust suurenemise kaudu nende tõhususe suurenemise, töökindluse ja heitkoguste vähenemise tõttu kahjulike heitmete atmosfääri tõi kaasa uue GA-ziporenti J920 mootori loomise kaheastmelise turbolaaduriga ja kõrgeima Ga-zpranny mootorite klassis elektrilise KPD-ga ( tabelis. 3.). Kolme mooduli elektrooniline paigutus selle mootoriga hõlmab järgmisi järjestikku asuvaid elemente: mooduli sünkroonse elektrigeneraatoriga, mis on varustatud õhu jahutuse ja digitaalse juhtimissüsteemiga; Kakskümmend silindri gaasijuhtme võimsuse mooduli mootori J920 alusel; Täiendav moodul kaheastmelise turbolaaduriga üksustega. Sellise paigutuse tõttu saab individuaalseid elemente asendada ilma elektriseadme kui terviku lahtiühendamata.
J920 mootorile on jaotatud nukkvõll, mis võimaldab selle mugavat asendamist läbi käiva aken, mis asub karteri ülaosas. Teiste põhiosade ja mootoriõlmede jaoks pakutakse ka mugavat juurdepääsu. Ulatuslik kogunenud kogemus kütusepõletussüsteemi toimimise arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamise ja praktika arendamisele ja praktikale gaasijuhtme Junbacheri tüübile 6 võimaldas varustada mootori edastamist eelnevalt eesmise turgudeeritud põlemissüsteemiga sädeme süütamisega, mis võimaldab pikaajalist operatsiooni. Lisaks näeb see ette süsteemi toimimise operatiivjuhtimine, kasutades iga silindri eriandureid, mis võimaldavad kütuse põlemisel optimaalseid omadusi. Süütesüsteem on elektrooniline, pakkudes süüteaja hetkese, kohandades gaasilise kütuse kompositsiooni ja (või) kohandamisega.
Tabel 3.
Nominaalsed elektrilised juhtimisparameetrid Jenbacher J920 mootori MINI CHP kohta maagaasi (metaani number MN\u003e 80)
|
Nimi, mõõtühik |
Väärtus |
|
Electric Power, KW |
|
|
Muutuja, kolmefaasiline |
|
|
Praegune sagedus, Hz |
|
|
Mootori ja generaatori võlli pöörlemissagedus, RPM |
|
|
Termiline võimsus, kW |
|
|
Efektiivsus madala soojuse põlemisel,%: elektriline |
|
|
Üldine mõõtmed (ligikaudsed), mm: |
|
|
Kuiv mass (ligikaudu), kg |
Märge. GE energia sõnul (www.gergergy.com).
Väljalaskekollektorist on osa gaasijuhtme mootoris veedetud gaasidest kasulikud turbolaaduri (turbolaaduriga) seadme juhtimiseks. Viimane oma töö käigus tagab mootori elektrivõimsuse suurendamise ja sellest tulenevalt mootori generaatori seadme ühises ja elektriseadme elektrilise tõhususega. Rakendus mootori kaubamärgiga patenteeritud tehnoloogia registreeritud kaubamärgi Levox (Lean Segu Compacer - Inglise keeles) võimaldas realiseerida protsessi tõhusalt kontrollida suhe õhu / gaasi kütuse komponentide sisalduse suhte suhet Pilli-kõrge segus, et Vähendage atmosfääris heitgaaside kahjuliku heitkoguste ökoloogia heitkoguseid. Selline ökoloogiline mõju saavutatakse ammendatud kütuse segu mootori toimimisega (õhu / gaasi kütuse "suhe reguleerib kõigi töötajate piiride all), kuni see toimib stabiilsena.
Kaubamärgiga kaheastmeline turbokillide tehnoloogia võimaldab mootori pakkuda konkreetse võimsuse suuremat suurenemist, kui seda rakendatakse üheastmelise turbolaaduriga. Lisaks sellele, kui me räägime koostootmisjaamadest, siis selle turboülelaasatehnoloogia rakendamisega suureneb elektroagre-gata kogu tõhusus, jõudes 90% väärtusele, mis on peaaegu 3% kõrgem kui gaasitarnest elektriliselt agregaadid üheastmelise turbo abil.
J920 mootori juhtimissüsteem üldisest elektriks on terviklik - naine ja varustatud, eelkõige programmeeritav loogika, juhtpaneel ja kuvateave. Lisaks sellele on J920 mootorid kavandatud selleks, et võtta arvesse võimalust nende toimimise võimalust mitmeosaliste elektriliste seadmete, sealhulgas koostootmise kompositsioonis. Elektrijaamade multi-kaasamise struktuur muudab need koormustega kohaletoimetamisele - põhilistest tsüklilistest ja piikidest. Mootori algusaeg nominaalsele režiimile on 5 minutit.
Energiatõhususe salvestamine
Saksa firma MTU kohapeal Energy GmbH tegeleb ka väga tõhusate kaasaegsete gaasijuhtmete agregaatide arendamise ja tootmisega. joonis fig. 3.), sealhulgas need, mis on kavandatud Mini-CHP osana töötamiseks. On väga huvitav, et selle spetsialistid loonud GC 849 N5 tüüpi gaasijuhtme energiaühiku ( tabelis. neli), kasutades, mis Saksamaal FAUBAN MINI-CHP (Vauban HKW) suutis saavutada tegeliku rekord näitaja ümberkujundamiseks esmase energia kütuse (maagaasi) elektri- ja kasuliku soojuse energia: koefitsient kasulikku kasutamist Kütuse soojuse põlemisel oli umbes 96%! Selline kõrge indikaator on varustatud kasutades MINI CHP lisaks gaasi-kolbi üksuse ise ja seadmed sügava kasutamise soojuse heitgaaside ja mootori jahutusvedeliku. Lisaks kõrvaldatakse mootori soojust ja teine \u200b\u200bSymbroni generaator elektrilise soojuspumbaga, mis tagab vähemalt kosmogeerimisüksuse ümber ruumi. Võttes arvesse kõiki soojuse eemaldamise etappe ja kontuure, elektriliste ja termiliste koormuste, märgistatud koefitsiendi, märgistatud koefitsientide nominaalrežiimides ja jõuab ümberjuhendi väärtuseni - kuni 96%.
Väärtus
Electric Power, KW
Muutuja, kolmefaasiline
Pinge, B.
Praegune sagedus, Hz
Kogemused gaasijuhtme agregaatide kohta biogaasil
1. Sissejuhatus
Kaasaegse energia ülesanne on tagada usaldusväärne ja pikaajaline toiteallikas, säilitades samas fossiilkütuse ressursside ja keskkonnakaitse. See nõuab ökonoomne lähenemisviisi olemasolevate energiaressursside kasutamisele ja taastuvatest allikatele üleminekut. Euroopa Komisjoni läbi viidud uuring tõestas, et see on võimalik.
Uuringu käigus võeti arvesse ainult tänapäeval kättesaadavat tehnoloogiat ja eeldati, et Euroopa riikides elatustase oleks võrdsustatud. Niisiis, 2050. aastaks võib 90% Euroopa riikide tarbitud energiast toodetud taastuvate energiaallikate abil toodetud (joonis 1). Samal ajal suureneb elektri hind kaks korda, kuid samal ajal kahekordistub energiakandjate tarbimine. Peaaegu kolmandik energiast on valmistatud biomassist.
Joonis 1 - Energiatarbimine Euroopas (Euroopa Komisjoni uuring)
Biomass on üldine termin mahepõllumajanduslike toodete ja jäätmete (vedel sõnniku, teravilja jääkide, õliseemnete ja sahami sisaldavate kultuuride), tööstus- ja majapidamisjäätmete, puidu, toiduainetööstuse jäätmete jne. Kuiv biomassi saab kohe kasutada kütusena, Muudel juhtudel võib see koheselt teisendada biogaasi "fermentatsiooni", gaasistamise või aurustamise teel (joonis fig 2).
Joonis 2 - Biomassi kasutamine
2. Biogaasi moodustumine
Looduses on biogaasi moodustatud orgaaniliste ühendite lagunemise ajal anaeroobsetes tingimustes, näiteks soosides veekogude kaldal ja mõnede loomade seedetraktis. Seega näitab looduslike looduslike protsesside füüsika meile biogaasi saamise tee.
Tööstustoodangu puhul on vaja integreeritud tehnoloogia arendamist, mis hõlmab selliseid komponente nagu biomassiivravi, biogaasi reaktor (ensümaatne), milles biogaasi reservuaar lahkub ja puhastussüsteem (joonis fig 3).
Joonis 3 - biogaasi kasutamisel elektrienergia tootmine
Peaaegu kõik orgaanilised ained lagunevad fermentatsiooniga. Anaeroobsetes tingimustes kohandatakse fermentatsiooni või lagunemise protsessis osalevaid mikroorganisme allika substraadile. Tulenevalt asjaolust, et fermentatsioon esineb märgkeskkonnas, peab biokübarate sisaldama umbes 50% veest. Bioloogiline lagunemine viiakse läbi temperatuuril 35 ° C kuni 40 ° C. Anaeroobses fermentatsioonis, mitmesuguste orgaaniliste ainete konverteerimise protsess kõrge molekulaarsete ühenditest madala molekulmassiga, mida saab vees lahustada. Ühel etapil lagunevad lahustunud ained, moodustavad orgaanilised happed, madala astme alkoholi, vesiniku, ammoniaagi, vesiniksulfiidi ja süsinikdioksiidi. Teisest bakterite muundavad ained atsetilisteks ja sipelghapeteks ning metanogeneesi protsessis nad jagavad neid, moodustades metaani.
4 NCOH → CH 4 + 3 CO 2 + 2H2O
Samal ajal väheneb süsinikdioksiidi sisaldus vesiniku tõttu, mille tulemusena moodustub metaan.
CO 2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
Biogaasi toorainena kasutatakse vedel sõnnikut. Gaasi saagikuse suurendamiseks saate lisada nn juhtide, mille tõttu biogaasi tootmine homogeniseeritakse, mille maht sõltub kasutatud substraadist (tabel 1).
Tabel 1 - biogaasi väljund eri liiki biomass
| Biogaasi toorained |
Biomassi number |
Biogaasi arv |
| Vedel sõnnik (kariloomad) | 1 m 3. |
20 m 3. |
| Vedel sõnnik (sead) | 1 m 3. | 30 m 3. |
| Allapanu linnud | 1 m 3. | 40 m 3. |
| Reoveepealsed | 1 m 3. | 5 m 3. |
| Bihodia | 1 ton |
100 m 3. |
| Väljalaskerasvad | 1 ton | 650 m 3. |
| Rohi | 1 ton | 125 m 3. |
3. Biogaas kvaliteet ja selle ettevalmistamine kasutamiseks
Biogaasi kvaliteet ja kütusegaasi valmistamine sõltub kasutatud toorainetest ja protsessi kiirust. Vahekaardil. 2 Esitatakse erinevate gaasitüüpide koostise võrdlus.
Tabel 2 - eeskujuliku võrdleva kompositsiooni kütusegaaside
| Biogaas |
Gaas reovesi |
Gaasi prügi rannikuala |
Loomulik gaas |
||
| CH 4. |
% | 50...75 |
65 | 50 | 88 |
| CO 2. |
% | 20...50 | 35 | 27 | — |
| N 2. |
% | 0...5 | — | 23 | 5 |
| Tihedus | kg / nm 3 | 1,2 | 1,158 | 1,274 | 0,798 |
| Calcher võime |
kWh / nm 3 | 5,0...7,5 |
6,5 | 4,8 | 10,1 |
| Metaan number |
üksused. | 124...150 |
134 | 136 | 80...90 |
Kuna biogaas sisaldab selliseid kahjulikke komponente, nagu väävel, ammoniaak, mõnikord ränik, samuti nende ühendid, piiratud kasutamise võimalused. Need komponendid võivad põhjustada sisepõlemismootorite kulumist ja korrosiooni, seega ei tohiks nende sisu gaasil ületada MWMi kehtestatud norme. Lisaks ei saa kasutatud gaase jahutada temperatuurini alla 140 ... 150 ° C, vastasel juhul kogunevad soojavahetustes ja kasutatud gaasi kanalite süsteemi allosas happe kondensaadi.
Küttegaasist väävli eemaldamiseks on mitmeid viise. Kui bioloogiline puhastus gaasi tsoonis fermenteri serveeritakse õhku. Vesiniksulfiidi bakterite oksüdeerimise tulemusena eraldatakse väävl ja sulfaat, mis eemaldatakse vedelate komponentidega. Teine võimalus on keemiline sadestamine. Sellisel juhul lisatakse fermenterisse lahusele raua trikloriidi. Need meetodid on osutunud reoveepuhastusjaamades.
Kõige optimaalsemad tulemused saavutatakse gaasi puhastamisel aktiveeritud süsiniku ja mitte ainult väävel eemaldatakse gaasist, vaid ka silikoonist. Sellisel juhul vastab biogaasi kvaliteet maagaasi kvaliteedile ja oksüdatiivse katalüütilise gaasi-õli seadme kasutamine annab heitgaaside heitkoguste taseme vähendamise täiendava vähenemise heitgaaside heitkoguste tasemele.
4. BIOGASi kasutamine gaasimootoritel põhineva CHP-ga
MWM GmbH (minevikus Deutz Power Systems) toodab gaasijuhtmete turboülekannetega, mis töötavad ammendatud seguga nimivõimsusel vahemikus 400 kuni 4300 kW (joonis 4). Need mootorid on kohandatud ostsillatsioonidele biogaasi komponendi koostises ja optimeeritud keeruliste kompositsioonide gaaside töötamiseks.
Joonis 4 - MWM GmbH Gaasimootori võimsuse vahemik (endised Deutz Power Systems)
Nominaalparameetrid on täpsustatud vastavalt ISO 3046. Omadused on esitatud ainult informatsiooni ja ei ole kohustuslikud väärtused.
MWM GmbH-l on prügi prügimäed ja reovee gaasivarustuse mootorite kasutamine gaasivarustuse mootorite käitamine (esimesed sellised mudelid hakkasid peaaegu 100 aastat tagasi töötama gaasi reovee gaasil) ja kasutab kogunenud kogemusi mudeli vahemiku edasiseks parandamiseks ja töökindluse parandamiseks valmistatud koostootmissüsteemide. (Jn 5)
Joonis 5 - Gaasijuhtmete väljatöötamine (ajavahemikuks 1988-2002)
Peamine ülesanne on muuta mootorid vastupidavamaks gaasis sisalduvate kahjulike ainete mõju suhtes. Erinevad lisandid moodustavad happed, mis mõjutavad mootorite komponente, peamiselt laagritest. Sellist negatiivset mõju saab ühelt poolt kõrvaldada, optimeerides teiselt poolt töövalmis liikumisviisi ja muutuste muutmist.
Kui kasutate paigaldamist määrdeaine temperatuuriga umbes 95 ° C (mootori sisend) ja vältida sagedasi peatusi ja käivitub, siis saate vähendada jahutusfaasi kondensaadi tõttu happe moodustumise ohtu. Eespool toodud seoses niipea, kui mootor peaks töötama ilma peatumata. Gaasi kogunemine gaasihoidla piisavas mahus annab pideva kütusevarustuse, mis on vajalik gaasimootori katkematu töö jaoks.
Biogaasil tegutsevate mootorite käitamise käigus saadud kogemused näitasid, et spetsiaalsed materjalid peavad laagrite kasutamiseks kasutama. Kuna mootori efektiivsus ja töörõhk suureneb, vajate kõrgema hinnatud koormusega laagreid. Praegu kasutatakse laialdaselt laagreid, mis pakuvad kõiki usaldusväärsuse nõudeid. Tahke tahke pinna tõttu on need vastupidavamad gaasi ja määrdeõli agressiivsete ainete mõju suhtes kui traditsioonilised kuullaagrid soonega (joonis 6).
Joonis 5 - määrdeainete tipprõhu võrdlemine
Määrdeõli kvaliteet mõjutab oluliselt mootori kasutusiga ja kulumist. Järelikult tuleks kasutada operatsiooni ajal ainult neid naftaklasside, mis tootja gaasimootori kinnitatud seda tüüpi gaasi. Õli asendusintervallid määratakse elektrijaama sisenemisega vastavalt õli kvaliteedi analüüsi tulemustele. Mootori käitamise käigus viiakse läbi pidev jälgimisõli pidev jälgimine, pärast seda, kui otsus tehakse selle asendamiseks. Esimene naftaanalüüs viiakse läbi pärast 100 töötunde, olenemata kütuseaasi tüübist. Sarnaselt määratakse hooldusintervallid.
Et pikendada määrdeõli intervalliga, tuleb selle arvu mootorite raamibaasi number suurendada. Selleks pakub MWM oma klientidele agregaadi suurenenud õli mahuga mootori raami. Õli toidetakse pidevalt määrdeainesse, mis läbib kaadribaasi diagonaalselt (joonis 10):
Joonis 6 - Õli määrdeaine
Lisaks mootorite disaini omadustele on diogaasi agregaatide turvalise ja usaldusväärse töö tagamisel mängitud Tem juhtimis- ja juhtimissüsteem (elektrijuhtimisfirma MWM). See määratleb kõik töötingimused, temperatuuri näitajad, rõhk jne ja saadud andmete põhjal määrab mootori optimaalne väljundvõimsus maksimaalsel efektiivsusel, jättes paigaldatud heitkoguste piirangud. Temüsteemis on võimalus koostada jaama operatiivparameetrite muutuste analüütilised graafikud - see võimaldab õigeaegselt töötada rikkumisi ja neile kiiresti reageerida.
Ettevõte varustab biogaasi täielikku energiakohtumist. Nende hulka kuuluvad gaasijuhtmeüksuse, utiliseerija boiler, summuti, katalüütilise gaasiivide, gaaspuhastussüsteemi aktiveeritud süsiniku ja vajaduse korral täiendava süsteemi heitgaaside edasiseks puhastamiseks. (Jn 7).
Joonis 7 - Proovi paigutus MINI CHP ( suurendamiseks klõpsa pilti)
Joonisel fig. 8 näitab biogaasi rajatiste konkreetseid investeeringuid ja keskmisi hoolduskulusid. Andmete kokkuvõte kogemus TBG 616 ja TBG 620 seaded. Nende hulka kuuluvad gaasijuhtme üksuse kulud, jahutusvedeliku ja heitgaaside soojusvahetid, müraskatuse, samuti jaotuskulud, sealhulgas paigaldus- ja torujuhtme süsteem. Alates 2005. aastast on TBG-seeria uuendatud TCG 2016 C ja TCG 2020 seeriates.
Joonis 8 - Investeeringud ja hoolduskulud
2009. aastal, pärast järgmise moderniseerimise mudeli vahemikus TCG 2020 seeria, oli võimalik jõuda elektrilise efektiivsuse 43,7% TCG 2020 V20 koostootmisüksuse ja elektrienergia 12 ja 16 silindrroog gaasimootor oleks 1200 ja 1560 kW. Tõsine moderniseerimine puudutas ka TCG 2016 V08 agregaati. Selle seadme elektrienergiat suurendatakse 400 kW-ni ja elektriline efektiivsus tõusis 42,2% ni. Lisaks on elektriline efektiivsus ja väljundvõimsus sama, mis kasutavad maagaasi ja biogaasi kasutamist.
5. Energiatootmise eri liiki toorainete praktiline kasutamine
Sisse Brandenburg (Saksamaa) Elektrijaam genereerib toidu ja majapidamisjäätmete biogaasi (foto 1). Umbes 86 000 tonni biosoid on paigutatud umbes 86 000 tonni.
Foto 1 - Biogaasi paigaldus Alto
Biogaasi ettevalmistamise protsess viiakse läbi teatud järjestuses. Pärast mitteteadumatute komponentide eemaldamist purustatakse ja segatakse biovoolu ja segatakse, saadud mass kuumutatakse temperatuurini 70 ° C, et tappa patogeenseid organisme. Seejärel saadetakse jäätmed kahele fermentaarsele, millest igaüks mahutab 3300 m3 biomassi. Mikroorganismid Split biomassi (umbes 20 päeva), mille tulemusena biogaasi moodustuvad ja jääk kogus vedeliku, mis seejärel pressitakse ja kuivjääk läbib bioloogilise töötlemise komposti.
Biogaas, kaks TBG 616 V16K gaasitorud toodetud Deutz Power Systems töötab, elektrienergia iga neist on 626 kW, termiline - 834 kW. Elektrienergia loodud elektrienergiat ja soojust kasutatakse gaasi genereerimiseks. Kahjulike ainete heitkoguste tase on madalamad kui Saksa Ta-Luft Standardi poolt määratud piirmäärad.
Paigaldamine bioagzea toimib ka sisse Ayhigte AGROFARM 2000 GMBH loomakasvaja majanduses. Ettevõte tegeleb Eichigt / Vogtlandis 2200 hektarit põllumaa ja 1100 hektarit karjamaad. Osa põllukultuuride kasvatatud põllumajandusettevõtte kultuurist kasutatakse 1550 lehma söödana, millest saadakse aastas 10,650 000 kg piima. Samal ajal moodustatakse see iga päev 110-120 m3 vedela sõnniku - see "ferments" ensümastoris, mille tulemuseks on 4000 ... 4400 m 3 biogaasi. Sõnnikule lisatakse sööda jäänused (kuni 4 tonni päevas), mille tõttu suureneb gaasi tootmine 20% võrra.
Mini CHP on paigaldatud konteinerisse (foto 2), mootori TBG 616 V16 K kasutatakse draivina, mille elektriline võimsus on 459 kW, termiline - 225 kW. Elektrienergiat tarnitakse elektrisüsteemile ja soojust kasutatakse majanduse vajadustele. Vedel sõnniku kasutatakse biogaasi toorainena.
Foto 2 - MWM koostootmisüksus (endised Deutz Power Systems) konteineri disainiga TBG 616 V16 mootoriga
Biomassi kasutamise tsükkel on peaaegu ilma jäätmeteta. Anaeroobse "fermentatsiooni" protsessis moodustunud jäänused ei lõhna ja neid saab kasutada väetise vältel aastaringselt.
järeldused
- Põllumajandusjäätmete kasutamine biokütustena võimaldab teil pakkuda suletud põllumajanduse tsüklit. Anaeroobse fermentatsiooni tasakaal ei ole lõhna ja seda saab eksportida väetiste kujul väljadesse. Seda tüüpi väetiste imendub kohe taimede saastumise või põhjaveeta taimede poolt.
- Energia tootmine biogaasist, pidades silmas regulaarseid energiakriisid, viitavad paljutõotavatele taastuvatest energiaallikatest. Biogaasitehased muudavad päikeseenergia kogunenud taimede biogaasile bioloogilise lagunemise ajal. See protsess on süsinikdioksiidi baleaaži suhtes neutraalne, kuna ainult süsinikdioksiidi kogus vabaneb atmosfääri, mis oli varem fotosünteesi ajal taimed imendunud.
- Elektri- ja soojusenergia tootmine biogaasi rajatistes on paljutõotav tehnoloogia, mis aitab inimkonnale sõltumatu fossiilkütuste piiratud reservidest ja kaitseb ka keskkonda.
- MWM GmbH pakub oma klientidele paigaldamist elektrienergia ja soojuse loomiseks, mis põhinevad kaasaegsetel, turvalistel ja usaldusväärsetel gaasimootoritel.
Algne artikkel trükitud: Vith Rahvusvahelise Teadusliku konverentsi Gaasimootorite 2003 Poolas, 02-06 juuni 2003
Biogaasi kasutamise peamine meetod on muuta see termilise, mehaanilise ja elektrienergia allikaks. Siiski saab suure biogaasi rajatisi kasutada tööstusharude loomiseks, et saada riikliku majanduse väärtuslike keemiatoodete saamiseks väärtuslikke keemiatooteid.
Biogaas võib töötada gaasi sisaldavaid seadmeid, mis toodavad energiat, mida kasutatakse kuumutamiseks, valgustuseks, söötmise masinad, veesoojendusseadmete, gaasipliitide, infrapunatoodete ja sisepõlemismootorite töötamiseks.
Lihtsaim viis on biogaasi põletamine gaasipõletites, kuna gaasi saab neile tühistada madala rõhuga gaasivahenditega, kuid enam eelistatult biogaasi kasutamist mehaanilise ja elektrienergia tootmiseks. See toob kaasa oma energiabaasi loomise, mis tagab talude operatiivvajaduste.
Tabel 18. Biogaasi komponendid
Gaasipõletid
Joonis 34. Gaasipliit
biogaasil p. Petrovka
Enamiku kodumasinate põhjal, kus biogaasi saab kasutada, on põleti. Enamikul juhtudel on eelistatud atmosfääritüübi põletid, mis töötavad eelnevalt segatud õhu biogaasiga. Gaasitarbimine Põletid on eelnevalt raske arvutada, mistõttu põletite disain ja häälestamine tuleks kindlaks määrata iga üksiku juhtumi katsetamiseks.
Võrreldes teiste gaasidega, biogaasi vaja vähem õhku tulekahju. Järelikult vajavad tavalised gaasiseadmed biogaasi läbimiseks laiemad girlid. 1 liitri biogaasi täieliku põletamise jaoks on vaja umbes 5,7 liitrit õhku, samas kui Bhutan - 30,9 liitrit ja propaani jaoks - 23,8 liitrit .
Standardpõletite muutmine ja kohandamine on katse küsimus. Seoses kõige levinumate kodumasinatega, mis on kohandatud Bhutani ja propaani kasutamiseks, võib märkida, et butaan ja propaanil on kütteväärtus peaaegu 3 korda kõrgem kui biogaas ja anda 2 korda rohkem leeki.
Põletite tõlkimine biogaasi tööle toob alati kaasa instrumentide madalama taseme. Põletite modifitseerivate praktiliste meetmete hulka kuuluvad:
Suurenenud bussid 2-4 korda gaasi läbipääsule;
Muuta õhuvarustuse mahtu.
Gaasiplaadid
Enne gaasipliidi kasutamist tuleb põletid hoolikalt kohandada, et saavutada:
kompaktne, sinakas leek;
Leek peaks olema spontaanselt stabiliseeritud, st. Põletavad põletid ei tohi süttib ka 2-3 sekundit.
Joonis 35. Veeküte boiler
Koduküte puhul kiirgavate keraamiliste kütteseadmetega. Petrovka
Kiirgavad kütteseadmed
Kiirgavad kütteseadmed kasutatakse põllumajanduses, et saada soovitud temperatuuride kasvatamiseks noorte, näiteks põrsaste ja kanade kasvatamiseks piiratud ruumis. Põrsate nõutud temperatuur algab esimesel nädalal 30-35 ° C-ni ja seejärel langeb aeglaselt temperatuurini 18-23 ° C 4 ja 5 nädala jooksul.
Reeglina koosneb temperatuuri reguleerimine kütteseadme tõstmisel või langetamisel. Hea ventilatsioon on vajadust ennetada CO või CO2 kontsentratsiooni. Järelikult peavad loomad olema pideva järelevalve all ja temperatuuri kontrollitakse regulaarsete ajavahemike järel. Küttekehad põrsastele või kanadele tarbivad umbes 0,2-0,3 m3 biogaasi tunnis.
Kütteseadmete termiline kiirgus
Joonis 36. Gaasirõhuregulaator
Foto: Vedenov AG .., "vedeliku"
Kiirgavad küttekehad rakendavad infrapuna termilise kiirguse keraamilise korpuse kaudu, mis soojendab helge punase olekuni, mis on leegiga 900-1000 ° C temperatuuril. Küttemuutumisvõimalus kiirgava kütteseadme määratakse korrutades gaasi maht puhta kütteväärtuse, kuna 95% biogaasi energia muutub soojuse. Väikeste kütteseadmete termilise energia väljund on
1,5 kuni 10 kW termilise energia8.
Kaitsme ja õhufilter
Söömine biogaasi kiirgavad kütteseadmed peavad alati olema varustatud kaitsmega, mis lõpetab gaasi varustamise korral temperatuuri vähenemise korral, st juhul, kui gaasi ei põletata.
Biogaasi tarbimine
Kodumajapidamiste gaasipõletid tarbivad 0,2-0,45 m3 biogaasi tunnis ja tööstus - 1 kuni 3 m3 biogaasi tunnis. Küpsetamiseks vajaliku biogaasi vajalikku mahtu saab määrata toiduvalmistamiseks kulutatud aja jooksul.
Tabel 19. Biogaasi tarbimine majapidamises
Biogaasi mootorid
Biogaasi saab kasutada mootorsõidukite kütusena ja selle tõhusus sel juhul sõltub metaani sisaldusest ja lisandite olemasolust. Metaanil võib töötada nii karburaator kui ka diiselmootorid. Kuna aga biogaas on kõrge oktaanane kütus, selle kasutamine on diiselmootorites tõhusam.
Mootorite toimimiseks on vaja suure hulga biogaasi ja paigaldatakse lisaseadmete sisepõlemismootoritele, mis võimaldavad neil töötada nii bensiini kui metaanal.
Joonis 37. Gasoelektrrogeneraator koos. Petrovka
Foto: Vedenov AG .., "vedeliku"
Gasoelektrogeneraatorid
Kogemused näitavad, et biogaas on ökonoomselt sobivad gaasielektroosigeneraatorite kasutamiseks, põletades 1 m3 biogaasi, võimaldab teil toota 1,6 kuni 2,3 kW elektrit. Sellise biogaasi kasutamise tõhusus suureneb termilise energia kasutamise tõttu, mis genereeritakse elektrigeneraatori mootori jahutuse ajal biogaasi taimereaktori kuumutamiseks.
Biogaasi puhastamine
Kasutada biogaasi kui sisepõlemismootorite kütusena, on vaja biogaasi eelnevalt puhastada veest, vesiniksulfiidi ja süsinikdioksiidist.
Niiskuse sisu vähendamine
Biogaas on küllastunud niiskusega. Biogaasi puhastamine niiskusest koosneb selle jahutamisest. See saavutatakse biogaasi läbimisel maa-aluse toruga niiskuse kondenseerumiseks madalamatel temperatuuridel. Kui gaas soojendatakse uuesti, väheneb selle niiskusesisaldus oluliselt. Selline sõidu biogaas on eriti kasulik kasutatud kuivadele gaasiarvestitele, kuna need on tingimata täidetud niiskusega.
Sulfiidi sisalduse vähendamine
Joonis 38. Vesiniksulfiidi filtri ja neelaja süsinikdioksiidi eraldamiseks. Petrovka
Foto: Vedenov AG .., "vedeliku"
Vesiniksulfiidi segamine biogaasiga veega moodustab hapet, mis põhjustab metallist korrosiooni. See on tõsine piiramine biogaasi kasutamise kohta vesitesistes ja mootorites.
Lihtsaim ja ökonoomse viis puhastada biogaasi vesiniksulfiidist on keemiline puhastus spetsiaalses filtris. Absimajana kasutatakse metalli "käsna", mis koosneb rauaoksiidi ja puidust kiipide segust. Mis abiga 0,035 m3 metallist käsnast biogaasist, saate eemaldada 3,7 kg väävlit. Kui vesiniksulfiidsisaldus biogaasis on 0,2%, võib seda metalli käsna mahtu puhastada vesiniksulfiidi umbes 2500 m3 gaasist. Sponge regenereerimiseks on vaja õhus mõnda aega hoida.
Materjalide miinimumkulud, filtri toimimise lihtsus ja absorbendi taastamine muudavad selle meetodi usaldusväärse vahendiga gaasipõõsaste, kompressorite ja sisepõlemismootorite kaitsevahendiga korrosioonist, mis on põhjustatud biogaasis sisalduva vesiniksulfiidi pideva särituse tõttu. . Tsinkoksiid on ka efektiivne vesiniku absorbent ja sellel ainel on täiendavad eelised: see neelab ka orgaanilisi väävliühendeid (karbonüül-, merkaptaan jne) 18
Süsinikdioksiidi vähendamine
Süsinikdioksiidi sisalduse vähendamine on keeruline ja kallis protsess. Põhimõtteliselt võib süsinikdioksiidi eraldada lubjapiima imendumisega, kuid see praktika toob kaasa suurte lubja mahtude moodustumise ja ei sobi suuremahuliste süsteemide kasutamiseks. Süsinikdioksiidi ise on väärtuslik toode, mida saab kasutada erinevates tööstusharudes.
Joonis 39. Biogasi UAZ
p. Petrovka
Foto: Vedenov AG .., "vedeliku"
Metaani kasutamine
Kaasaegsed keemikute uuringud näitavad suurepäraseid võimalusi gaasi - metaani kasutamiseks tahma tootmiseks (kummitööstuse värvainete ja toorainete) tootmiseks, atsetüleen, formaldehüüdi, metüül- ja etüülalkohol, metüleen, kloroform, benseen ja muud väärtuslikud keemiatooted Suurte biogaasi seadete kohta18.
Biogaasi tarbimise mootorid
P. Petrovka Chui piirkonna KR biogaasi paigaldamine Association "Farmer" mahuga 150 m3 pakub biogaasi majapidamises vajab 7 talupoja talu, toimimise gaasoelektrilise generaatori ja 2 autod - UAZ ja ZIL. Töötada biogaasi, mootorid reinformeeritud spetsiaalsete seadmete ja autode - terasest silindrid gaasi süstimiseks.
Biogaasi tarbimise keskmised väärtused 1 kW elektri tootmiseks ühingu mootorite poolt "Farmer" - umbes 0,6 m3 tunnis.
Tabel 20. Biogaasi kasutamine mootorikütusena C. Petrovka
Fig.40. Põleti põletamine biogaasi ülejäägi põletamiseks. Petrovka
Foto: Vedenov AG .., "vedeliku"
Biogaasi kasutamise efektiivsus
Biogaasi kasutamise tõhusus on gaasi ahjude puhul 55%, sisepõlemismootorite puhul 24%. Kõige tõhusam viis biogaasi kasutamiseks - soojuse ja energia kombinatsioonina, milles 88% tõhususest on võimalik saavutada. Biogaasi kasutamine gaasipõletite toimimiseks gaasipliidides, küttekatlates, papagoide ja kasvuhoonete puhul on parim biogaasi kasutamine Kõrgõzstani põllumajandusettevõtetele.
Biogaasi ülejääk
Ülemäärase biogaasi loodud paigaldamise korral on soovitatav mitte seda atmosfääri visata - see toob kaasa kahjuliku mõju kliimale ja põletada. Selleks paigaldatakse gaasijaotussüsteemile põleti seade, mis peab olema hoonete turvalisel kaugusel.
