Каталог товаров
Каталог продукции Весь каталог >>
Корзина пуста

Новые технологии преобразования энергии биогаза

Новые технологии преобразования энергии биогаза
Иконка
В первую очередь к таким разработкам относятся двигатели Стирлинга, являющиеся двигателями горячего газа, или детандерами. Перемещение поршней в них происходит за счет расширения замкнутого газа, к которому подается энергия или тепло от внешнего источника, в то время как в двигателях внутреннего сгорания этот процесс происходит при действии газообразных продуктов сгорания биогаза. Таким внешним источником тепловой энергии может служить газовая горелка, использующая биогаз. Работа в двигателе Стирлинга осуществляется за счет циркуляционного перемещения замкнутого газа между двумя камерами, в одной из которых температура находится на постоянно высоком, а в другой – на постоянно низком уровне. Выбросы вредных веществ, благодаря постоянному сжиганию биогаза, значительно ниже, чему у двигателей внутреннего сгорания, но и КПД двигателей Стирлинга находится на уровне 24-28%, что значительно ниже, чем у газожидкостных и двигателей Отто. Работают они преимущественно при мощности ниже 100 киловатт.
Однако используемый биогаз в этом случае может иметь значительно меньший процент метана, чем это требуется для нормальной работы двигателей внутреннего сгорания, так как работа двигателей Стирлинга основывается на процессах внешнего сжигания. Так что при его использовании можно исключить стадию предварительной очистки используемого биогаза и его обогащение. Для генерирования электроэнергии от биогазовых установок используются конструкции двигателей Стирлинга, предназначенные для работы на природном газе, являющиеся в основном маломощными. Поэтому эта технология находится пока что в стадии развития.
Картинка
Иконка
Другими установками использования биогаза для получения энергии являются газовые микротурбины. Они представляют собой газовые турбины небольших размеров, работающие при низкой температуре и давлении в камере сгорания. Применяются эти установки в нижнем диапазоне электрической мощности, составляющем до двухсот киловатт. Принцип из работы состоит в том, что всасываемый извне воздух сжимается компрессором и затем подается в камеру сгорания, где он сжигается с добавляемым туда же биогазом. Горячие газы направляются в турбину, которая служит приводом генератора электроэнергии. Для повышения эффективности газовые микротурбины оборудованы рекуператором, служащим для подогрева воздуха, предназначенного для сжигания в смеси с биогазом. С помощью газовых микротурбин вырабатывается ток высокой частоты. Он, после соответствующих преобразований, может быть использован в общих сетях. Биогаз, поступающий в газовые микротурбины, должен быть соответствующим образом подготовлен. Для этого необходимо повысить его давление до уровня давления воздуха в камере сгорания микротурбины, причем следует учитывать возможное снижение давления при прохождении через систему газопровода, клапана и горелки, поэтому компрессор устанавливается непосредственно перед турбиной для доведения давления до примерно шести атмосфер. Кроме того, из биогаза следует удалить примеси, негативно влияющие газовые микротурбины, к которым относятся, прежде всего, силоксаны и вода, для чего перед подачей он подвергается сушке или фильтрации. Непрерывность процесса сжигания биогаза в турбинной камере сгорания способствует значительному сокращению выбросов отработанного газа в сравнении с двигателями внутреннего сгорания, что позволяет использовать отводимое от них тепло для сушки комбикорма или насыщения парниковой зоны углекислым газом. Срок службы газовых микротурбин составляет около восьмидесяти тысяч часов, однако они должны проходить техническое обслуживание через каждые восемь тысяч часов. Газовые микротурбины имеют относительно небольшой КПД, составляющий около тридцати процентов, но этот момент нивелируется их работой в режиме частичной нагрузки. Использование этой технологии переработки биогаза в электроэнергию также имеет довольно неплохие перспективы, но в основном находится еще в стадии разработки.
Топливные элементы, также используемые для получения электроэнергии из биогаза, работают по совершенному иному принципу, чем двигатели внутреннего сгорания, двигатели Стирлинга и газовые микротурбины. В них преобразование химической энергии биогаза в электрическую происходит напрямую, миную физическую стадию расширения газа и получения тепла. Коэффициент полезного действия топливного элемента составляет около пятидесяти процентов, сохраняя хороший уровень и в режиме частичной нагрузки, кроме того, при его эксплуатации практически отсутствует выделение вредных веществ. Принцип работы топливных элементов основывается на электромеханической реакции синтеза воды из молекул водорода и кислорода, при котором происходит выделение тепла. Он состоит из двух, катодной и анодной, пластин, разделенных электролитом. Используемый в таких элементах метан, содержащийся в биогазе, подвергается риформингу, при котором он преобразуется в водород, являющийся, наряду с кислородом, «топливом» для топливного элемента. В зависимости от типа электролита, используемого в топливном элементе, они подразделяются на низко- и высокотемпературные. К низкотемпературным относятся AFS, PEMFS, PAFC, DMFS, а к высокотемературным - MCFC и SOFC. Выбор того, или иного топливного элемента определяется видом утилизации образующегося тепла и доступной мощностью. Кроме этого существуют топливные элементы с полимерной электролитной мембраной - PEM, рабочая температура которых составляет примерно 80оС, что позволяет сразу использовать образуемую им теплоту для подогрева подаваемой в сеть горячей воды. Эти элементы перспективны для использования в биогазовых установках с небольшой мощностью, однако мембранная прослойка чувствительна к примесям, содержащимся в биогазе, значительно снижающих срок ее использования. Для всех топливных элементов критичной по выбросам является стадия риформинга метана, при которой идет образование требующего утилизации оксида углерода. Наиболее распространенным элементом такого типа, работающим на природном газе, является фосфорно-кислотный топливный элемент, или PAFC. Его КПД может достигать до 40%, и этот электролит малочувствителен к присутствию оксида и диоксида углерода.
Картинка
Иконка
Следующим по распространенности является высокотемпературный топливный элемент MCFC с расплавленным карбонатом. Он нечувствителен к воздействию оксида углерода, для диоксида углерода применение ограничено сорока процентами объемной доли. Так как рабочая температура этого топливного элемента составляет от шестисот до семисот градусов Цельсия, то риформинг метана может происходить и внутри самого элемента. Отводимое от такого элемента тепло может быть использовано для передачи в турбины, последовательно подключенные к нему. Еще одним, часто используемым топливным элементом, работающим от природного газа, является SOFC, или высокотемпературный твердооксидный топливный элемент, работающий при температуре от 600 до 1000 градусов Цельсия, у которого также присутствует внутриэлементная реакция риформинга метана. Он малочувствителен к примесям соединений серы, что является его преимуществом при переработке биогаза, но установки на его основе пока что находятся на стадии исследования рабочего процесса.
Иконка
В целом, что касается инвестиций в топливные элементы, как установок для переработки биогаза, они в настоящее время в сравнении с блочными теплоэлектростанциями, использующими двигатели внутреннего сгорания, пока что непомерно высоки. Кроме того, при использовании в этих целях топливных элементов остается нерешенным еще и ряд технологических проблем, касающихся использования биогаза, а так же утилизации оксида и диоксида углерода.
Иконка
Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.
Автор

Автор: Игорь Ливен

Дата: 5 Фев 2015 00:00

Комментариев нет

  Читайте также Термостойкость полипропиленовых труб и их использование в системах отопления Пробковые краны и их преимущества Особенности монтажа полипропиленовых труб в системах наружной канализации Отделение коагулированного осадка от водной среды методами фильтрации Трубы из непластифицированного поливинилхлорида для подземных канализационных и дренажных систем. Часть 10 Вернуться назад
Пройти опрос о качестве сайта