Автор статьи:
Игорь Ливен
Основными агрегатами теплоэлектростанций, работающих на биогазе, являются
- двигатели внутреннего сгорания
- и согласованные с ними генераторы.
К дополнительному оборудованию относятся
- системы передачи тепла,
- контуры охлаждения водой и смазки,
- оборудование для распределения тепла, гидравлического типа
- и электрическое оборудование для распределения электроэнергии,
- коммутационное
- и управляющее.
Двигатели внутреннего сгорания представлены двумя конструкциями:
- обычными газожидкостными
- и двигателями Отто.
Последние являются двигателями, специально разработанными для использования газа в виде топлива. Они могут работать на биогазе, содержащем не менее 45% метана, при меньшей его концентрации они перестают функционировать. В качестве топлива эти двигатели могут использовать и другие газы, в том числе и природный, что позволяет при запуске установки для получения биогаза использовать его для обеспечения температурного режима работы реактора. Эти двигатели оптимально подходят для установок, производящих большие объемы биогаза, так как при малой мощности имеют пониженный коэффициент полезного действия. Срок их службы составляет примерно шестьдесят тысяч рабочих часов, а средний КПД при мощности более трехсот киловатт составляет от 32 до 42 процентов.
Газожидкостные двигатели, обеспечивающие работу теплоэлектростанций, имеют в своей основе дизельные двигатели. Принцип их работы заключается в смешении биогаза с воздухом в специальной камере, с последующим воспламенением запальным топливом в камере сгорания, подающимся туда системой впрыскивания. Объем запального топлива должен составлять от двух до пяти процентов подаваемой воздушно-биогазовой смеси. Помимо биогаза, газожидкостные двигатели способны функционировать и на дизельном, или запальном топливе. Обычно этот вариант требуется при запуске биогазовых установок, для обеспечения их теплом на первых этапах получения биогаза.
В качестве запального топлива для биогаза, для соблюдения экологичности получаемой электроэнергии, обычно используется
- метиловый эфир, произведенный из рапса,
- биоэтанол,
- или подобные виды биотоплива.
КПД таких двигателей несколько меньше, чем у двигателей Отто и составляет от 30 до 44 процентов и не имеет ограничений по нижнему пределу мощности. Срок службы таких двигателей примерно в два раза меньше, чем у двигателей Отто, и составляет около тридцати пяти часов. Кроме того, форсунки для впрыскивания запального топлива склонны к закоксовыванию, что приводит к увеличению выброса выхлопных газов. Поэтому экономическая эффективность газожидкостных двигателей оправдана, благодаря их высокому КПД в нижнем диапазоне мощности в основном при использовании небольших установок для получения биогаза. Для того, чтобы уменьшить содержание вредных веществ в выхлопных газах, следует, во-первых, использовать хорошо очищенный и подготовленный биогаз. Кроме того, практически исключить образование вредной окиси азота можно уменьшением температуры сгорания топлива, путем увеличения количества воздуха в биогазово-воздушной смеси.
С двигателями внутреннего сгорания используются генераторы синхронного и асинхронного типа, причем применение последних оправдано при мощности менее ста киловатт.
Коэффициент полезного действия теплоэлектростанции складывается из электрического и термического КПД и составляет обычно около 80-90%. При этом для двигателей внутреннего сгорания обе эти составляющие примерно равны. При росте электрической мощности растет и электрическая составляющая КПД. Следует отметить, что при полной нагрузке на оборудование этот показатель всегда выше, чем при ее сокращении.
При использовании двигателей внутреннего сгорания образуется большое количество тепла, которое требует отведения. Большая его часть образуется в контуре охлаждения двигателя и может быть использована для отопления и в технологии. Отвод тепла из контура охлаждения производится в основном с помощью теплообменников пластинчатого типа. Кроме того, тепло отводится из контура охлаждения отработанных газов, чья температура может составлять 460-550оС.
Этот отвод осуществляется с помощью трубных теплообменных установок, изготовленных из стали высокого качества, где в качестве носителей тепла используются пар, термомасло и горячая вода. Отводимое таким образом тепло может быть использовано не только в технологических целях, например для поддержания терморежима в реакторе установки для получения биогаза, но и для отопления помещений производственного и жилого назначения, так как теплоэлектростанции являются совместимыми с обычным отоплением и подключаются к общему контуру нагрева.
Для того, чтобы обеспечить биогазу необходимые параметры для его эффективного использования в двигателях внутреннего сгорания, в оборудование блочных теплоэлектростанций входят линии регулирования подачи биогаза, обрудованная автоматическими запорными клапанами, фильтрами тонкой очистки и счетчиками расхода, а так же компрессором, если требуется регулирование давления биогаза. Кроме того, газопроводы должны быть оборудованы устройствами для сбора и слива конденсата, который в противном случае может стать причиной их засорения.
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.
