Zamonaviy avtomobil dvigatellarini loyihalashning asosiy tendentsiyalaridan biri ularning ekologik ko'rsatkichlarini yaxshilashdir. Shu nuqtai nazardan, eng yaxshi variantlardan biri bioyoqilg'i dvigateli, eng mashhur turi bioetanoldir.
Bioetanol - o'simlik materiallarini qayta ishlash natijasida olinadigan etil spirti. Uni yetishtirishning asosiy manbai kraxmalga boy yem-xashak ekinlaridir.
Bioyoqilg'i dvigatelining xususiyatlari
Shuni ta'kidlash kerakki, hozirda to'liq bioetanolda ishlaydigan dvigatel haqida deyarli hech qanday gap yo'q. Bu bir qator ob'ektiv cheklovlar bilan bog'liq bo'lib, ular uchun samarali echimlar hali topilmagan.
Bugungi kunga kelib, bioteanol avtomobillarga yonilg'i quyish uchun ishlatiladi, asosan an'anaviy yoqilg'ilar - benzin va dizel yoqilg'isi bilan aralashtiriladi. Bunday yoqilg'ida faqat FFV (Moslashuvchan yonilg'i vositasi) dvigateliga ega avtomobillar ishlashi mumkin.
FFV tipidagi vosita ichki yonuv dvigateli bo'lib, u an'anaviy dvigatellardan ba'zi farqlarga ega. Shunday qilib, asosiy farqlovchi xususiyatlar:
- maxsus kislorod sensori mavjudligi;
- bir qator qistirmalarni ishlab chiqarish uchun maxsus materialdan foydalanish;
- Yoqilg'i tarkibidagi spirtning foizini aniqlash va shunga mos ravishda dvigatel ishini sozlash imkonini beruvchi ECU dasturi;
- siqishni nisbatini oshirish uchun ba'zi dizayn o'zgarishlari, bu benzinga nisbatan etanolning yuqori oktanli reytingi tufayli zarur.
Bugungi kunda bioetanolni o'z ichiga olgan avtomobil yoqilg'isi bir qator mamlakatlarda juda mashhur. Bu yerda yetakchilar AQSh va Braziliyadir. Bugungi kunda Braziliyada bioetanol 20% dan kam bo'lgan benzinni sotib olish deyarli mumkin emas. Ushbu texnologiya bir qator Yevropa mamlakatlarida, ayniqsa Skandinaviya mamlakatlarida ham mashhur.
Afzalliklar va kamchiliklar
Yoqilg'i sifatida bioetanol ham muhim afzalliklarga, ham muhim kamchiliklarga ega. Bioyoqilg'ining asosiy afzalliklari birinchi navbatda atrof-muhit ko'rsatkichlari bilan bog'liq.
Bioetanol toksik bo'lmagan yoqilg'i bo'lib, suvda to'liq eriydi. U yondirilganda atrof-muhit va inson salomatligi uchun xavfli birikmalar hosil bo'lmaydi. Benzinga bioetanol qo'shilishi zararli chiqindilarni 30% yoki undan ko'proq kamaytirishi mumkin. Bundan tashqari, bioetanol qayta tiklanadigan tabiiy xom ashyolardan ishlab chiqariladi. Ko'pincha bu boshqa turdagi mahsulotlarni chiqindisiz ishlab chiqarishning qo'shimcha mahsulotidir.
Bundan tashqari, yuqori oktan soni tufayli bioetanoldan foydalanish ichki yonish dvigatelining ayrim xususiyatlarini yaxshilashi mumkin. Bundan tashqari, uning samaradorligini oshiradi.
Bioyoqilg'ining asosiy kamchiliklaridan biri ularning past haroratlarga beqarorligidir. Ayozda u sirtda kerosin plyonkasi hosil bo'lishi bilan delaminatsiyalanishi mumkin. Bu qishda ishga tushirishni qiyinlashtiradi. Ushbu kamchilikni bartaraf etish uchun avtomobillar yonilg'i isitgichi yoki sovuq ishga tushirish uchun maxsus mo'ljallangan kichik gaz tanki bilan jihozlangan bo'lishi kerak.
Yana bir muhim kamchilik - past kaloriya qiymati. Bioetanolni yoqish paytida an'anaviy avtomobil yoqilg'isi turlariga nisbatan 37-40% kamroq issiqlik energiyasi chiqariladi. Bu dvigatelning quvvat xususiyatlarini sezilarli darajada cheklaydi.
Bioyoqilg'i dvigatellari muhim afzalliklarga ega, ammo ularni yaxshilash uchun joy bor.
Biogazdan foydalanishning asosiy usuli uni issiqlik, mexanik va elektr energiyasi manbaiga aylantirishdir. Biroq yirik biogaz qurilmalaridan xalq xo‘jaligi uchun qimmatli kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarish uchun ishlab chiqarish quvvatlarini yaratish mumkin.
Biogaz isitish, yoritish, ozuqa tayyorlash korxonalarini ta'minlash, suv isitgichlari, gaz plitalari, infraqizil emitentlar va ichki yonish dvigatellarini ishlatish uchun energiya ishlab chiqaradigan gazni yoqish qurilmalarida ishlatilishi mumkin.
Eng oddiy usul biogazni gaz pechlarida yoqishdir, chunki ularga gazni past bosim ostida gaz baklaridan etkazib berish mumkin, ammo mexanik va elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun biogazdan foydalanish afzalroqdir. Bu fermer xo'jaliklarining operatsion ehtiyojlarini ta'minlaydigan o'z energiya bazasini yaratishga olib keladi.
18-jadval Biogaz komponentlari
Gaz yondirgichlar
34-rasm. Gaz plitasi ishlaydi
biogaz bo'yicha Petrovka
Biogazdan foydalanish mumkin bo'lgan ko'pgina maishiy texnikaning asosi burnerdir. Ko'pgina hollarda, havo bilan oldindan aralashtirilgan biogazda ishlaydigan atmosfera tipidagi burnerlarga afzallik beriladi. Brülörler tomonidan gaz iste'molini oldindan hisoblash qiyin, shuning uchun burnerlarni loyihalash va sozlash har bir alohida holat uchun eksperimental tarzda aniqlanishi kerak.
Boshqa gazlar bilan solishtirganda, biogaz yoqish uchun kamroq havo talab qiladi. Shunday qilib, an'anaviy gaz asboblari biogazni o'tkazish uchun kengroq nozullarga muhtoj. 1 litr biogazni to'liq yoqish uchun taxminan 5,7 litr havo, butan uchun - 30,9 litr va propan uchun - 23,8 litr kerak bo'ladi. .
Standart burnerlarni o'zgartirish va moslashtirish tajriba masalasidir. Butan va propandan foydalanishga moslashtirilgan eng keng tarqalgan maishiy texnikaga kelsak, shuni ta'kidlash mumkinki, butan va propan biogazdan deyarli 3 baravar yuqori issiqlik qiymatiga ega va 2 barobar ko'proq olov beradi.
Brülörlarni biogazga aylantirish har doim qurilmaning ishlashini past darajaga olib keladi. Brülörlarni o'zgartirish bo'yicha amaliy choralar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
gazning o'tishi uchun jetlarning 2-4 barobar ko'payishi;
havo etkazib berish hajmining o'zgarishi.
gaz plitalari
Gaz plitasini ishlatishdan oldin, burnerlarni quyidagilarga erishish uchun ehtiyotkorlik bilan sozlash kerak:
ixcham, mavimsi olov;
olov o'z-o'zidan barqarorlashishi kerak, ya'ni. burnerning yonmaydigan qismlari 2-3 soniya ichida o'z-o'zidan yonishi kerak.
35-rasm. Suv isitish qozoni
qishloqda nurli keramik isitgichlar bilan uyni isitish uchun. Petrovka
Radiatsion isitgichlar
Radiant isitgichlar qishloq xo'jaligida cho'chqalar va tovuqlar kabi yosh hayvonlarni cheklangan joylarda boqish uchun to'g'ri haroratga erishish uchun ishlatiladi. Cho'chqalar uchun zarur bo'lgan harorat birinchi haftada 30-35 ° S dan boshlanadi va keyin 4 va 5 haftalarda asta-sekin 18-23 ° S gacha tushadi.
Qoida tariqasida, haroratni nazorat qilish isitgichni ko'tarish yoki tushirishdan iborat. CO yoki CO2 kontsentratsiyasini oldini olish uchun yaxshi shamollatish kerak. Shuning uchun hayvonlarni doimo nazorat qilish va haroratni muntazam ravishda tekshirish kerak. Cho'chqalar yoki tovuqlar uchun isitgichlar soatiga taxminan 0,2 - 0,3 m3 biogaz iste'mol qiladi.
Isitgichlarning termal nurlanishi
36-rasm. Gaz bosimi regulyatori
Surat: Vedenev A.G., "Suyuqlik" PF
Radiant isitgichlar infraqizil termal nurlanishni sopol korpus orqali amalga oshiradi, bu esa olov bilan 900-1000 ° S haroratda yorqin qizil holatga qadar isitiladi. Radiatsion isitgichning isitish quvvati gaz hajmini sof kalorifik qiymatga ko'paytirish yo'li bilan aniqlanadi, chunki biogaz energiyasining 95% issiqlikka aylanadi. Kichik isitgichlardan issiqlik energiyasining chiqishi
1,5 dan 10 kVtgacha issiqlik energiyasi8.
Sug'urta va havo filtri
Biogazdan foydalanadigan radiatsion isitgichlar har doim harorat pasayganda, ya'ni gaz yoqilmaganda, gaz ta'minotini to'xtatadigan sug'urta bilan jihozlangan bo'lishi kerak.
Biogaz iste'moli
Maishiy gaz gorelkalari soatiga 0,2 - 0,45 m3, sanoatda esa 1 dan 3 m3 gacha biogaz sarflaydi. Ovqat pishirish uchun zarur bo'lgan biogaz miqdori har kuni ovqat tayyorlash uchun sarflangan vaqtga qarab aniqlanishi mumkin.
19-jadval. Maishiy ehtiyojlar uchun biogaz iste'moli
Biogaz dvigatellari
Biogaz avtomobil dvigatellari uchun yoqilg'i sifatida ishlatilishi mumkin va bu holda uning samaradorligi metan tarkibiga va aralashmalar mavjudligiga bog'liq. Ham karbüratör, ham dizel dvigatellari metan bilan ishlashi mumkin. Biroq, biogaz yuqori oktanli yoqilg'i bo'lganligi sababli, uni dizel dvigatellarida qo'llash samaraliroq.
Dvigatellarni ishlatish uchun katta miqdordagi biogaz talab qilinadi va ichki yonuv dvigatellarida benzin va metan bilan ishlashga imkon beradigan qo'shimcha qurilmalar o'rnatilishi kerak.
37-rasm. Qishloqdagi gaz generatori. Petrovka
Surat: Vedenev A.G., "Suyuqlik" PF
Gaz-elektr generatorlari
Tajriba shuni ko'rsatadiki, biogazdan gaz generatorlarida foydalanish iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq, 1 m3 biogaz yoqish esa 1,6 dan 2,3 kVt gacha elektr energiyasi ishlab chiqarish imkonini beradi. Biogazdan bunday foydalanish samaradorligi elektr generatorining motorini sovutish jarayonida hosil bo'lgan issiqlik energiyasidan biogaz qurilmasi reaktorini isitish uchun foydalanish orqali oshiriladi.
Biogazni tozalash
Biogazni ichki yonuv dvigatellari uchun yoqilg'i sifatida ishlatish uchun biogazni suv, vodorod sulfidi va karbonat angidriddan oldindan tozalash kerak.
Namlikni kamaytirish
Biogaz namlik bilan to'yingan. Biogazni namlikdan tozalash uni sovutishdan iborat. Bunga past haroratlarda namlikni kondensatsiya qilish uchun biogazni er osti trubkasi orqali o'tkazish orqali erishiladi. Gaz qayta qizdirilganda undagi namlik sezilarli darajada kamayadi. Biogazning bunday quritilishi, ayniqsa, ishlatiladigan quruq gaz hisoblagichlari uchun foydalidir, chunki ular vaqt o'tishi bilan namlik bilan to'lishi kerak.
Vodorod sulfidining tarkibini kamaytirish
38-rasm. Qishloqda karbonat angidridni ajratish uchun vodorod sulfidi filtri va absorber. Petrovka
Surat: Vedenev A.G., "Suyuqlik" PF
Biogazda suv bilan aralashtirilgan vodorod sulfidi metall korroziyasini keltirib chiqaradigan kislota hosil qiladi. Bu suv isitgichlari va dvigatellarda biogazdan foydalanishda jiddiy cheklovdir.
Vodorod sulfidini biogazdan olib tashlashning eng oddiy va iqtisodiy usuli bu maxsus filtrda quruq tozalashdir. Absorber sifatida temir oksidi va yog'och talaşlari aralashmasidan iborat metall "shimgich" ishlatiladi. 0,035 m3 metall shimgich yordamida biogazdan 3,7 kg oltingugurt olish mumkin. Agar biogazdagi vodorod sulfidining miqdori 0,2% bo'lsa, unda bu hajmdagi metall shimgich bilan taxminan 2500 m3 gazni vodorod sulfididan tozalash mumkin. Shimgichni qayta tiklash uchun uni bir muddat havoda ushlab turish kerak.
Materiallarning minimal narxi, filtrning ishlash qulayligi va absorberning qayta tiklanishi ushbu usulni gaz bakini, kompressorlar va ichki yonuv dvigatellarini biogaz tarkibidagi vodorod sulfidining uzoq vaqt ta'siridan kelib chiqadigan korroziyadan himoya qilishning ishonchli vositasiga aylantiradi. Rux oksidi, shuningdek, vodorod sulfidining samarali absorbentidir va bu modda qo'shimcha afzalliklarga ega: u organik oltingugurt birikmalarini (karbonil, merkaptan va boshqalar) 18 ham o'zlashtiradi.
Karbonat angidrid miqdorining pasayishi
Karbonat angidrid miqdorini kamaytirish murakkab va qimmat jarayondir. Asos sifatida, karbonat angidridni ohak sutiga singdirish orqali ajratish mumkin, ammo bu amaliyot katta hajmdagi ohak hosil qiladi va yuqori hajmli tizimlarda foydalanish uchun mos emas. Karbonat angidridning o'zi turli sohalarda qo'llanilishi mumkin bo'lgan qimmatbaho mahsulotdir.
39-rasm. UAZ biogaz bilan ishlaydi
bilan. Petrovka
Surat: Vedenev A.G., "Suyuqlik" PF
Metandan foydalanish
Kimyogarlarning zamonaviy izlanishlari gaz - metandan, kuyikish (kauchuk sanoati uchun bo‘yoq va xomashyo), atsetilen, formaldegid, metil va etil spirti, metilen, xloroform, benzol va boshqa qimmatli kimyoviy moddalar olish uchun katta imkoniyatlar ochmoqda. yirik biogaz qurilmalari asosidagi mahsulotlar18.
Dvigatellar tomonidan biogaz iste'moli
Bilan. Qirg‘iziston Respublikasi Chuy viloyati Petrovka shahrida “Fermer” uyushmasiga qarashli 150 m3 hajmdagi biogaz qurilmasi 7 ta dehqon xo‘jaligining maishiy ehtiyojlarini, gaz-elektr generatori va 2 ta UAZ va ZIL avtomashinalarining ishlashini biogaz bilan ta’minlamoqda. . Biogazda ishlash uchun dvigatellar maxsus moslamalar, transport vositalariga esa gaz quyish uchun po‘lat ballonlar o‘rnatildi.
Fermer xo'jaliklari uyushmasining dvigatellari tomonidan 1 kVt elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun biogazning o'rtacha iste'moli soatiga 0,6 m3 ni tashkil qiladi.
20-jadval. Qishloqda biogazdan motor yoqilg'isi sifatida foydalanish Petrovka
40-rasm. Qishloqda ortiqcha biogazni yoqish uchun olovli yondirgich. Petrovka
Surat: Vedenev A.G., "Suyuqlik" PF
Biogaz samaradorligi
Biogaz samaradorligi gaz plitalari uchun 55%, ichki yonuv dvigatellari uchun 24%. Biogazdan foydalanishning eng samarali usuli issiqlik va quvvat birikmasidir, bunda 88% samaradorlikka erishish mumkin8. Gaz plitalari, isitish qozonlari, em-xashak bug'lari va issiqxonalarda gaz gorelkalarini ishlatish uchun biogazdan foydalanish Qirg'izistondagi fermer xo'jaliklari uchun biogazdan eng yaxshi foydalanish hisoblanadi.
Ortiqcha biogaz
Zavod tomonidan ishlab chiqarilgan biogaz ortiqcha bo'lsa, uni atmosferaga chiqarmaslik tavsiya etiladi - bu iqlimga salbiy ta'sir ko'rsatishga olib keladi, lekin uni yoqish. Buning uchun gaz taqsimlash tizimiga olov moslamasi o'rnatiladi, u binolardan xavfsiz masofada joylashgan bo'lishi kerak.
Biogazda gaz pistonli agregatlarini ishlatish tajribasi
1.Kirish
Zamonaviy energetikaning vazifasi qazib olinadigan yoqilg'i resurslarini tejash va atrof-muhitni muhofaza qilishda ishonchli va uzoq muddatli energiya ta'minotini ta'minlashdan iborat. Bu esa mavjud energiya resurslaridan foydalanishga tejamkor yondashish va qayta tiklanadigan manbalarga o‘tishni taqozo etadi. Yevropa Komissiyasi tomonidan o‘tkazilgan tadqiqot shuni ko‘rsatdiki, bu mumkin.
Tadqiqotni o'tkazishda faqat bugungi kunda bozorda mavjud bo'lgan texnologiyalar hisobga olindi va Evropa mamlakatlarida turmush darajasi tenglashtiriladi deb taxmin qilingan. Shunday qilib, 2050 yilga kelib, Evropa mamlakatlari tomonidan iste'mol qilinadigan energiyaning 90% qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalangan holda ishlab chiqarilishi mumkin (1-rasm). Shu bilan birga, elektr energiyasining narxi ikki baravar oshadi, lekin ayni paytda energiya iste'moli ham ikki baravar kamayadi. Energiyaning deyarli uchdan bir qismi biomassadan ishlab chiqariladi.
1-rasm - Evropada energiya iste'moli (Yevropa komissiyasi tadqiqoti)
Biomassa - bu organik mahsulotlar va chiqindilar (shlamlar, don qoldiqlari, yog' va shakar ekinlari), sanoat va maishiy chiqindilar, yog'och, oziq-ovqat sanoati chiqindilari va boshqalar uchun umumiy atama. Quruq biomassa darhol yoqilg'i sifatida ishlatilishi mumkin, boshqa hollarda u bo'lishi mumkin. "hazm qilish", gazlashtirish yoki bug'lanish yo'li bilan biogazga aylanadi (2-rasm).
2-rasm - Biomassadan foydalanish
2. Biogazning hosil bo'lishi
Tabiatda biogaz organik birikmalarning anaerob sharoitda, masalan, botqoqlarda, suv havzalari qirg'oqlarida va ayrim hayvonlarning ovqat hazm qilish yo'llarida parchalanishi natijasida hosil bo'ladi. Shunday qilib, tabiiy jarayonlar fizikasi bizga biogaz olish yo'llarini ko'rsatadi.
Sanoat ishlab chiqarishi biomassani saqlash tanki, hazm bo‘ladigan biogaz reaktori (fermentator) va tozalash tizimiga ega biogaz idishi kabi komponentlarni o‘z ichiga oluvchi kompleks texnologiyani ishlab chiqishni talab qiladi (3-rasm).
3-rasm - Biogazdan foydalangan holda elektr energiyasini ishlab chiqarish
Deyarli barcha organik moddalar fermentatsiya natijasida parchalanadi. Anaerob sharoitda fermentatsiya yoki parchalanish jarayonida ishtirok etadigan mikroorganizmlar asl substratga moslashadi. Fermentatsiya nam muhitda sodir bo'lganligi sababli, biosubstratda taxminan 50% suv bo'lishi kerak. Biologik parchalanish 35 °C dan 40 °C gacha bo'lgan haroratda amalga oshiriladi. Anaerob fermentatsiya jarayonida organik moddalarni yuqori molekulyar birikmalardan suvda eriydigan past molekulyar birikmalarga aylantirishning ko'p bosqichli jarayoni sodir bo'ladi. Bir bosqichda erigan moddalar parchalanib, organik kislotalar, past darajadagi spirt, vodorod, ammiak, vodorod sulfidi va karbonat angidrid hosil qiladi. Boshqa tomondan, bakteriyalar moddalarni sirka va chumoli kislotalarga aylantiradi va metanogenez jarayonida ularni parchalab, metan hosil qiladi.
4 HCOO H → CH 4 + 3 CO 2 + 2 H 2 O
Shu bilan birga, CO 2 tarkibi vodorod bilan kamayadi, buning natijasida metan ham hosil bo'ladi.
CO 2 + 4 H 2 → CH 4 + 2 H 2 O
Suyuq go'ng ko'pincha biogaz ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida ishlatiladi. Gaz hosildorligini oshirish uchun biogaz ishlab chiqarishni bir hil holga keltiradigan kofermentlar qo'shilishi mumkin, ularning hajmi ishlatiladigan substratga bog'liq (1-jadval).
1-jadval - Har xil turdagi biomassalar uchun biogazning chiqishi
| Biogaz uchun xom ashyo |
Biomassa miqdori |
Biogaz miqdori |
| Suyuq go'ng (qoramol) | 1 m 3 |
20 m 3 |
| Suyuq go'ng (cho'chqalar) | 1 m 3 | 30 m 3 |
| qushlarning axlati | 1 m 3 | 40 m 3 |
| kanalizatsiya loylari | 1 m 3 | 5 m 3 |
| Biochiqindilar | 1 tonna |
100 m 3 |
| Chiqindilarni yog'lar | 1 tonna | 650 m3 |
| O't | 1 tonna | 125 m 3 |
3. Biogazning sifati va uni ishlatishga tayyorlash
Biogazning sifati va yoqilg'i gazini tayyorlash ishlatiladigan xom ashyoga va jarayonning tezligiga bog'liq emas. Jadvalda. 2-rasmda har xil turdagi gazlar tarkibini taqqoslash ko'rsatilgan.
2-jadval - yoqilg'i gazlarining taxminiy qiyosiy tarkibi
| Biogaz |
Gaz Chiqindi suvlari |
Axlat gazi poligonlar |
Tabiiy gaz |
||
| CH 4 |
% | 50...75 |
65 | 50 | 88 |
| CO2 |
% | 20...50 | 35 | 27 | — |
| N 2 |
% | 0...5 | — | 23 | 5 |
| Zichlik | kg/nm 3 | 1,2 | 1,158 | 1,274 | 0,798 |
| Kaloriya qiymati qobiliyat |
kVt/Nm 3 | 5,0...7,5 |
6,5 | 4,8 | 10,1 |
| metan raqam |
birliklar | 124...150 |
134 | 136 | 80...90 |
Biogaz tarkibida oltingugurt, ammiak, baʼzan kremniy kabi zararli komponentlar hamda ularning birikmalari boʻlgani uchun undan foydalanish imkoniyatlari cheklangan. Ushbu komponentlar ichki yonish dvigatellarida aşınma va korroziyaga olib kelishi mumkin, shuning uchun ularning gazdagi tarkibi MWM tomonidan belgilangan chegaralardan oshmasligi kerak. Bundan tashqari, chiqindi gazlar 140...150 °C dan past haroratgacha sovutilmasligi kerak, aks holda issiqlik almashtirgichlarda va chiqindi gaz kanallari tizimining pastki qismida kislota kondensati to'planadi.
Yoqilg'i gazidan oltingugurtni olib tashlashning bir necha yo'li mavjud. Biologik tozalash jarayonida fermentatordagi gaz zonasiga havo beriladi. Vodorod sulfidining bakteriyalar tomonidan oksidlanishi natijasida oltingugurt va sulfat ajralib chiqadi, ular suyuq komponentlar bilan chiqariladi. Yana bir usul - kimyoviy yog'ingarchilik. Bunday holda, fermentatordagi eritmaga temir triklorid qo'shiladi. Ushbu usullar oqava suvlarni tozalash inshootlarida o'zini yaxshi isbotladi.
Eng maqbul natijalarga gaz faollashtirilgan uglerod yordamida tozalanganda erishiladi va gazdan nafaqat oltingugurt, balki kremniy ham chiqariladi. Bunda biogaz sifati tabiiy gaz sifatiga mos keladi va oksidlovchi katalitik gaz neytralizatoridan foydalanish chiqindi gazlar chiqindilarini qo‘shimcha ravishda kamaytirish imkonini beradi.
4. Gaz porshenli dvigatellar asosidagi CHP uchun biogazdan foydalanish
MWM GmbH (sobiq Deutz Power Systems) nominal quvvat oralig'ida 400 dan 4300 kVt gacha bo'lgan ozg'in turbo zaryadlangan gaz pistonli bloklarini ishlab chiqaradi (4-rasm). Bu dvigatellar biogaz tarkibidagi tebranishlarga moslashtirilgan va murakkab tarkibli gazlarda ishlash uchun optimallashtirilgan.
4-rasm - MWM GmbH gaz dvigatellarining quvvat diapazoni (sobiq DEUTZ Power Systems)
Baholar ISO 3046 ga mos keladi. Texnik xususiyatlar faqat maʼlumot uchun moʻljallangan va majburiy qiymatlar emas.
MWM GmbH chiqindixona va kanalizatsiya gazida gaz porshenli dvigatellarni ishlatish bo'yicha katta tajribaga ega (birinchi bunday modellar kanalizatsiya gazida deyarli 100 yil oldin ishlay boshlagan) va bu tajribadan modellar assortimentini yanada yaxshilash va ishlab chiqarilgan kogeneratsiya tizimlarining ishonchliligini oshirish uchun foydalanadi. (5-rasm)
5-rasm - Gaz pistonli dvigatellarning rivojlanishi (1988 - 2002 yillar uchun)
Bu holatda asosiy vazifa dvigatellarni gaz tarkibidagi zararli moddalar ta'siriga nisbatan chidamliroq qilishdir. Turli xil aralashmalar vosita qismlariga, birinchi navbatda, rulmanlarga salbiy ta'sir ko'rsatadigan kislotalarni hosil qiladi. Bunday salbiy ta'sirni, bir tomondan, ish rejimini optimallashtirish va rulman ishlab chiqarish texnologiyasidagi o'zgarishlar, ikkinchidan, yo'q qilish mumkin.
Agar jihoz 95°C atrofida (dvigatelga kirish) moylash moyining harorati bilan ishlasa va tez-tez to'xtab qolishi va ishga tushishiga yo'l qo'yilmasa, sovutish bosqichida karterda kondensatsiya tufayli kislota hosil bo'lish xavfi kamayishi mumkin. Yuqoridagilar bilan bog'liq holda, iloji boricha, vosita to'xtamasdan ishlashi kerak. Gaz omborida gazning etarli hajmda to'planishi gaz dvigatelining uzluksiz ishlashi uchun zarur bo'lgan yoqilg'ining uzluksiz ta'minlanishini ta'minlaydi.
Biogaz dvigatellarini ishlatishda to'plangan tajriba shuni ko'rsatdiki, podshipniklar uchun maxsus materiallardan foydalanish kerak. Dvigatel samaradorligi va ish bosimi ortib borayotganligi sababli, yuk ko'rsatkichlari yuqori bo'lgan podshipniklar kerak bo'ladi. Qoplangan rulmanlar hozirda barcha ishonchlilik talablarini qondirish uchun keng qo'llaniladi. Uzluksiz qattiq yuzasi tufayli ular an'anaviy yivli rulmanlarga qaraganda agressiv gaz va moylash moyiga nisbatan ancha chidamli (6-rasm).
5-rasm - Eng yuqori plyonka bosimini taqqoslash
Soqol moyining sifati dvigatelning ishlash muddati va aşınmasına sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Shuning uchun, ish paytida, faqat gaz dvigateli ishlab chiqaruvchisi ushbu turdagi gaz uchun tasdiqlangan moy markalaridan foydalanish kerak. Yog 'almashtirish oraliqlari neft sifatini tahlil qilish natijalariga ko'ra elektr stantsiyasi ishga tushirilganda aniqlanadi. Dvigatelning ishlashi davomida moylash moyining sifati doimiy ravishda nazorat qilinadi, shundan so'ng uni almashtirish to'g'risida qaror qabul qilinadi. Birinchi neft tahlili yoqilg'i gazining turidan qat'i nazar, 100 soat ishlagandan so'ng amalga oshiriladi. Vanalar uchun texnik xizmat ko'rsatish intervallari xuddi shu tarzda aniqlanadi.
Yog 'moylarini almashtirish oralig'ini uzaytirish uchun dvigatellarning asosiy ramkasidagi moy miqdorini oshirish kerak. Shu maqsadda MWM o'z mijozlariga dvigatel ramkasida yog 'miqdori ko'paygan birliklarni taklif qiladi. Yog 'moylash pallasiga doimiy ravishda tayanch ramkasi orqali diagonal ravishda o'tib turadi (10-rasm):
6-rasm - Soqol yog'i bilan ta'minlash
Dvigatellarning o'ziga xos dizayn xususiyatlaridan tashqari, biogaz qurilmalarining xavfsiz va ishonchli ishlashini ta'minlashda TEM (Total Electronic Management by MWM) boshqaruv va boshqaruv tizimi muhim rol o'ynaydi. U barcha ish sharoitlarini, haroratni, bosimni va hokazolarni aniqlaydi va olingan ma'lumotlarga asoslanib, belgilangan emissiya chegaralaridan oshmagan holda, maksimal samaradorlik bilan dvigatelning optimal quvvatini o'rnatadi. TEM tizimida stansiyaning ish parametrlaridagi o‘zgarishlarning analitik grafiklarini tuzish imkoniyati mavjud – bu ishdagi qoidabuzarliklarni o‘z vaqtida aniqlash va ularga tezkorlik bilan javob qaytarish imkonini beradi.
Kompaniya biogazda ishlaydigan to'liq elektr stansiyalarini yetkazib beradi. Ular gaz piston bloki, chiqindi issiqlik qozoni, susturucu, katalitik gaz konvertorlari, faollashtirilgan uglerod gazini tozalash tizimi va kerak bo'lganda qo'shimcha chiqindi gazni tozalash tizimini o'z ichiga oladi. (7-rasm).
7-rasm - Mini CHP sxemasiga misol ( kattalashtirish uchun rasm ustiga bosing)
Shaklda. 8-rasmda biogaz qurilmalari uchun maxsus investitsiyalar va o'rtacha texnik xizmat ko'rsatish xarajatlari ko'rsatilgan. Ma'lumotlar TBG 616 va TBG 620 seriyali bloklarining ishlash tajribasini umumlashtiradi, u gaz dvigateli, sovutish suvi va chiqindi gaz issiqlik almashinuvchilari, susturucular va tarqatish qurilmasi, shu jumladan o'rnatish va quvurlarni o'rnatish xarajatlarini o'z ichiga oladi. 2005 yildan beri TBG seriyali bloklari mos ravishda TCG 2016 C va TCG 2020 seriyalariga yangilandi.
8-rasm - Kapital qo'yilmalar va texnik xizmat ko'rsatish xarajatlari
2009 yilda TCG 2020 seriyasining navbatdagi modernizatsiyasidan so'ng, TCG 2020 V20 kogeneratsiya bloki uchun 43,7% ga teng elektr samaradorligiga erishish va 12 va 16 silindrli elektr quvvatini oshirish mumkin edi. gaz dvigatellari mos ravishda 1200 va 1560 kVtgacha. Jiddiy modernizatsiya TCG 2016 V08 qurilmasiga ham ta'sir ko'rsatdi. Ushbu agregatning elektr quvvati 400 kVt ga, elektr samaradorligi esa 42,2 foizga oshdi. Bundan tashqari, tabiiy gaz va biogazdan foydalanganda elektr samaradorligi va chiqish quvvati bir xil.
5. Energiya ishlab chiqarish uchun turli xil xom ashyolardan amaliy foydalanish
Shaharda Brandenburg(Germaniya) oziq-ovqat va maishiy chiqindilardan biogaz ishlab chiqaradigan elektr stantsiyasini o'rnatdi (1-rasm). Har yili taxminan 86 ming tonna biochiqindi utilizatsiya qilinadi.
1-rasm - Altenodagi biogaz zavodi
Biogaz olish jarayoni ma'lum bir ketma-ketlikda amalga oshiriladi. Bir marta foydalanilmaydigan komponentlar olib tashlanganidan so'ng, biochiqindi eziladi va aralashtiriladi, hosil bo'lgan massa patogen organizmlarni o'ldirish uchun 70 ° C ga qadar isitiladi. Keyin chiqindilar har birida 3300 m3 biomassa bo'lgan ikkita fermentatorga yuboriladi. Mikroorganizmlar biomassani (taxminan 20 kun ichida) parchalaydi, natijada biogaz va suyuqlikning qoldiq miqdori hosil bo'ladi, keyinchalik u siqib chiqariladi va quruq qoldiq yana kompost sifatida biologik qayta ishlanadi.
Deutz Power Systems kompaniyasi tomonidan ishlab chiqarilgan TBG 616 V16K rusumli ikkita gaz porshenli dvigateli biogazda ishlaydi, ularning har birining elektr quvvati 626 kVt, issiqlik quvvati 834 kVt. Ishlab chiqarilgan elektr energiyasi elektr tarmog'iga yuboriladi va issiqlik gaz ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Zararli moddalarning emissiya darajasi Germaniya TA-Luft standartida belgilangan chegara qiymatlaridan past.
Shuningdek, biogaz qurilmasi ham ishlaydi Eichigte Agrofarm 2000 GmbH chorvachilik fermasida. Kompaniya Eychigt/Vogtlandda 2200 gektar haydaladigan yer va 1100 gektar yaylovni dehqonchilik qiladi. Madaniy ekinlar hosilining bir qismi 1550 bosh sigir uchun ozuqa sifatida ishlatiladi, undan yiliga 10 650 000 kg sut olinadi. Shu bilan birga, har kuni 110 dan 120 m 3 gacha suyuq go'ng hosil bo'ladi - u fermentatorda "fermentlanadi", buning natijasida 4000 ... 4400 m 3 biogaz ishlab chiqariladi. Go'ngga ozuqa qoldiqlari (kuniga 4 t gacha) qo'shiladi, buning natijasida gaz ishlab chiqarish 20% ga oshadi.
Mini-CHP konteynerga o'rnatilgan (2-rasm), haydovchi sifatida TBG 616 V16 K dvigateli ishlatiladi, uning elektr quvvati 459 kVt, issiqlik quvvati 225 kVt. Elektr tarmog'iga elektr energiyasi etkazib beriladi, issiqlik esa xalq xo'jaligi ehtiyojlari uchun ishlatiladi. Suyuq go'ng biogaz uchun xom ashyo sifatida ishlatiladi.
2-rasm - MWM kogeneratsiya bloki (sobiq DEUTZ Power Systems) TBG 616 V16 dvigatelli konteyner versiyasida
Biomassani qayta ishlash aylanishi amalda chiqindisizdir. Anaerob "hazm qilish" jarayonida hosil bo'lgan qoldiqlar hidsiz bo'lib, yil davomida dalalarda o'g'it sifatida ishlatilishi mumkin.
xulosalar
- Qishloq xo‘jaligi chiqindilaridan bioyoqilg‘i sifatida foydalanish qishloq xo‘jaligi ishlab chiqarishining yopiq siklini amalga oshirish imkonini beradi. Anaerob hazm qilish qoldiqlari hidsiz va o'g'it sifatida dalalarga olib ketilishi mumkin. Ushbu turdagi o'g'itlar tuproqni yoki er osti suvlarini ifloslantirmasdan darhol o'simliklar tomonidan so'riladi.
- Muntazam energetika inqirozlari nuqtai nazaridan biogazdan energiya ishlab chiqarish istiqbolli qayta tiklanadigan energiya manbai hisoblanadi. Biogaz qurilmalari o'simliklar tomonidan saqlanadigan quyosh energiyasini biodegradatsiya jarayoni orqali biogazga aylantiradi. Bu jarayon CO 2 balansi nuqtai nazaridan neytraldir, chunki atmosferaga faqat fotosintez paytida o'simliklar tomonidan so'rilgan karbonat angidrid miqdori chiqariladi.
- Biogaz qurilmalarida elektr va issiqlik energiyasini ishlab chiqarish insoniyatga qazib olinadigan yoqilg'ining cheklangan zaxiralaridan mustaqil bo'lishga yordam beradigan, shuningdek, atrof-muhitni muhofaza qiladigan istiqbolli texnologiyadir.
- MWM GmbH o'z mijozlariga zamonaviy, xavfsiz va ishonchli gaz dvigatellariga asoslangan energiya va issiqlik ishlab chiqarish tizimlarini taklif etadi.
Asl maqola uchun chop etilgan: GAZ Dvigatellari VI Xalqaro ilmiy konferentsiya 2003, Polshada, 2003 yil 02-06 iyun