Вся електронна бібліотека >>>

 Альтернативна енергетика. Паливо >>

 

Енергетика. Газоподібне паливо

Біогаз


Розділ: Побут. Господарство. Будівництво. Техніка

 

Частина II. ВИКОРИСТАННЯ БІОГАЗУ

 

 

7. Використання біогазу

7.2. Об'єднана вироблення теплової та механічної енергії

 

Тут мова йде про одночасному використанні механічної енергії (наприклад, валу турбіни або двигуни) і виникаючої при її виробництві теплової енергії (отбросной теплоти), наприклад, при вироблення електроенергії на електростанціях утилізації теплоти для отбросней опалювальних цілей. У промисловості цей принцип використовується все більше і більше широко, щоб таким чином підвищити ККД перетворення первинної енергії.

У зв'язку з використанням біогазу виникають можливості об'єднаної вироблення теплової та механічної енергії там, де біогаз застосовується для приводу газових двигунів. Двигуни використовують ефективно в середньому близько 30% енергії палива, наприклад, для приводу вентиляторів, теплових насосів, генераторів (виробництво електроенергії). Щонайменше близько 70% отбросной теплоти, що виділяється в систему охолодження, у вигляді випромінювання та з газоподібними продуктами згорання, можна знову використовувати різних корисних цілях.

Відносно просте поєднання вироблення різних видів енергії можливо в установках, що складаються з газових двигунів та вентиляторів. Таке поєднання застосовується для різних сільськогосподарських сушарок. При дуже невеликих втрати на випромінювання (приблизно 10%) інша частина отбросной теплоти (60 % енергії палива) може бути використана для підігріву повітряного потоку - до нього можна домішувати повітря, що охолоджує двигун, і відпрацьовані гази. Вже в наші дні експлуатуються сушарки, які використовують скраплений газ для безпосереднього підігріву повітря без теплообмінників. Згідно з результатами новітніх досліджень і даними попередніх експериментів при використанні для безпосереднього підігріву повітря котельного палива оцінюється нижче, ніж газ, можна не побоюватися шкідливих впливів на об'єкт сушіння за умови, що будуть вжиті відповідні запобіжні заходи.

 

 

Ці можливості не дуже великі навіть при великій подачі повітря, але вони відповідають звичайним для сушіння сіна значень температури 3...4°С. Слід зазначити, що таким способом біогаз можна використовувати лише протягом короткого відрізка часу (визначається сезонністю), правда, з дуже високим ККД. Питання про можливість використання газового теплового насоса, який міг би знайти собі застосування в зимовий період для опалення жител, потребує більш детальному дослідженні.

Об'єднана вироблення теплової та механічної енергії при використання теплових насосів

Принцип дії теплового насоса відомий дуже давно. Він не виробляє тепло, але піднімає міститься в повітрі, воді та грунті теплоту, а також різні форми отбросной теплоти на більш високий температурний рівень, так що її можна використовувати знову. Для приводу теплового насоса необхідна механічна (компресійний тепловий насос) або теплова (абсорбційний тепловий насос) енергія. В обох випадках можна використовувати біогаз.

Пристрою і застосування теплового насоса присвячені численні роботи. Принципово можливі способи його застосування в сільському господарстві детально досліджено Ортом. Застосування теплового насоса тим доцільніше, чим вище коефіцієнт трансформації е. Останній залежить від різниці температур попереднього нагріву (конденсатор) і навколишнього середовища (випарник), зменшуючись зі збільшенням цієї різниці, а також від конкретної системи теплового насоса.

Привід теплового насоса газовим двигуном завдяки можливості об'єднаної вироблення теплової та механічної енергії, тобто максимальної утилізації високотемпературної отбросной теплоти двигуна, наприклад загалом або роздільному циклі гарячої води, забезпечує значно краще використання первинної енергії, ніж у звичайному опалювальному котлі або электротепловом насосі. Максимально можлива величина використання первинної енергії залежить від досягнутого коефіцієнта трансформації. Бейер наводить для теплового насоса, що працює за схемою передачі тепла «повітря-вода», такі значення корисно використаної теплової енергії.

Газокомпрессионный тепловий насос при об'єднаної вироблення теплової та механічної енергії дає найбільшу економію первинної енергії. Порівняно з электротепловым насосом він володіє наступними основними перевагами:

- додаткове отримання теплоти, складовою

приблизно 58% від теплоти двигуна;

- можливість конденсації при більш низьких темпера-

тури і, як наслідок, більш високі коефіцієнти трансформації завдяки використанню отбросной теплоти;

- можливість економічної роботи без додаткового підігріву при зовнішній температурі повітря нижче 0°С;

- для отримання того ж кількості корисно використовуваної теплоти потрібно менш потужний тепловий насос (як правило, на 30 ...50%);

- при роботі зі звичайним безпечним холодоагентом R 22 можна досягти температури гарячої води 55°С, що придатне тільки для панельного опалення підлог. При використанні теплоти двигуна цю температуру можна підняти до 90°С, що дозволяє застосовувати звичайні радіатори;

- плавне регулювання потужності шляхом зміни частоти обертання валу двигуна в інтервалі 900... 1500 хв-1. Додаткове регулювання можливо шляхом зміни відкриття клапанів компресора, в результаті чого можна плавно регулювати потужність від 100 до 15%. Електротеплової насос можна регулювати тільки ступінчастим перемиканням, так як електродвигуни з плавним регулюванням частоти обертання (наприклад, двигуни з фазним ротором) значно дорожче і викликають додаткові труднощі при під'єднуванні. Незважаючи на велику економію первинної енергії, газокомпрессионный тепловий насос може конкурувати з іншими опалювальними системами лише тоді, коли забезпечується як його рентабельність, так і надійність в експлуатації. На рентабельність суттєво впливає співвідношення вартостей енергії (наприклад, електроенергії, котельного палива), а також початкові витрати. При можливе в майбутньому переходу на серійний випуск цього теплового насоса слід очікувати додаткового зниження витрат. При теоретичному розрахунку витрат для потреби в енергії 20 кВт найбільш сприятливим представляється варіант з газовим тепловим насосом. Кілька відлякують від нього, можливо, досить високі початкові витрати.

Газокомпрессионные теплові насоси з потужністю привода 30 кВт і відповідно тепловою потужністю 450 ...650 МДж/год (125... 175 кВт) з доопрацьованими конструктивно двигунами вже серійно випускаються промисловістю: перші установки надійшли в експлуатацію. Повні річні витрати на ці установки будуть менше, ніж на звичайні опалювальні агрегати (Байер). Досвід показує, що надійшли в експлуатацію в ФРН газові двигуни володіють високою надійністю. Для деяких з них фірми-виробники дають гарантії на кілька років. Витрата біогазу при роботі на повній потужності повинен складати близько 20 м3/год.

В принципі газокомпрессионные теплові насоси теплової потужністю понад 175 кВт (потужність приводу 30 кВт відповідає 150 тис. ккал/год) за нинішнього рівня техніки можна конструювати із звичайних компонентів. Установки теплової потужністю до 4000 кВт (потужність приводу 700 кВт) вже знаходяться в експлуатації. Проте необхідні нові конструктивні розробки, якщо передбачається використовувати для опалення одноквартирних будинків невеликі газові теплові насоси, які повинні бути прості в експлуатації, як традиційні системи опалення, а по рентабельності перевершувати їх. В цьому плані поки що відсутні задовільні технічні рішення (наприклад, по таким параметрам, як безшумність роботи, відсутність вібрацій, компактність, просте регулювання, легкість в обслуговуванні, надійність в експлуатації). В даний час фірми Рургаз, Ауді НСУ і Фольксваген при підтримки уряду ФРН ведуть спільну роботу по вирішенню цих проблем, і можна очікувати, що в недалекому майбутньому їм вдасться знайти відповіді на поставлені питання. Фірма Рургаз експлуатує газові теплові насоси (повітря-вода) на серійних легкових автомобілях (Поло, Пасат), де наприклад, два циліндра використовуються для приводу і два - в якості компресорів. Саме у сільському господарстві ці газові теплові насоси малої потужності могли б знайти собі застосування. Можливе також використання газового теплового насоса в системі рециркуляції повітря сушарок для зерна і сіна. Звичайні зернові сушарки порційного і безперервної дії мають продуктивність 1...2 т/год при встановленої теплової потужності 80... 160 кВт. При гарній завантаження їх можна використовувати протягом 800 год за літній сезон.

Об'єднана вироблення теплової та механічної енергії при виробництво електроенергії

При виробництві електроенергії з біогазу в електричної струм перетвориться лише близько 30% його енергоресурсу, а інша частина являє собою отбросную теплоту. 55...60% цього ресурсу теоретично можна також використовувати з допомогою теплообмінника і котла-утилізатора, звичайно, з відповідними технічними і фінансовими витратами. Середні значення фінансових витрат поки що назвати не можна. В таблиці 13 наведені значення корисно використаної теплоти, яку можна додатково отримати при експлуатації електрогенераторів відповідної потужності. Цю теплоту можна буде використовувати в сільськогосподарському виробництві для наступних цілей:

- підігріву води для побутових потреб та утримання худоби;

- опалення житлових приміщень;

- підігріву повітря для сушарок (див. Об'єднане отримання теплової та механічної енергії в установках для приводу вентиляторів) або створення потрібного мікроклімату в тваринницьких приміщеннях;

- для створення необхідної температури бродіння в бногазовых реакторах;

- опалення теплиць.

Як правило, поголів'я худоби протягом року залишається постійним, тому можна розраховувати на постійне кількість одержуваних з біогазу електроенергії і додаткової теплоти. Однак проблема завжди полягає в тому, щоб раціонально і рівномірно використовувати як електроенергію, так і теплоту, причому тим більше, чим менше установка. Навіть невелика кількість неутилизированной енергії здорожує вартість одиниці корисно використаної енергії. У кожному конкретному випадку підприємство повинно мати діаграму передбачуваного виходу біогазу по місяцях року і відповідний розподіл потреб в електроенергії і теплоти, на. базі яких складаються рекомендації з утилізації одержуваних протягом планованого періоду надлишків енергії або покритті виникають за цей же час додаткових потреб у ній.

Фірма Фіат розробила на базі двигуна «Фіат-27» працює на природному газі або біогазі компактну установку теплосиловую «Тотем» [138], яка виробляє електроенергію (змінний струм напругою 380 В, 15 кВт) та гарячу воду (145МДж/год, або 35 тис. ккал/год). Годинна потреба її в біогазі становить близько 10 м3, що відповідає витратам в 0,113 дол. Ті ж самі електроенергія і теплота, отримані перша від енергопостачальної організації, друга - з системи з опалювальним котлом, коштували б 0,2 дол. Різниця в цих цифрах і відповідає економії енергії.

На малюнку 30 представлена схема енергетичного балансу цієї компактної установки, яка має хороші шанси на використання в сільському господарстві.

 

 

До змісту: Біогаз

 

Дивіться також:

 

Біогаз. Біоконверсія сонячної енергії. Способи отримання енергії ...

Інший спосіб виробництва енергії з біомаси складається в одержанні біогазу.путем анаеробного переброджування. Такий газ являє собою суміш з 65% ...
bibliograph.com.ua/alterEnergy/27.htm

 

 ТЕПЛОВІ УСТАНОВКИ НА БІОПАЛИВІ. Біопаливо. Біогаз

Біогаз також може бути отриманий при анаеробному зброджуванні біомаси, тобто в процесі її окислення без присутності повітря. Для отримання біогазу (суміші СШ і ...
www.bibliograph.com.ua/spravochnik-144-3/170.htm

 

 Гібридні станції. Біогаз. Біоконверсія сонячної ...

Гібридні сонячні станції. Розгляд основних методів перетворення сонячної енергії показує, ...
bibliograph.com.ua/alterEnergy/28.htm

 

 Біогаз. Біоконверсія ...

Сонячні печі. В принципі, використовуючи досить великі концентратори, можна отримати в їх фокусі...
bibliograph.com.ua/alterEnergy/29.htm

 

 Джерела енергії

Біогаз (біохімічний газ) утворюється при бродінні рослинних і тваринних відходів... Біогаз являє собою суміш метану і вуглекислого газу. ...
www.bibliograph.com.ua/spravochnik-28/37 .htm

 

 АНАЕРОБНА СТАБІЛІЗАЦІЯ ОПАДІВ, метанове зброджування

Утворюється біогаз, що має теплотворну здатність близько 21000 кДж/м3 (5000 ккал/м )...
www.bibliograph.com.ua/spravochnik-144-inzhenernoe-oborudovanie/32.htm

 

 Інженерне обладнання

газоподібне паливо - природний газ, біогаз, попутний газ. Штучне паливо; ...
www.bibliograph.com.ua/spravochnik-23/17 .htm

 

 НОВА ЗЕЛАНДІЯ

13% - гідроелектростанції; на частку інших джерел (вітер, біогаз тощо) припадає 5%. ...
www.bibliograph.com.ua/rGeo/31.htm

 

 «МІСТ» у ПОЛІ

У результаті вийдуть, по-перше, повноцінне органічне добриво і, по-друге, біогаз, який піде на опалення комплексу. ...
bibliograph.com.ua/evrika/7-12 .htm

 

 МЕТАТЕНК. Метантенки служать для забезпечення властивостей стабільності ...

Виділення газу (біогазу) є супутнім процесом, що сприяє зниженню...
www.bibliograph.com.ua/spravochnik-137-oborudovanie/62.htm

 

 Альтернативна енергетика. Сонячні батареї, вітрогенератори. Азаров

Альтернативна енергетика. (аномальні джерела "вільної енергії"). Микрокондиционер Азарова. Хочете отримати рукотворний смерч? ...
www.bibliograph.com.ua/2alterEnerg.htm

 

 Альтернативна енергетика. Нетрадиційні поновлювані джерела ...

Книга присвячена важливій і актуальній проблемі - проблемі більш розумного і ефективного використання людиною природних енергетичних багатств. ...
www.bibliograph.com.ua/alterEnergy/index.htm

 

 Проблеми енергетики. Альтернативна енергетика

Прогнози щодо тенденцій розвитку енергетики говорять про те, що частка сонячної енергетики в різних її формах буде безперервно зростати. ...
bibliograph.com.ua/alterEnergy/2.htm