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沼气发电效率提升方案和途径简要分析

浏览次数:1226发布日期:2022-12-08

养殖场粪污厌氧消化过程中会产生大量的沼气主要气体组分是:甲烷、二氧化碳,将沼气进行收集、净化后送入沼气发电机组。经防爆电磁阀和调压阀后进入机组气缸,由火花塞点火,混合气体燃烧作功,带动发电机发电。所发电力经变压器升压后并入城市电网,做功后的废气经余热锅炉回收热能降温后排出。

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沼气发电机组,它的两个主要部件就是发动机和电机。实际运行过程当中,发动机的问题相对来说多一些。主要问题就是:比如不好启动,转速不稳,功率加不足,气门损坏,甚至气门掉到缸体里,打烂缸体。活塞融化,甚至炸缸,这些严重问题。造成这些问题的主要原因,主要是两点。一耐腐蚀,二耐负荷。首先我们说耐腐蚀,因为沼气里边有硫化氢和水,还有粉尘。尤其硫化氢进入钢体里,和机油混合会产生硫酸,对我们发动机内部的一些铜制品腐蚀的比较快。所以说要求我们对发动机内部的一些铜制品,比如铜头,铜轴,铜套进行升级改造,进行耐腐蚀处理。包括沼气净化,脱硫、脱水,滤尘,这些一定要做好。包括后期的这些维护运营保养,及时更换脱硫剂,及时更换机油,脱水,及时排水。这些必须都做到位

下面我们来说耐负荷。耐负荷又分两种,机械负荷热负荷,我们理解的主要是机械负荷。比如你家里的功率电流,这个不存在太大问题,只要你是正规的品牌发动机,因为它是经过柴油机,升级改造的,本身功率就比柴油发动机下降了很多。所以说他的压力和疲劳这些问题不大,主要是热负荷。燃料在发动机内部钢铁里燃烧,也就是火在铁里燃烧,缸温和排温很重要。要想缸温低,排温低,就需要空燃比达到一个非常精确的控制所谓的空燃比呢,就是空气和燃气的比例,控制的要非常好,如果控制不好,比如有一部分燃料没有燃烧完,会产生外燃,产生外燃之后就会对排气门缸盖,甚至增压器烧坏。而且缸门温度也会增高,甚至融化活塞,烧坏气孔。综上所述:选择进行沼气发电前,不对沼气气质进行合理的把控,将导致发电机组无法正常运行,造成较大的经济损失。

那么如何通过对沼气气质把控从而有效解决发电机组利用问题呢?有什么有效方法呢?

针对发动机对沼气的要求,在沼气发动机前安装监测及处理系统以解决气源侧与用气侧的矛盾是目前解决沼气发电机组利用问题的有效方法,主要表现在以下两个方面:

第一、降低气体的相对湿度水分的脱除,考虑到具体的情况,简单分为凝结水的脱除以及未凝结水脱除两大部分,前者可以采用汽水分离器来实现,后者的实现较为复杂,目前主要有下面几种方式:一:低温除湿:通过制冷设备降低气体的温度,使得其中的水蒸气凝结,然后排除系统;二:吸附:采用对水有较强吸附作用的吸附剂,将气体中的水分析出;三:膜过滤:采用特殊结构的膜材料,在特定的条件下将水从气体中分出。第二、降低气体杂质成分含量气体中的杂质是比较复杂的成分,由于是针对发动机的利用,所以对杂质的判断主要以发动机的要求为准,在这里我们重点讲:硫的去除以硫化氢为主的硫化物的去除主要有物理、化学以及生物三种方式。其中物理方法主要指物理吸附脱硫,这种方式操作简便,但往往需要占地较大的设备,而且吸附剂需要再生。化学方式指以化学反应的方式将硫固化下来,目前有干法及湿法,其差别主要是反应物的物理形态是固体还是液体的差别。生物法脱硫是目前比较新兴的一种方式,其主要原理是在反应罐中培养出合适的菌种,这些菌种以硫化物为养料,将其中的硫固定下来。对于硫含量不高的气体,采用物理吸附或者干法脱硫一般比较经济实用,而且操作简便。

第二、那么除了水分及硫化物以外影响发电机组效率的因素还有什么呢?

沼气压力沼气发电机组在距离机组燃气支管钱一米处的沼气压力不低于三千帕,当供气压力低于三千帕时,应配置气体增压设备;当供气压力超过五千帕时,则需要增加合适的减压阀。在沼气发电机组运行时,发动机允许的沼气压力波动一般要小于每秒零点四千帕

如何才能随时解沼气成分及脱硫前后气体组分的变化,判断设备运行的可靠性呢?

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那么如何实现对脱硫前后气体组分的实时监测呢?由郑州立创光电技术有限公司采用核心技术自主研发的激光气体在线监测装置LGDS-2000可以实现,该产品采用激光传感原理测量沼气中甲烷气体,具有无交叉干扰、无零点漂移,测试准确快速,长期使用不需要校准的特点;采用多级预处理系统、模块化设计方便后期拆除维护;自带油水过滤器及采用自动排水功能结构有效过滤杂质和水汽,无需人工定期进行排水操作,省事省力方便 ,有效延长设备使用寿命;PLC控制输出,可实现多种功能集成,可以实现与物联网大数据连接方便集团客户在厌氧发酵过程及时对沼气工程各个工艺中:甲烷、二氧化碳、硫化氢、氧气等组分含量进行监测,为客户工艺调节、优化、控制提供依据,提高产气量。脱硫和脱碳工艺段进行在线监测,可以为沼气提纯和沼气发电稳定可靠运行提供有效数据支撑,保证发电机组的稳定可靠运行,避免硫化物和水分对发电机组的器件造成损坏,从而提升发电效率,增加发电量,给客户增加效益。

便携式沼气分析仪HIGS1000和激光气体在线监测装置LGDS-2000可广泛应用于养殖沼气发电、垃圾填埋气发电、餐厨厨余处理、生物天然气提纯、煤层气发电、废水沼气发电等领域!


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