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沼氣發(fā)電機(jī)組三牛沼氣增壓風(fēng)機(jī)選型注意事項(xiàng)及發(fā)電量、發(fā)電裝機(jī)容量計(jì)算方法
摘要： 沼氣發(fā)電機(jī)組沼氣增壓風(fēng)機(jī)選型注意事項(xiàng)及發(fā)電量、發(fā)電裝機(jī)容量計(jì)算方法
沼氣發(fā)電機(jī)組選型注意事項(xiàng)及發(fā)電量、發(fā)電裝機(jī)容量計(jì)算方法一、發(fā)電機(jī)組的氣質(zhì)要求
“在沼氣發(fā)電過程中，沼氣發(fā)電機(jī)組對(duì)沼氣的成分、溫度、壓力、用量特別敏感，發(fā)電機(jī)組要求進(jìn)氣系統(tǒng)必須保持空燃比的恒定和適度，避免空燃比過大，引起熄火；也要避免空燃比過小，引起溫度高及爆震?？杖急仁怯绊懻託獍l(fā)電機(jī)燃燒性能的重要因素之一，而沼氣溫度、壓力、成分的變化都會(huì)影響空燃比，因此，在選擇進(jìn)行沼氣發(fā)電前，不對(duì)沼氣氣質(zhì)進(jìn)行合理的把控，將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組無法正常運(yùn)行，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。
1、沼氣質(zhì)量
“
利用沼氣發(fā)電，首先要滿足沼氣發(fā)電機(jī)組對(duì)沼氣質(zhì)量的要求，《中大功率沼氣發(fā)電機(jī)組》(GBT29488-2003)、《沼氣電站技術(shù)規(guī)范》(NY/T1704-2009)對(duì)沼氣質(zhì)量的要求如下。
”
1) 沼氣低位發(fā)熱值≥14MJ/Nm3，相當(dāng)于沼氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)不小于30%。沼氣中甲烷在30s內(nèi)的體積分?jǐn)?shù)變化率不應(yīng)超過2%，機(jī)組連續(xù)運(yùn)行期間沼氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)變化率不超過5%。
2) 沼氣溫度不高于50℃。
3) 沼氣發(fā)電機(jī)組對(duì)沼氣成分的具體要求如下表。
?
甲烷
硫化氫
氟氯化物
氨
粉塵
水
%
mg/Nm3
粒度≤5μm
含量≤30mg/Nm3
無液體成分
濕度≤80%
30~50
≤200
≤100
≤20
50~60
≤250
≤125
≤25
≥60
≤300
≤150
≤30
注：沼氣體積的標(biāo)準(zhǔn)參比條件是101.3kPa，20℃；按照沼氣中所含硫成分全部轉(zhuǎn)化為硫化氫計(jì)算。
01
H2S對(duì)發(fā)電機(jī)組的影響
沼氣發(fā)電時(shí)沼氣中的H2S會(huì)對(duì)沼氣發(fā)電機(jī)組的進(jìn)氣管道、沼氣增壓風(fēng)機(jī)、中冷器、火花塞、氣缸套、排氣管和消音器等造成嚴(yán)重腐蝕，從而影響機(jī)組壽命，所以沼氣在進(jìn)入發(fā)電機(jī)組之前必須進(jìn)行沼氣預(yù)處理，將H2S降到機(jī)組允許的范圍內(nèi)才能保證機(jī)組的可靠運(yùn)行。
02
水分對(duì)發(fā)電機(jī)組的影響
沼氣發(fā)電過程中，沼氣水分含量過大，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的進(jìn)氣壓力損耗過大，嚴(yán)重情況下，會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)功率波動(dòng)、敲缸、停機(jī)等問題，嚴(yán)重地影響其使用壽命。其具體表現(xiàn)為：
(a)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火困難；
(b)降低燃燒室溫度，降低內(nèi)燃機(jī)效率；
(c)水蒸氣等無功氣體的存在，會(huì)增壓和增大功耗；
(d)水蒸氣與其他酸性物質(zhì)化合產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生腐蝕，縮短使用壽命，降低可靠性。
03
粉塵對(duì)發(fā)電機(jī)組的影響
粉塵是發(fā)動(dòng)機(jī)明確限制的雜質(zhì)，它主要影響在于：
(a)堵塞管路，流通不暢，加大壓損，增加運(yùn)行費(fèi)用；
(b)增大機(jī)械磨損，降低設(shè)備使用壽命。
2、沼氣壓力
沼氣發(fā)電機(jī)組在距離機(jī)組燃?xì)庵Ч苠X1m處的沼氣壓力不低于3kPa，當(dāng)供氣壓力低于3kPa時(shí)，應(yīng)配置氣體增壓設(shè)備；當(dāng)供氣壓力超過5kPa時(shí)，則需要增加合適的減壓閥。在沼氣發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)允許的沼氣壓力波動(dòng)一般要小于0.4kPa/s。
3、沼氣用量
沼氣發(fā)電機(jī)組的沼氣用量應(yīng)根據(jù)發(fā)電機(jī)組的效率和負(fù)荷確定，發(fā)電時(shí)沼氣的供氣量應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定。增壓風(fēng)機(jī)應(yīng)選用三牛羅茨風(fēng)機(jī)，在計(jì)算沼氣使用量時(shí)，應(yīng)小于沼氣發(fā)電機(jī)額定功率耗氣量的1.2倍。供氣系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有調(diào)節(jié)用氣的設(shè)施和氣體計(jì)量儀表。沼氣發(fā)電機(jī)組連續(xù)運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)氣裝置容量應(yīng)按照運(yùn)行機(jī)組總額定功率大于3h的用氣量設(shè)計(jì)。沼氣發(fā)電機(jī)組間歇運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)氣裝置容量應(yīng)按照大于間斷發(fā)電時(shí)間的沼氣總量設(shè)計(jì)。
其中，沼氣發(fā)電機(jī)組的用氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，一般采用電子調(diào)速系統(tǒng)控制碟門開度來實(shí)現(xiàn)的，調(diào)速系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速傳感器、速度控制器、執(zhí)行器和驅(qū)動(dòng)器組成，構(gòu)成閉環(huán)的速度調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)混合氣體進(jìn)氣量的控制。氣體計(jì)量儀表一般是采用沼氣流量計(jì)，如銳意自控超聲波氣體流量計(jì)BF-3000/BF-3000B，用以實(shí)時(shí)計(jì)量沼氣的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，為計(jì)算沼氣使用量提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。
二、發(fā)電機(jī)組選型計(jì)算方法
“沼氣發(fā)電機(jī)組的選擇，需要了解一些基本數(shù)據(jù)，如可用于發(fā)電的沼氣量、發(fā)電用途、發(fā)電時(shí)間、用電設(shè)備的總功率、單臺(tái)設(shè)備的最大功率。發(fā)電機(jī)組功率選擇應(yīng)大于用電設(shè)備的總功率30%以上，并且應(yīng)考慮最大功率用電設(shè)備啟動(dòng)時(shí)對(duì)沼氣發(fā)電機(jī)組的影響。沼氣發(fā)電量、發(fā)電裝機(jī)容量可按照公式(1)，公式(2)計(jì)算：
Qe=VHuη/3600……(1)
P=k[VHu/(t·gh)]=k[VHuη/(t·3600)]……(2)
式中，Qe為沼氣發(fā)電量，kW·h/d；P為電站總裝機(jī)容量，kW；k為裝機(jī)余量與發(fā)電機(jī)效率的綜合比例系數(shù)，取值范圍1.08~1.20；V為每天沼氣產(chǎn)量換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，Nm3/d；Hu為沼氣的低熱值，kJ/Nm3；t為每天發(fā)電時(shí)間，h/d；gh為發(fā)電機(jī)組熱耗率，kJ/kW·h；η為發(fā)電機(jī)組效率，%；3600為轉(zhuǎn)換系數(shù)，3600kJ/kW·h。
【例題】
有一個(gè)沼氣工程，沼氣產(chǎn)量為1000m3/d，沼氣熱值21000kJ/m3，發(fā)電機(jī)組電效率η按30%計(jì)，試計(jì)算沼氣發(fā)電量，并選用發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量。
【解答】
沼氣發(fā)電量Qe=VHuη/3600=1000m3/d×21000kJ/m3×30%÷3600kJ/kW·h=1750kW·h/d
發(fā)電機(jī)組熱耗率gh=3600/η=3600÷30%=12000kJ/kW·h
設(shè)每天連續(xù)發(fā)電，即發(fā)電時(shí)間為24h，k取值1.2，則
沼氣發(fā)電裝機(jī)容量P=1.2×(1000m3/d×21000kJ/m3÷24h/d÷12000kJ/kW·h)=87.5kW
沼氣發(fā)電裝機(jī)容量P=1.2×(1000m3/d×21000kJ/m3×30%÷24h/d÷3600kJ/kW·h)=87.5kW
因此，選用100kW的沼氣發(fā)電機(jī)組即可。
以上就是沼氣發(fā)電機(jī)組根據(jù)沼氣量、沼氣熱值、發(fā)電時(shí)間、發(fā)電機(jī)組熱耗率、發(fā)電機(jī)組效率等因素計(jì)算得出沼氣發(fā)電量及機(jī)組裝機(jī)容量的計(jì)算方法。
超聲波氣體流量計(jì)BF-3000
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BF-3000采用行業(yè)領(lǐng)先的超聲波氣體傳感技術(shù)，可用于大中小型沼氣工程站內(nèi)流量計(jì)量，并采集現(xiàn)場(chǎng)壓力和溫度。其獨(dú)有的甲烷濃度測(cè)量功能，可為沼氣工程站內(nèi)流量計(jì)量、驗(yàn)收、監(jiān)督提供優(yōu)化的測(cè)量方案。
超聲波氣體流量計(jì)BF-3000
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BF-3000B對(duì)于大管徑、高腐蝕、高濕度沼氣流量的測(cè)量，創(chuàng)新采用旁路式超聲波氣體流量測(cè)量技術(shù)，解決流場(chǎng)因素干擾、傳感器腐蝕、水分冷凝干擾、CO2干擾等測(cè)量難題。
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