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沼氣發(fā)電機組三牛沼氣增壓風(fēng)機選型注意事項及發(fā)電量、發(fā)電裝機容量計算方法
摘要： 沼氣發(fā)電機組沼氣增壓風(fēng)機選型注意事項及發(fā)電量、發(fā)電裝機容量計算方法
沼氣發(fā)電機組選型注意事項及發(fā)電量、發(fā)電裝機容量計算方法一、發(fā)電機組的氣質(zhì)要求
“在沼氣發(fā)電過程中，沼氣發(fā)電機組對沼氣的成分、溫度、壓力、用量特別敏感，發(fā)電機組要求進氣系統(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。空燃比是影響沼氣發(fā)電機燃燒性能的重要因素之一，而沼氣溫度、壓力、成分的變化都會影響空燃比，因此，在選擇進行沼氣發(fā)電前，不對沼氣氣質(zhì)進行合理的把控，將導(dǎo)致發(fā)電機組無法正常運行，造成較大的經(jīng)濟損失。
1、沼氣質(zhì)量
“
利用沼氣發(fā)電，首先要滿足沼氣發(fā)電機組對沼氣質(zhì)量的要求，《中大功率沼氣發(fā)電機組》(GBT29488-2003)、《沼氣電站技術(shù)規(guī)范》(NY/T1704-2009)對沼氣質(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數(shù)不小于30%。沼氣中甲烷在30s內(nèi)的體積分數(shù)變化率不應(yīng)超過2%，機組連續(xù)運行期間沼氣中甲烷體積分數(shù)變化率不超過5%。
2) 沼氣溫度不高于50℃。
3) 沼氣發(fā)電機組對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)化為硫化氫計算。
01
H2S對發(fā)電機組的影響
沼氣發(fā)電時沼氣中的H2S會對沼氣發(fā)電機組的進氣管道、沼氣增壓風(fēng)機、中冷器、火花塞、氣缸套、排氣管和消音器等造成嚴重腐蝕，從而影響機組壽命，所以沼氣在進入發(fā)電機組之前必須進行沼氣預(yù)處理，將H2S降到機組允許的范圍內(nèi)才能保證機組的可靠運行。
02
水分對發(fā)電機組的影響
沼氣發(fā)電過程中，沼氣水分含量過大，會導(dǎo)致發(fā)電機組的進氣壓力損耗過大，嚴重情況下，會引起發(fā)動機功率波動、敲缸、停機等問題，嚴重地影響其使用壽命。其具體表現(xiàn)為：
(a)發(fā)動機點火困難；
(b)降低燃燒室溫度，降低內(nèi)燃機效率；
(c)水蒸氣等無功氣體的存在，會增壓和增大功耗；
(d)水蒸氣與其他酸性物質(zhì)化合產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，會對發(fā)電機組產(chǎn)生腐蝕，縮短使用壽命，降低可靠性。
03
粉塵對發(fā)電機組的影響
粉塵是發(fā)動機明確限制的雜質(zhì)，它主要影響在于：
(a)堵塞管路，流通不暢，加大壓損，增加運行費用；
(b)增大機械磨損，降低設(shè)備使用壽命。
2、沼氣壓力
沼氣發(fā)電機組在距離機組燃氣支管錢1m處的沼氣壓力不低于3kPa，當(dāng)供氣壓力低于3kPa時，應(yīng)配置氣體增壓設(shè)備；當(dāng)供氣壓力超過5kPa時，則需要增加合適的減壓閥。在沼氣發(fā)電機組運行時，發(fā)動機允許的沼氣壓力波動一般要小于0.4kPa/s。
3、沼氣用量
沼氣發(fā)電機組的沼氣用量應(yīng)根據(jù)發(fā)電機組的效率和負荷確定，發(fā)電時沼氣的供氣量應(yīng)相對穩(wěn)定。增壓風(fēng)機應(yīng)選用三牛羅茨風(fēng)機，在計算沼氣使用量時，應(yīng)小于沼氣發(fā)電機額定功率耗氣量的1.2倍。供氣系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有調(diào)節(jié)用氣的設(shè)施和氣體計量儀表。沼氣發(fā)電機組連續(xù)運行時，儲氣裝置容量應(yīng)按照運行機組總額定功率大于3h的用氣量設(shè)計。沼氣發(fā)電機組間歇運行時，儲氣裝置容量應(yīng)按照大于間斷發(fā)電時間的沼氣總量設(shè)計。
其中，沼氣發(fā)電機組的用氣調(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)動器組成，構(gòu)成閉環(huán)的速度調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對混合氣體進氣量的控制。氣體計量儀表一般是采用沼氣流量計，如銳意自控超聲波氣體流量計BF-3000/BF-3000B，用以實時計量沼氣的瞬時流量和累計流量，為計算沼氣使用量提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。
二、發(fā)電機組選型計算方法
“沼氣發(fā)電機組的選擇，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)電時間、用電設(shè)備的總功率、單臺設(shè)備的最大功率。發(fā)電機組功率選擇應(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)備啟動時對沼氣發(fā)電機組的影響。沼氣發(fā)電量、發(fā)電裝機容量可按照公式(1)，公式(2)計算：
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為電站總裝機容量，kW；k為裝機余量與發(fā)電機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)電時間，h/d；gh為發(fā)電機組熱耗率，kJ/kW·h；η為發(fā)電機組效率，%；3600為轉(zhuǎn)換系數(shù)，3600kJ/kW·h。
【例題】
有一個沼氣工程，沼氣產(chǎn)量為1000m3/d，沼氣熱值21000kJ/m3，發(fā)電機組電效率η按30%計，試計算沼氣發(fā)電量，并選用發(fā)電機裝機容量。
【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)電時間為24h，k取值1.2，則
沼氣發(fā)電裝機容量P=1.2×(1000m3/d×21000kJ/m3÷24h/d÷12000kJ/kW·h)=87.5kW
沼氣發(fā)電裝機容量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)電機組即可。
以上就是沼氣發(fā)電機組根據(jù)沼氣量、沼氣熱值、發(fā)電時間、發(fā)電機組熱耗率、發(fā)電機組效率等因素計算得出沼氣發(fā)電量及機組裝機容量的計算方法。
超聲波氣體流量計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)流量計量，并采集現(xiàn)場壓力和溫度。其獨有的甲烷濃度測量功能，可為沼氣工程站內(nèi)流量計量、驗收、監(jiān)督提供優(yōu)化的測量方案。
超聲波氣體流量計BF-3000
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BF-3000B對于大管徑、高腐蝕、高濕度沼氣流量的測量，創(chuàng)新采用旁路式超聲波氣體流量測量技術(shù)，解決流場因素干擾、傳感器腐蝕、水分冷凝干擾、CO2干擾等測量難題。
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