燃氣發電廠:運行原理、優缺點

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燃氣發電廠:運行原理、優缺點
燃氣發電廠:運行原理、優缺點
Anonim

我們這個時代用柴火作為燃料的做法,即使是在鍋爐設備方面,也似乎已經過時了。然而,能源系統的這種運行原理具有不可否認的優勢,相應地,這反映在新技術概念的出現上。在這種情況下,考慮了燃氣發電機廠,其運行特點長期以來一直吸引汽車行業設計人員的注意。當然,引擎蓋下的傳統木材燃燒是不言而喻的,但是這種裝置產生的能量與固體燃料的燃燒直接相關。

燃氣發電設備設計

燃氣發電機組木柴

設備由轉爐、風機、洗滌器、管道進水口組成基礎設施、燃燒室和連接配件。該設計以固體燃料的熱處理條件為指導,以產生熱能或電能。它可以是整體式或模塊化安裝,可以更換單個元件。部件外殼由金屬(鋼板)通過焊接組裝製成。金屬平台安裝在下部,根據具體的設計方案,可以補充一個行走機構。在上部,通常組織帶有燃料箱的裝載系統,供氧通道連接到該裝載系統。在用於發電的工業氣體發生裝置中,有時提供具有自動調節功能的機械燃料裝載元件。但在這種情況下,燃燒室還必須配備特殊指示器,以發出添加下一部分燃料的命令。

燃氣發生器功能區

單元的整個內部空間可以有條件地劃分為四個部門:

  • 乾燥區。一種燃料準備室,同一柴火在其中獲得最佳溫度,沒有過多的水分。通常該地區的溫度範圍是 150-200 °С.
  • 乾餾區。固體燃料製備的另一個階段,但在高達 500 °C 的較高溫度條件下。在這個階段,氣體發生器會將木材燒焦以去除焦油、酸和其他不需要的物質。
  • 區域燃燒。該部分位於空氣管道的連接層,空氣被引導通過該管道以保持燃燒穩定性。從結構上講,這是一個傳統的燃燒室,存在於所有固體燃料鍋爐中。裡面的平均溫度從1100到1300°C不等。
  • 恢復區。爐排和燃燒室之間的區域。與現代熱解鍋爐類比,這部分可以想像成一個再燃燒的地方。熱煤從這裡的燃燒區進入,可移走或立即處理。
家用燃氣發電機組

燃氣發電機組的工作原理

該設備的工作過程是基於燃料燃燒過程中釋放的碳的不完全處理。含有煤的木柴和來自木材加工行業廢料的泥炭煤球、顆粒或顆粒等生物材料都可以作為固體燃料元件。產生的碳在與供應的氣流相互作用時,可以將氧原子附著在自身上。由此產生的氣體可以潛在地提供僅相當於最初裝載的燃料的 30% 的能量,該燃料是從該燃料中產生的。另一方面,處理碳所需的資源要少得多--至少需要最少的氧氣。並且已經在二次燃燒過程中,氣體發生器單元產生適合使用的目標能量。在這個階段,各種轉換器和電池 - 取決於計劃從氣體-空氣混合物中獲得的能量類型。

燃氣發生設備能力

早在20世紀初就已經考慮將燃燒化石燃料的原理與天然氣發電相結合。此外,在這個方向上取得了成功的實際發展,取代了當時更常見的用於處理可再生能源的發電機。今天,在以節能為重點的資源合理利用原則普及的背景下,廢物和植物生物質的熱化學轉化概念再次成為現實。甚至 70-80 kW 的小容量燃氣發電機也可用於公用事業或農業,將當地的廢物用作燃料。例如,有一種做法是在完全自主的農場灌溉系統中運行此類裝置 4-5 小時。150 kW 的設備在大型工業、服務區和大型能源依賴設施中佔有一席之地。

燃氣發電廠用顆粒

產氣技術在工業中的應用

天然氣發電技術第一次開始用於歐洲的玻璃和冶金工業,在蘇聯,它們在國民經濟中佔有一席之地。例如,在 20 世紀中葉,天然氣發電站分佈在全國各地,發電量高達 3 兆瓦。植物生物質和泥炭。現代設備顯著促進了技術發展。今天,這些都是在計算機控制下提供自動甚至機器人控製手段的整個綜合體。工業部門用於發電的燃氣發電機的功率平均為 300-350 kW。在某些情況下,這些是對燃料材料有嚴格要求的整個化工廠。這些裝置用於大型工業綜合體,同時為多個消耗系統提供服務 - 動力裝置(機床、裝配線、發電機、壓縮機)、照明設備、通風基礎設施等。

交通工程中的氣體發生器

改裝汽車安裝燃氣發電機的做法始於戰前年代。在許多機器上,作為現代化的一部分,安裝了高性能發電機,因為有必要提供足夠強大的氧氣加壓流。為此,使用了電風扇。這種類型最顯著的發展包括 GAZ-AA 卡車和 ZIS-5 三噸,其燃氣發電機在一個加油站提供高達 80-90 公里的里程。這並不多,但在林業液體燃料短缺的情況下,這一決定在經濟上是完全合理的。就今天而言,傳統內燃機汽車的改裝也主要是出於節能的利益。有GAZ-24汽車改裝成功的例子和AZLK-2141,1個加油站行駛120公里,限速80-90公里/小時。

液化石油氣車

如何親手製作汽車燃氣發電機組?

您可以在不聯繫家中專家的情況下自行實施此原則。這種升級的一般說明可以表示如下:

  • 正在組織一個裝載掩體。通常使用容量為40-50升的氣瓶。在其中切出底部,並在頸部製作一個孔或窗口用於填充燃料。無論是細粒煤還是顆粒煤,都值得關注。
  • 安裝格柵以承擔主要負載。
  • 正在製造旋風過濾器和噴槍來承受熱負荷。無論使用哪種固體燃料,它都會以灰燼和灰塵的形式排放燃燒產物。這種廢物應該在被過濾器釋放後立即被捕獲。
  • 安裝散熱器。該組件將執行冷卻氣體混合物的功能。對於用自己的雙手安裝氣體發生器,您可以用管道製作散熱器結構。只有正確計算最佳碳製備的橫截面才重要。
  • 創建精細過濾器。採用現代膜材料,可以製造出多級淨化燃氣-空氣混合物的風門,這將增加發電機的功率。
  • 連接引擎。最後階段,在此期間,在通勤的幫助下管道連接到電機,將淨化後的氣體混合物引導至電機。

家用燃氣發電機

家用鍋爐設備也在不斷改進,增加了新的功能和操作能力。對於該區域,提供了用於 LPG(液化碳氣)的高達 150 kW 的氣體發電機組,配有液體冷卻系統、電池充電器和保護裝置。這是一個完整的備用發電機,可以在停電的情況下使用。

燃氣發電廠

燃氣發電設備容量計算

無論動力裝置的用途如何,購買前必須計算其技術和操作指標。以下是家庭供暖系統燃氣發電機組的典型計算示例。

機組的功率應相對於目標手術室的面積進行平均,記住以下關係:每10平方米產生的氣體混合物的功率潛力為1千瓦。因此,對於50平方米的場地,至少需要5千瓦的安裝,如果生產設施的面積為1000平方米,那麼至少需要100千瓦的供暖系統。但這還不是全部。對於牆上的每個開口,增加了大約 1 kW,這還不包括氣候條件的修正。因此,一個總面積為1000平方米、有10個窗戶和5個門道的物體將​​需要使用至少1015千瓦容量的單元。

優點科技

氣體發生器非常適合基本的發電任務。因此,如果傳統的固體燃料裝置的效率為 60%,那麼氣體對應物的效率會超過 80%。服務也有積極的細微差別。由於完全燃燒發生在燃燒室中,二氧化碳混合物被去除,因此不需要對設備壁進行進一步的特殊清潔。當然,也有經濟效益。與提供類似熱效應的電加熱器和鍋爐相比,最簡單的燃木燃氣發生器可節省高達 30-40%。

工業氣體發生裝置

技術的缺點

燃氣發電機的優勢可能使它們成為產生電能和熱能的主要手段,如果不是因為弱點的話。首先,它們包括功能部件的多組分性質。儘管操作原理簡單,但燃氣發電機組包含許多相互依賴的元件,這使系統的組裝和控制變得複雜。還值得強調的是,需要通過裝載燃料原料來持續保持燃燒。在工作生產中,這必須定期進行,因此沒有控制自動化是不可能的。

天然氣發電技術的未來

燃氣發電機組的持續發展得益於其與生物燃料電池的有機結合,而生物燃料電池無疑是最有前途的燃料來源之一。在在優化顆粒和煤球結構的方向上,這個概念更有可能得到推廣。至於汽車用燃氣發電機,在工業層面,它們的發展也可以在經濟上證明其合理性。順便說一句,大約 2 公斤的廉價燃料材料為一輛汽車產生的能量相當於 1 升汽油。然而,由於汽車設計複雜化的需要以及新的競爭性發電機的出現,該方向的發展過程仍然受到阻礙,這些發電機也在取代傳統的內燃機。

結論

摩托車燃氣發電機組

當今的電力和液體發電系統越來越受到替代能源技術的反對。在同樣的家庭環境下,早已生產出完整的太陽能電池板和地熱電池。現代燃氣發電機在這場競爭中能佔據什麼位置?由於設備體積大,維護麻煩,這不是最適合家庭使用的解決方案。然而,業界對此類裝置非常感興趣,因為它們可以讓您在不降低功率的情況下獲得可觀的節省。

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