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天然氣發電機組可以改造成多燃料的嗎?和單燃料有什么不同

時間:2018-08-18 08:53來源:未知 作者:admin
天然氣發電機組可以改造成多燃料的嗎?和單燃料有什么不同

我們知道沼氣的發電機組可以和汽油改造成多燃料發電機組,那么天然氣發電機組可以嗎?改造成多燃料發電機組之后與單燃料有哪些不同呢?下面咱們一起探討吧:

近十幾年由于農村家庭責任制、大中型的工廠化畜牧場的建立及環境保護等原因,我國的沼氣機、沼氣發電機組已向兩極方向發展。農村主要向3~10千瓦沼氣機和沼氣發電機組方向發展,而酒廠、糖廠、畜牧場、污水處理廠的大中型環保能源工程,主要向單機容量為50~200千瓦的沼氣發電機組方向發展。國外,絕大多數小型沼氣發電機均有原汽油機改裝而成,其功率大都下降,一般下降 15%~20%,而柴油機改裝成小功率的沼氣機很少,原因在于其控制系統均采用電子調速系統來控制混合器,增加了成本。在國內,大多數小功率沼氣機的改裝都以柴油機為主,功率相對下降10%~15%,主要原因為沼氣中含甲烷量少,發電機組工作容積不變,不能增加混合氣熱值所致,熱效率在33%~36%之間。

天然氣發電機組

(一)單燃料發電機組

單燃料發電機組又稱為全燒式發電機組,在沼氣產量大的場合可連續穩定地運行,適合在大、中型沼氣工程中使用,可以使用天然氣發電機組,亦可由柴油機改裝而成。由于氣體燃料的組分、熱值、物理性能、著火溫度、爆炸極限、燃燒特性存在很大差異,當利用天然氣發電機組燃燒沼氣時,需對發電機組的相關部件進行必要的調整或改裝,例如發電機組的空氣-燃氣混合器,在改裝時,空氣閥的通徑需擴大1.4倍左右;此外,還應根據發電機組對空燃比和調節特性的要求,確定燃氣閥芯的型號,設計若干組閥座與閥芯的配合方案,以備篩選。

即使是同一種氣體燃料,其燃燒特性同樣會因產地、原料、成分的不同而不同。所以氣體燃料的發電機組必須根據實際的燃氣特性進行現場調試,以達到預期的技術技能和經濟指標。沼氣發電機組調試的目的是根據現場實際的燃料特性,將空燃比和點火提前角調整到最佳范圍,使發電機組達到設計的性能指標??杖急鹊恼{整是關鍵,在調試過程中應對沼氣燃料的成分和空燃比進行隨機監控,以便隨時調整調試的方向。

國內也有將四沖程的液體燃料發電機組改裝成為氣體燃料發電機組的,這種改裝比改裝為燃料發電機組復雜,因為液體燃料發電機組本身缺少點火裝置。若將柴油發電機組改裝成沼氣發電機組,需做如下幾項工作:

1.確定降低壓縮比及燃燒室形狀所必須的機器改裝;

2.設計沼氣的進氣系統和沼氣-空氣混合器結構;

3.設計氣體調節系統及其與調速器的聯動機構;

4.設計點火系統。

若是由汽油發電機組改裝成沼氣發電機組則不需要再做1、3、4項工作。

燃用沼氣的發電機組的具體改裝:

1.汽油發電機組的改裝

只需在原機的化油器前部加上一個沼氣-空氣混合器,就可以用沼氣代替汽油使汽油機連續工作。國內外已有較成功的實驗結果。德國直接用汽油機燃用沼氣;菲律賓在21室315m的沼氣池裝上豐田全燃沼氣發電機組帶動發電機組發電;臺灣省利用沼氣開動2.2.6kW汽油機帶動2kW發電機組組工作;四川省用沼氣帶動1kW、2kW、 12kW、15kW等不同功率的發電機組,用80 m 沼氣池的沼氣供2.206kW汽油機使用;湖北省用沼氣開動2.206kW汽油機。

2.柴油發電機組的改裝

應加裝磁電機或蓄電池電點火系統,同時增加火花塞,變內燃式發電機組為點火式發電機組,即點火的全燃沼氣發電機組。

甲烷與適量空氣混合(含5%~15%甲烷),即可進行燃燒?;旌蠚鈮旱狡變?,溫度一般不超過700℃,低于甲烷的自燃溫度,但又高于柴油的自燃溫度,當壓縮沖程終了前噴以少量柴油以引燃沼氣,所以能保證雙燃料內燃機正常工作。

沼氣柴油雙燃料發電機組的工作安全可靠。燃用沼氣的雙燃料內燃機的耗氣量為每0.736kW·h0.4~0.5 m ,熱效率在22%~25%之間。

單燃料沼氣發電機組的基本工作原理為:沼氣與空氣在混合器內形成可燃混合氣,被吸入氣缸后,當火塞壓縮接近上止點時,由火花塞點燃進行燃燒做功。單燃料沼氣發電機組一般存在燃燒速度慢、后燃嚴重、排氣溫度高與熱負荷大等問題,為了加快混合氣的燃燒速率,可以通過提高壓縮比,加強混合氣的氣流擾動,提高點火能量等措施來實現??紤]到沼氣與柴油不同的物理化學特性,針對沼氣燃燒速度慢的特點,可以采用能改善其燃燒性能的快速燃燒方法,具體為:

1.采用紊流型燃燒室,使得燃燒室內產生強度很大的紊流和尺度很小的微渦團,提高沼氣-空氣混合氣的燃燒速度,縮短快速燃燒期;

2.沼氣的主要成分是甲烷,抗爆性能很好,可以選擇高壓縮比;

3.為了防止排氣管“放炮”,采用的氣閥重疊角比原柴油機減少60°曲軸轉角。

(二)沼氣-柴油雙燃料發電機組及裝置

沼氣-柴油雙燃料發電機組是對柴油機的進氣混合系統和雙燃料調節系統進行改裝得到。其工作原理是:沼氣與空氣在混合器中形成可燃混合氣,被吸入氣缸后,當活塞壓縮接近上止點時,向燃燒室內噴入少量引燃柴油,柴油燃燒后點燃缸內混合氣進行燃燒做功。雙燃料發電機組在正常運行情況下,其引燃柴油量在8%~20%(單位時間內引燃油耗量與改裝前該發電機組在額定工況下柴油耗量的比值)之間。雙燃料發電機組的特點是在燃氣不足甚至沒有的情況下增加進行燃燒的柴油量,甚至完全燒柴油,以保證發電機組正常運行。因此,使用起來比較靈活,適用于產氣量較少的場合(如農村地區的小沼氣工程中)。這種方案的最大優點就是可以利用少量的引燃柴油壓縮后點燃沼氣。因為哪怕只有5%左右的柴油,其著火能量就會大大高于火花塞點火的能量,就有可能使沼氣的著火滯后期乃至整個燃燒期縮短,從而解決沼氣機的嚴重后燃、高排溫與熱負荷大等問題。任何一臺四沖程柴油機都不必更換主要零件,就可以改裝成為柴油-沼氣機。

我國采用的雙燃料發電機組,沒改變原柴油機結構,可保證在運行狀態時轉換為全燒柴油工作。保留了原燃油系統,在保證噴油嘴零件有最夠的冷卻強度情況下確定的節油指標能達到國際公認的最佳范圍。國外柴油機改為柴油-沼氣雙燃料機若供油系統不變,其節油率為70%~85%,但其熱量利用率地域原柴油機。我國的雙燃料發電機組,從1974年先后有四川農機院、上海內燃機研究所、中科院廣州能源所等十幾個科研大為從事這方面的研究試驗工作,并去的很好的成績,改裝后的機組,操作極其簡單方便,其節油率在75%以上,發電機組的主要性能指標達到我國GB2819-81《交流工頻移動電站通用技術條件》所規定的指標范圍。目前國內較多使用雙燃料發電機組(單燃料發電機組多為石油部門采用),但是大中型雙燃料發電機組采用手動調節,工作可靠性差,操作困難,而且操作人員不能離開機組,工作強度大。

1.雙燃料發電機組的操作使用方法

(1)起動

關閉沼氣閥,按柴油機的起動方法,用柴油起動。

(2)操作

起動后帶上負荷,將柴油機油門放在合適位置(一般放在中間偏低一點位置), 待發電機組運轉正常后,慢慢地打開沼閥輸入沼氣。通氣后,在調速器作用下供油量自動減少,發電機組轉速穩定。若沼氣輸入量過多,發電機組會出現瞬時供油中斷現象,產生斷續的工作聲。遇到這種情況,應將沼氣閥關小,直到正常運轉為止。調整轉速的方法與改裝前用柴油工作一樣,通過改變油門手柄位來完成。

(3)停車

先關沼氣閥,再關油門。

2.雙燃料發電機組操作注意事項

(1)經常檢查沼氣閥、輸氣管道、接頭等是否漏氣,以免引起火災甚至爆炸事故。

(2)操作沼氣閥要平穩,不要忽大忽小,以避免因進入的沼氣量忽多忽少而造成發電機組工作不正常。

(3)經常注意雙燃料發電機組,在運轉中負荷與沼氣壓力的變化,好的機手在穩定負荷下節油率可高達80%~90%,差的機手則只有50%~60%。

(4)當沼氣供氣不足時,不必停機,只要半閉沼氣閥,即可按一般柴油機操作方法使用。

3.雙燃料發電機組操作中出現不正常情況及處理辦法

(1)起動后轉速不夠,工作吃力,排氣管冒白煙或冒黑煙,有時甚至熄火。原因是負荷太重或過早輸入沼氣。冒黑煙說明發電機組已因空氣量過少,混合氣過濃而燃燒不完全。

排除方法:盡可能做到空車起動,運轉正常后再加負荷,如需要帶負荷起動時,就應先用柴油起動,待運轉正常后再逐漸輸入沼氣。

(2)起動后,轉速不夠,帶不起負荷。原因是調速把手(油門把手)位置不對。如果把油門把手放在小的位置,也就是把調速把手放在了低轉速位置,起動后轉速自然就上不去。

排除方法:按柴油的起動方式用柴油起動后,再帶上負荷,把調速把手(油門) 按負荷大小固定在適宜位置,再逐漸輸入沼氣。

(3)輸入沼氣后轉速反而下降,甚至熄火。原因是沼氣輸入過多、過快,沼氣和空氣是通過同一氣管進入的,大量沼氣的輸入勢必會減少空氣的進入量,會造成燃燒不好、不完全,轉速自然就下降。

排除方法:慢慢打開沼氣閥逐漸增加沼氣量,當聽到有斷續的放炮聲時再將沼氣閥略為關小,直到斷續聲和放炮聲消失為止。

(4)工作過程中產生斷續聲和放炮聲。原因是工作負荷減少,相對沼氣增加。如果負荷急劇減少,轉速陡然上升,調速器使油門迅速關閉,轉速又陡然下降而油門又在調速器彈簧作用下打開,過多的柴油與可燃氣體因燃燒不完全在排氣管內第二次膨脹,就會產生“噼啪”的放炮聲。

排除方法:遇到上述情況,慢慢關小沼氣閥,或加大負荷直至斷續聲和放炮聲消除為止。

(5)節油效果不好。在正常情況下,該設備的節油率應在75%90%,否則視為節油效果差。這主要是由于沼氣池產氣不充分,出現沼氣供氣量不足,使油泵齒條自動向大油量方向移動,節油率自然明顯下降。此外,負荷不穩定,操作不正確,也會影響節油量。
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