Мобильная автономная установка на базе ДВС для выработки электрической и тепловой энергии из местных видов топлива и возобновляемых отходов

Определение и характеристика необходимости разработки и внедрения автономных энергетических установок, использующих для выработки электро- и теплоэнергии, местные и возобновляемые виды топлива. Ознакомление с результатами испытания газогенератора.

Рубрика Физика и энергетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 30.01.2017
Размер файла 78,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МГТУ им. Н.Э. Баумана

мобильная автономная установка на базе ДВС для выработки электрической и тепловой энергии из местных видов топлива и возобновляемых отходов

К.т.н. Ю.Л. Маслов, к.т.н. А.В. Рассказов, А.А. Уйминов, инженер

Москва

Введение

За последние 10 лет достаточно активно в России внедряются автономные установки, предназначенные для выработки электро- и теплоэнергии. В рамках настоящей статьи мы будем говорить только об автономных установках на базе газопоршневых двигателей. Сегодня актуальность использования данных установок не вызывает сомнений, что подтверждено рядом работ, например [1-3]. Понятно, что ключевых условием внедрения газопоршневых агрегатов является наличие резерва природного газа в месте монтажа рассматриваемых установок. ОАО «Газпром» активно проводит реализацию своей программы по газификации регионов России. Политика монополиста понятна. При этом в России существует большое количество территорий, газификация которых невозможна по ряду причин (например, из-за экономической нецелесообразности).

В настоящее время актуальность использования возобновляемых и местных видов топлива является одним из приоритетных направлений региональных программ энергосбережения.

В связи с вышесказанным разработка и внедрение автономных энергетических установок, использующих для выработки электро- и теплоэнергии местные и возобновляемые виды топлива является достаточно важной задачей.

В МГТУ им. Н.Э. Баумана разработана мобильная автономная установка на базе двигателя внутреннего сгорания (ДВС), работающем на газообразном топливе, получаемом при газификации ряда местных видов топлива и возобновляемых отходов. Рассмотрению данной установки и посвящена настоящая публикация.

Для исследования возможности использования местных и возобновляемых видов топлива в МГТУ им. Н.Э.Баумана с 1990 г. в Проблемной лаборатории проводятся комплексные исследования по созданию энергоустановок на базе ДВС и двигателя Стирлинга и газогенераторных установок. Разрабатываемые установки предназначены для сжигания в первую очередь местных видов топлива, растительных и древесных отходов с целью обеспечения энергоснабжения небольших предприятий, фермерских хозяйств, жилых объектов, а также привода средств малой механизации и т.п. После проведения обзора работ, выполненных в России и за рубежом по использованию газогенераторных установок в различных отраслях народного хозяйства и их анализа, был спроектирован и изготовлен газогенератор транспортного типа на растительных и древесных отходах обращенного процесса газификации с предварительным подогревом топлива в бункере производительностью до 100 нм3/ч для энергетических установок на базе ДВС мощностью до 30 кВт.

Газогенератор был испытан на специальном теплофизическом стенде (рис. 1), который позволил проверить эффективность его работы, отработать процессы загрузки и розжига топлива, измерить расходы воздуха и получаемого газа, температуры в камере газификации и на выходе из газогенератора, исследовать агрегаты системы очистки и охлаждения, а также состав получаемого энергетического газа.

В дальнейшем для решения поставленной задачи с разработанным газогенератором был спроектирован, изготовлен и испытан опытный образец энергоустановки с ДВС на базе четырехтактного дизеля 2Ч 8,5/11 мощностью 8 кВт, работающему по газожидкостному циклу. Для расширения возможностей эксплуатации и областей применения разрабатываемых установок был разработан и испытан опытный образец мощностью 8 кВт на базе серийных унифицированных электроагрегатов серии АБ-8-Т/230/М с бензиновыми карбюраторными двигателями 4Ч 7,6/7,5, которые в большом количестве выпускались оборонной промышленностью и сейчас передаются для эксплуатации в народное хозяйство.

Рис. 1. Схема энергетической установки: 1 - ДВС; 2 - электрогенератор; 3 - газогенератор; 4 - фильтр грубой очистки; 5 - охладитель; 6 - фильтр тонкой очистки; 7 - смеситель.

С целью проверки работоспособности и доводки конструкции рассматриваемой установки и ее отдельных узлов и агрегатов и определения оптимальных режимов совместной работы газогенератора и ДВС были проведены серии доводочных и эксплуатационных испытаний на моторных стендах.

В процессе проведения испытаний проводился комплексный контроль режимов работы двигателя, газогенератора и системы очистки и охлаждения газа (измерения температуры газов в зоне горения в камере газификации, на выходе из газогенератора, после фильтра грубой очистки, холодильника, фильтра тонкой очистки перед газовым смесителем и температуры наружного корпуса газогенератора). Также определялся состав получаемого газа и электрическая мощность электрогенератора.

Дополнительно в процессе проведения испытаний измерялись гидравлические потери при течении газов в газовоздушной системе всей установки и в ее отдельных агрегатах (газогенератор, фильтры, холодильник, ресивер).

Испытания проводились по нагрузочной характеристике при постоянной частоте вращения коленчатого вала (n=3000 об./мин) путем последовательного увеличения подачи генераторного газа в пределах изменения нагрузки от нуля (холостой ход) до максимальной - 8 кВт.

В процессе испытаний были испытаны два типа фильтров грубой очистки с различной системой подвода газов, три фильтра тонкой очистки с различными фильтрующими элементами (бумажный, комбинированный угольный, с металлической сеткой и с масляной ванной), два типа охладителя газогенераторного газа и две конструкции газового смесителя.

По результатам этих испытаний были спроектированы и изготовлены усовершенствованный фильтр грубой очистки, охладитель газов с повышенной поверхностью охлаждения и газовый смеситель, которые в процессе проведения дополнительных испытаний показали эффективную и надежную работу.

Также были отработаны процессы загрузки бункера топливом при работающем двигателе и запуск двигателя на генераторном газе.

Проведенные испытания показали надежность работы газогенератора, агрегатов системы очистки и охлаждения газа, двигателя и электрогенератора на всех исследованных режимах работы. Удалось получить заявленные технико-экономические показатели созданной установки.

В настоящее время разработан и изготовлен опытный образец автономной установки на базе серийных унифицированных электрогенераторов серии АБ-8-Т/230/М с бензиновым карбюраторным двигателем 4Ч 7,6/7,5 и газогенератором, работающим на древесных и растительных отходах. Для повышения эксплуатационной надежности и облегчения запуска двигателя на генераторном газе установка работает на двух видах топлива (бензин и газ).

В качестве источника электрической энергии используется электрогенератор, соединенный с газовым ДВС, который основное время работает на газе, получаемом в результате термохимической конверсии древесных и растительных отходов в газогенераторной установке.

Характеристики новой установки

Технические характеристики ЭУ

1. Мощность электрическая, кВт - 8-20 (с другим ДВС)

2. Топливо - древесные и растительные отходы, брикеты из опилок, торфа, бурого угля;

- геометрические размеры исходного древесного топлива, мм - 50х50х50;

- влажность, % 20-40;

- зольность, % до 8;

3. Производительность газогенератора, нм3/ч - до 100;

4. Диаметр газогенератора, м - 0,7;

5. Высота газогенератора, м - 1,7;

6. Удельный расход топлива, кг/ кВт.ч - 1,3-2,2;

7. Габаритные размеры, м - 1,2х1,2х1,6;

8. Масса, т - 1,1.

Преимущества ЭУ

1. Повышенная эффективность термохимической переработки исходного топлива;

2. Мобильность и небольшие размеры, возможен монтаж ЭУ на автотранспортных средствах;

3. Малый вес, размещение ЭУ без фундамента, доставка на автомобильном транспорте;

4. Модульный принцип увеличения мощности.

Области применения. Региональные предприятия, компании и организации добывающих и перерабатывающих отраслей промышленности - лесной, АПК и др.

Результаты применения. Использование предлагаемых ЭУ в различных областях народного хозяйства позволяет получить ощутимые экономические, социальные и экологические эффекты, связанные с экономией нефтяных топлив (в среднем на 800…900 кг в год на каждую единицу установленной мощности). Уменьшением транспортных расходов на доставку топлива и вывозку отходов, улучшением экологической обстановки за счет снижения выбросов токсичных составляющих с выпускными газами и переработки отходов, а также условий труда и быта населения в отдаленных регионах.

Кроме того, широкое использование ЭУ позволит за короткий период несколько смягчить остроту топливной ситуации для каждого региона за счет использования местных возобновляемых видов топлив.

Наличие в РФ и странах СНГ значительного количества растительных и древесных отходов ( по данным ВНИИдрева только в Европейской зоне РФ ежегодно около 60 млн.м3), которые до настоящего времени практически теряются или уничтожаются, позволяет надежно обеспечивать топливом более 100 тысяч ЭУ и дополнительно ежегодно вырабатывать несколько млн.кВт.ч электроэнергии без затрат дефицитного углеводородного топлива.

Стабильный рынок сбыта позволяет организовать серийное производство ЭУ на нескольких заводах в различных регионах страны со сроком окупаемости вложенных средств 2-3 года.

Причем, в ЭУ могут быть использованы следующие разнообразные виды местных топлив: древесина, торф, бурый и каменные угли, сланцы, всевозможные растительные отходы, отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности (опилки, стружка, кора, щепа, мелкие ветки), а также отходы предприятий АПК, перерабатывающих зерновые и технические культуры (хлопок, подсолнечник, лен, различные крупяные культуры). энергетический газогенератор топливо

При наличии в регионе непромышленных запасов газа или магистрального газопровода, ДВС могут быть переведены на работу на природный газ. Для организации автономного теплоснабжения, ЭУ должны быть оснащены системами утилизации тепловой энергии, что позволяет увеличить общий КПД установки до 80-90%.

Литература

1. Безруких П.П., Стребков Д.С. «Состояние, перспективы и проблемы развития возобновляемых источников энергии» // Малая энергетика. 2005. № 1-2.

2. Редько И.Я., Малоземов А.А., Казанцев М.А. Состояние, проблемы и перспективы применения средств малой энергетики на базе поршневых двигателей внутреннего сгорания для нефтедобывающей отрасли // Малая энергетика. 2006. № 1-2.

3. Салихов А.А. Неоцененная и непризнанная «малая» энергетика. - М.: Издательство «Новости теплоснабжения», 2009. - 176 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Проблемы современной российской энергетики, перспективы использование возобновляемых источников энергии и местных видов топлива. Развитие в России рынка биотоплива. Главные преимущества использования биоресурсов на территории Свердловской области.

    контрольная работа [1,1 M], добавлен 01.08.2012

  • Характеристика видов и классификации топливно-энергетических ресурсов или совокупности всех природных и преобразованных видов топлива и энергии. Вторичные топливно-энергетические ресурсы - горючие, тепловые и энергоресурсы избыточного давления (напора).

    контрольная работа [45,8 K], добавлен 31.01.2015

  • Расчет потребности в тепловой и электрической энергии предприятия (цеха) на технологический процесс, определение расходов пара, условного и натурального топлива. Выявление экономии энергетических затрат при использовании вторичных тепловых энергоресурсов.

    контрольная работа [294,7 K], добавлен 01.04.2011

  • Виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии, технологии их освоения. Возобновляемые источники энергии в России до 2010 г. Роль нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в реформировании электроэнергетического комплекса Свердловской обл.

    реферат [3,1 M], добавлен 27.02.2010

  • Исследование технологических процессов производства тепловой и электрической энергии с использованием древесного топлива. Характеристика технологии высокоэффективной энергетической утилизации твердых отходов методом сверхкритических флюидных технологий.

    статья [20,3 K], добавлен 09.11.2014

  • Принцип работы и классификация атомных электростанций по различным признакам. Объемы выработки электроэнергии на российских АЭС. Оценка выработки электрической и тепловой энергии на примере Билибинской атомной станции как одной из крупнейших в России АЭС.

    контрольная работа [734,2 K], добавлен 22.01.2015

  • Описание котлоагрегата до перевода на другой вид топлива. Характеристика принятых к установке горелок. Обоснование температуры уходящих газов. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания при сжигании двух видов топлива. Тепловой баланс и расход топлива.

    дипломная работа [3,3 M], добавлен 13.06.2015

  • История развития процессов получения и использования энергии. Существующие виды топлива. Технологические свойства жидкого топлива. Применение газообразного топлива в различных отраслях народного хозяйства. Тепловое действие электрического тока.

    реферат [27,1 K], добавлен 02.08.2012

  • Направления и перспективы повышения экономической эффективности и экологических показателей топлива судновых энергетических установок при его магнитно-импульсной обработке. Учет особенностей свойств топлива как жидкого диэлектрика в реализации процесса.

    статья [30,5 K], добавлен 14.05.2016

  • История человечества тесно связана с получением и использованием энергии. Практическая ценность топлива - количество теплоты, выделяющееся при его полном сгорании. Проблема энергетики - изыскания новых источников энергии. Перспективные виды топлива.

    реферат [11,6 K], добавлен 04.01.2009

  • Изучение истории рождения энергетики. Использование электрической энергии в промышленности, на транспорте, в быту, в сельском хозяйстве. Основные единицы ее измерения выработки и потребления. Применение нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

    презентация [2,4 M], добавлен 22.12.2014

  • Изучение особенностей использования ветроэнергетических установок в сельском хозяйстве. Анализ состояния российской энергетики, проблем энергосбережения. Расчет плоского солнечного коллектора и экономии топлива, биогазовой и ветродвигательной установок.

    курсовая работа [261,7 K], добавлен 10.03.2013

  • Расход топлива по нормативным и измененным значениям топлива. Определение типоразмера мельницы-вентилятора. Расход сушильного агента при нормативных и измененных значениях топлива. Удельный расход электроэнергии на размол топлива и пневмотранспорт.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 03.03.2011

  • Паровой котел КЕ-25-14С с естественной циркуляцией, со слоевыми механическими топками, его предназначение для выработки насыщенного или перегретого пара. Характеристика котлоагрегата, расчет топлива. Предварительный и окончательный тепловой баланс.

    курсовая работа [2,7 M], добавлен 05.08.2012

  • Общая характеристика парогазовых установок (ПГУ). Выбор схемы ПГУ и ее описание. Термодинамический расчет цикла газотурбинной установки. Расчет цикла ПГУ. Расход натурального топлива и пара. Тепловой баланс котла-утилизатора. Процесс перегрева пара.

    курсовая работа [852,9 K], добавлен 24.03.2013

  • Работа энергетических установок. Термодинамический анализ циклов энергетических установок. Изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный и политропный процессы. Проведение термодинамического исследования идеального цикла теплового двигателя.

    методичка [1,0 M], добавлен 24.11.2010

  • Полезный отпуск теплоты с коллекторов станции ТЭЦ, эксплуатационные издержки. Выработка и отпуск электрической энергии с шин станции. Расход условного топлива при однотипном оборудовании. Структура затрат и себестоимости электрической и тепловой энергии.

    курсовая работа [35,1 K], добавлен 09.11.2011

  • Выбор тепловой схемы станции, теплоэнергетического и электрического оборудования, трансформаторов. Определение расхода топлива котлоагрегата. Разработка схем выдачи энергии, питания собственных нужд. Расчет тепловой схемы блока, токов короткого замыкания.

    дипломная работа [995,3 K], добавлен 12.03.2013

  • Использование энергии топлива в работе различных машин, аппаратов, энергетических и технологических установок. Определения термодинамики: второй закон, энтропия, расчет ее изменения. Абсолютная энтропия, постулат Планка; необратимость тепловых процессов.

    курсовая работа [520,7 K], добавлен 08.01.2012

  • Создание автономных источников тепла и электроэнергии, работающих на местных видах топлива и на сбросном тепле промышленных предприятий. Применение бутанового контура в составе парогазовых установок малой мощности и совместно с газопоршневыми агрегатами.

    реферат [1,4 M], добавлен 14.11.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.