Биогаз для чайников. Часть 5.2. Тепловая энергия.
 1. Что такое биогаз.
2. Анаэробное брожение.
3. Распространенные заблуждения.
4. Кому это нужно.
5. Что можно получить.
5.1. Биогаз.
5.2. Тепловая энергия.
5.3. Электроэнергия.
5.4. Биогумус.
6. Хранение продуктов, произведенных биогазовой установкой.
7. С чего начинать.
8. Делаем сами.
8.1. "Китайская" яма.
8.2. Гибкий ферментатор.
8.3. "Всепогодная" установка.
9. Промышленные конструкции.
Биогазовая установка не вырабатывает тепловую энергию непосредственно, она ее
потребляет. Температура самого распространенного режима работы биогазовых
установок – мезофильного – составляет 37-38° C, что
выше, чем среднесуточная температура в европейских широтах, причем даже пиковые
дневные температуры обычно ниже этой величины. Среди химических реакций,
происходящих внутри биогазовой установки, есть как экзотермические, так и
эндотермические. Но суммарный тепловой баланс реакций вместе с тепловым обменом
с окружающей средой в наших широтах получается отрицательным. Поэтому в наших
широтах подогревать субстрат в реакторе биогазовой установки приходится всегда.
Однако, биогаз, который выделяется в результате
анаэробного брожения, содержит примерно 2/3 метана в
своем составе. Поэтому самое первое применение для
биогаза – сжигание для получения тепловой энергии.
Сжигание такое производится в обычных газовых котлах или
горелках, которые используются для сжигания природного
газа или пропан-бутана. Но, как было сказано в первой
главе, для оптимального сжигания биогаза желательно
регулировать состав газово-воздушной смеси, если
образование такой смеси перед сжиганием предусмотрено
конструкцией горелки. Однако, если горелки рассчитаны и
на природный газ и на пропан-бутан, это обозначает, что
такая регулировка возможна, либо не нужна, поскольку для
природного газа и пропан-бутана тоже нужна разная
дозировка воздуха.
Теплотворную способность биогаза можно выразить в
калориях или джоулях. Но, думаю, для обычного человека
более понятным будет сравнение биогаза по теплотворной
способности с природным газом. И там, и там сгорает
метан, содержащийся в этих газах. Значит энергия,
выделяемая при сгорании этих газов, пропорциональна
количеству содержащегося в них метана. В природном газе
содержится 92-98% метана, а в биогазе – 55-75%. Возьмем
средние величины – 95% и 65%. Соотношение метана в этих
газах получается 65/95=0,68. Это примерно две трети.
Значит, для выполнения одной и той же тепловой работы
(нагрева помещения, приготовления пищи) биогаза надо в
полтора раза больше, чем природного газа.
КПД газовых котлов обычно составляет 90-95%. При
работе газового котла на биогазе КПД может получиться
меньшим из-за неточных настроек газовоздушной смеси.
Еще одним способом получения тепла является
когенерация. Когенераторы – устройства для получения из
биогаза (и не только) одновременно нескольких видов
энергии, обычно электрической и тепловой. Бывают
поршневые и газотурбинные когенераторы. В первом случае
работает классический двигатель внутреннего сгорания с
искровым зажиганием, топливом для которого служит
биогаз. Иногда это может быть дизельный двигатель,
работающий на смеси солярки и биогаза. Тепловая энергия
снимается с такого когенератора в виде горячей воды
температурой около 75° C, циркулирующей через
теплообменник когенератора и нагревающейся там. А
теплообменник, в свою очередь, может греться
теплоносителем, охлаждающим рубашку двигателя, маслом
картера и выхлопными газами. Тепловой КПД при этом может
достигать 35-40%. Это неплохо, учитывая еще
электрический КПД 30-33%.
Во втором случае работает газовая турбина на биогазе.
Тепловая энергия снимается тоже в виде горячей воды,
циркулирующей через теплообменник.
Таким образом, утилизация тепла, выработанного из
биогаза, зависит от вида нагретого рабочего тела.
Горячую воду направляют циркулировать по различным
трубам и батареям отопления.
Горячими продуктами сгорания биогаза непосредственно
греют емкости с водой, пищей, поверхности нагревателей и
т.п. Попросту говоря, применение биогаза для получения
тепловой энергии ничем кардинально не отличается от
применения для этих же целей природного газа или
сжиженного пропан-бутана.
Павел Северилов
.
|
Идёт загрузка...