Производство биогаза из отходов сахарного производства
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
p>
T г.г, 0CТрехатомные газыАзотПарыИзбыточный воздух?Vc, m3/ m3Hг.г, kJ/m3VRO2, m3/ m3cRO2, kJ/(m3K)Vc, m3/ m3VN2, m3/ m3cN2, kJ/(m3K)Vc, m3/ m3V0H2O, m3/ m3cH2O,kJ/(m3K)Vc, m3/ m3?Vв, m3/ m3Cв, kJ/(m3K)Vc, m3/ m3?= 1,1020001,002,4392,4394,441,4856,5931,181,9652,3190,5621,5340,86212,213244268001,002,1412,1414,441,3686,071,181,6701,9700,5621,4120,7910,9718776,8?= 1,1510001,002,2172,2174,441,3936,1851,181,7242,0340,8431,4381,21211,648116484001,001,9321,9324,441,3185,8521,181,5671,8490,8431,3551,14210,7754310?= 1,205001,001,9991,9994,441,3295,9001,181,5911,8771,1241,3691,53911,3155657,52001,001,7981,7984,441,3015,7761,181,5231,7971,1241,3331,49810,8692173,8?= 1,304001,001,9311,9314,441,3185,8521,181,5671,8491,6861,3552,48412,1164846,41001,001,7141,7144,441,2975,7591,181,5071,7781,6861,3252,23411,4851148,5
Рисунок 2.5 Н-t диаграмма для определения энтальпии уходящих газов.
.2.3 Тепловой баланс котла
Примем температуру уходящих газов как и в предыдущем пункте равной 165 С. Из диаграммы на рисунке 2.5 видно, что энтальпия газов при данной температуре равна=1920 kJ/m3. Учитывая это рассчитаем потери теплоты с энтальпией уходящих газов по формуле (1.10):
=%.
Потери тепла через внешнее охлаждение поверхностей котла примем как в предыдущем пункте q5=1,636 %.
Рассчитываем КПД брутто котла по формуле (1.14)
.
Рассчитываем расход топлива на котел по формуле (2.15):
m3/s.
Для определения объемов продуктов сгорания и воздуха, а так же тепла отданного газами в поверхностях нагрева, вводится расчетный расход топлива, вычисляемый с учетом химического недожога по формуле (1.16):
m3/s.
3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗА ДЛЯ КОГЕНЕРАЦИИ
.1 Выбор и расчет ДВС при сжигании биогаза
.1.1 Выбор ДВС
Как уже было сказано, в период работы сахарного завода биогаз будет сжигаться в паровых котлах. В остальное время, биогаз предлагается сжигать в когенерационных установках. Делается это из следующих соображений:
во-первых, вырабатываемого биогаза не хватит для работы паровых котлов и турбоагрегата;
во-вторых, для повышения КПД выработки электрической и тепловой энергии.
Для того чтобы определить мощность когенерационных установок, необходимо рассчитать количество биогаза, которое будет выработано за 265 дней (время, которое сахарный завод не работает). Данное количество биогаза зависит от количества жома, которое предполагается перевозить с сахарного завода города Фалешты. Перевезено будет примерно 60 000 t жома. Рассчитаем примерное количество биогаза, которое может быть выработано с этого количества жома по формуле (2.3):
m3.
А это примерно 0,36 m3/s (учитывая, что данное количество биогаза будет сжигаться за 265 суток).
Изучив рынок газопоршневых установок, было принято решение использовать в данном проекте когенерационные модули австрийской фирмы Jenbacher, так как данная фирма предлагает линейку установок, специально предназначенных для сжигания биогаза. Исходя из рассчитанного выше расхода топлива, было выбрано две когенерационные установки Jenbacher 420 GS-B.LC, Biogas 1416 kW (Австрия), специально предназначенные для сжигания биогаза. На этих установках можно так же сжигать и природный газ. Характеристики установки представлены в Таблице 2.3:
Таблица 2.3 - Характеристика установки Jenbacher 420 GS-B.LC, Biogas 1,416 kW
Характеристики установкиЗначениеЕдиницы1.Номинальная мощность установки1416kW2.Тепловая мощность1460kW3.Электрическй КПД42,0%4.Термический КПД43,2%5.Общий КПД установки85,2%Характеристики мотора GE Jenbacher Gasmotor J 420 GS A216.Тип7.ДизайнV 708.Количество цилиндров 20шт9.Диаметр поршня145mm10.Ход поршня185mm11.Частота вращения коленвала 1500rot/min12.Скорость поршня9,25m/s13.Коэффициент сжатия12,514.Расход масла0,3g/kW15Расход топлива612m3/h16.Сухой вес мотора6,600kgХрактеристики генератора PE 734 F217.Модель18.КПД при cos?=1,097,6.КПД при cos?=0,896,8.Частота 50Hz21.Напряжение400V22.Масса3807kg
На данных установках биогаз будет сжигаться вне сезона работы сахарного завода. Во время же работы сахарного завода на ДВС будет сжигаться природный газ, с целью более полного использования его энергии. Электрическая энергия, будет продаваться в сеть, а тепловая использоваться для ГВС поселка и на нужды биогазового завода (когда необходимо).
.1.2 Расчет процессов наполнения и сжатия в камере сгорания ДВС
Процесс наполнения
Перед началом впуска в объеме камеры сгорания Ve находятся продукты сгорания, оставшиеся от предыдущего цикла, которые называются остаточными газами. Давление остаточных газов чуть меньше атмосферного. После прохождения верхней мертвой точки (ВМТ), поршень начинает двигаться к нижней мертвой точке (НМТ). В этот момент механизмом газораспределения открывается впускной клапан. Благодоря движению поршня к НМТ, камера сгорания наполняется новой порцией рабочей смеси.
Определим основные параметры смеси в процессе наполнения камеры сгорания. Давление смеси после компрессора находится по формуле:
Pa; (3.1)
где: - давление окружающей среды, в Pa.
Pa.
Температура смеси на входе в камеру сгорания:
K;(3.2)
где: - температура окружающей среды, в K;- показатель политропы;
K.
Давление в начале процесса сжатия:
Pa, (3.3)
Pa.
Коэффициент наполнения:
; (3.4)
где: - степень сжатия;
- температура остаточных газов, в K; для газовых двигателей K.
- повышение температуры смеси от стенок цилиндра, в K;
.
Температура смеси в начале сжатия:
K;(3.5)
где: - коэффициент который показывает какое количество газов осталось в цилиндре после завершения процесса выпуска, для четырехтактных двигателей он равен примерно 0,2.
K.
Процесс сж