Модернізація системи очистки біогазу для підвищення ефективності його використання в когенераційних установках - Піцик, Віталій Сергійович; Pitsyk, Vitalii (ЦНТУ, 2024)
Метою кваліфікаційної роботи є розробка та аналіз удосконаленої системи очищення біогазу (БГ) до рівня біометану (БМ), яка забезпечить підвищення ефективності його використання в когенераційних установках. У роботі показано необхідність підвищення енергетичної ефективності та надійності когенераційних установок за рахунок модернізації системи очистки біогазу, що особливо важливо при їх застосування в децентралізованих енергетичних системах. Для цього розглянуто і проаналізовано конструктивні рішення та стан використання газових когенераційних установок; проаналізовано методи виробництва та очистки БГ і обґрунтовано ступінь його очистки до рівня БМ. Також виконано порівняння схемно-конструктивних рішень біогазових установок (БГУ) та показано переваги БГУ з двокамерним реактором. Для очистки БГ від домішок обґрунтовано доцільність застосування газових гідратів та наведено методи параметризації термодинамічних та кінетичних умов газогідратної очистки БГ. Запропоновано схемно-конструктивне рішення газогідратної установки (ГГУ) очистки БГ до рівня БМ. На основі розробленої методики розраховано енерговитрати в ГГУ очистки біогазу L ГГУ та виконано їх порівняння з Lін при застосуванні інших методів очистки. L ГГУ складає 0,140-0,172 кВт·год/кг біогазу і суттєво менше Lін, що знаходиться в діапазоні 0,174…0,639 кВт·год/кг біогазу. Показано, що ККД газопоршневого двигуна при роботі в складі КГУ на біометані ККД БМ = 35…38% і більше, ніж при роботі на біогазі ККД БГ = 28…30%, в 1,25…1,27 рази. The purpose of the qualification work is to develop and analyze an improved biogas (BG) purification system to the level of biomethane (BM), which will ensure an increase in the efficiency of its use in cogeneration units. The work shows the need to increase the energy efficiency and reliability of cogeneration plants by modernizing the biogas purification system, which is especially important when using them in decentralized energy systems. For this purpose, design solutions and the state of use of gas cogeneration plants are considered and analyzed; methods of production and purification of BG are analyzed and the degree of its purification to the level of BM is justified. A comparison of the schematic and design solutions of biogas units (BGU) was also made and the advantages of BGU with a two-chamber reactor were shown. For cleaning BG from impurities, the feasibility of using gas hydrates is substantiated and methods for parameterizing thermodynamic and kinetic conditions of gas hydrate cleaning of BG are given. A schematic and design solution of a gas hydrate units (GGU) for cleaning BG to the BM level is proposed. Based on the developed methodology, energy consumption in the GGU for biogas cleaning L GGU was calculated and their comparison with Lin was performed when using other cleaning methods. L GGU is 0.140-0.172 kWh/kg of biogas and is significantly less than Lin, which is in the range of 0.174 ... 0.639 kWh/kg of biogas. It is shown that the efficiency coefficient (EC) of a gas piston engine when operating as part of a GGU unit on biomethane EC BM = 35…38% and is higher than when operating on biogas EC BG = 28…30%, 1.25…1.27 times.
Modernisation of the biogas purification system to increase the efficiency of its use in cogeneration units
Keywords: когенераційна установка; біогаз; біометан; газогідрати; термодинамічні та кінетичні параметри; газопоршневий двигун; енерговитрати; ККД; cogeneration plant; biogas; biomethane; gas hydrates; thermodynamic and kinetic parameters; gas piston engine; energy consumption; efficiency coefficient