DOI: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.2.08

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СМЕСИ БИОГАЗА И МЕТАНА В ГАЗОВОМ ДВИГАТЕЛЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

А. А. Лисовал

Аннотация


Выполнен анализ научных работ за последние десять лет по направлению создания в Украине газовых ДВС, работающих на природном газе, биогазе или подобных низкокалорийных топливах. Задачи работы – обобщить результаты исследований применения модельного газа в газовом ДВС, работающем на привод электростанции, разработать рекомендации по добавкам биогаза к природному газу в зависимости от нагрузки электростанции для создания алгоритма управления подачей топлива. Упростить трудоёмкость экспериментальных работ можно с помощью модельного газа – смеси природного и углекислого газов. В статье приведены рекомендации по настройке системы питания и автоматического регулирования газового двигателя, работающего на смеси природного газа (метана) и биогаза. Для решения поставленных задач были проведены исследования на газоэлектрической установке с номинальной мощностью 30 кВт. Изначально установка была оснащена 8-ми цилиндровым бензиновым двигателем с искровым зажиганием и электрогенератором. Базовый ДВС был конвертирован в чисто газовый со степенью сжатия 8,5. При физическом моделировании добавок биогаза к природному газу в модельном газе увеличивали объёмную долю углекислого газа до 30 % в зависимости от внешней нагрузки. Расчётным путём определили аналогичное соотношение сжатого природного газа  и добавки биогаза. Для расчёта приняли, что в сжатого природного газа  содержится 90…95 % метана, а в биогазе 60 % метана и 40 % углекислого газа.  Подтверждена возможность применения в поршневых ДВС с искровым зажиганием биогаза с содержанием 60 % метана как добавки к природному газу. Установлено, что с уменьшением нагрузки доля биогаза может увеличиваться и замещать до 85 % природного газа. При работе на добавках биогаза определены значения концентраций углеводородов и остаточного кислорода в отработавших газах для контроля настройки газового оборудования ДВС. В условиях эксплуатации для электростанции выбрано три режима проверки: холостой ход, 50 % нагрузки, номинальный режим.  Результаты исследований могут служить основой для создания алгоритма управления подачей добавки биогаза к природному газу в зависимости от изменения нагрузки.

Ключевые слова


двигатели внутреннего сгорания; газовые поршневые двигатели; метан; модельный газ; регулирование состава газового топлива

Полный текст:

PDF

Литература


Клименко В.Н., Мазур А.И., Сабашук П.П. Когенерационные системы с тепловыми двигателями. Справочное пособие. Часть 1. Общие вопросы когенерационных технологий // К.: ИПЦ АЛКОН НАН Украины. – 2008. – 559 с.

Першин С. А. Оптимизация параметров когенерационной установки // Новый университет: серия "технические науки". – 2016. – №. 5-6. – С. 77–90.

Разуваев А. В. Целесообразность применения систем утилизации тепла ДВС // Турбины и дизели. – 2010. – №. 1. – С. 48-50.

Вербовський В.С. Особливості предпускового прогріву стаціонарного газового двигуна з використанням теплового акумулятора з фазовим переходом / В.С. Вербовський, І.В. Грицук, Д.С. Адров, З.І. Краснокутська // Двигатели внутреннего сгорания. – 2014. – №2. – С. 85 – 90.

Девянин С.Н. Биогаз – альтернативное топливо для дизелей / С.Н. Девянин, В.Л. Чумаков, В.А. Марков // Транспорт на альтернативном топливе. – 2012. – № 2(26). – С. 68 – 73.

Долганов К.Є. Система живлення для переобладнання дизеля в газовий двигун / К.Є. Долганов, А.А. Лісовал, О.І. П’ятничко, Ю.П. Майфет. // Вісник НТУ-ТАУ. – 2002. – Вип. №7. – С. 295 – 299.

Врублевский А.Н. Определение цикловой подачи газового топлива с электронным управлением топливопливоподачи / А.Н. Врублевский, А.А. Дзюбенко, М.С. Липинский, А.П. Кузьменко, С.О. Подлящук // Двигатели внутреннего сгорания. – 2014. – №2. – С. 33 – 37.

Марченко А.П. Забезпечення номінальної потужності стаціонарного газового двигуна при використанні низькокалорійних газових палив / А.П. Марченко, О.О. Осетров, С.С. Кравченко // Двигатели внутреннего сгорания. – 2015. – №1. – С. 15 – 33.

Тимошевский Б.Г. Характеристики процесса сгорания двигателя 2Ч7,2/6 с добавками до 65 % синтез-газа к бензину / Б.Г. Тимошевский, М.Р. Ткач, А.С. Познанский, А.С. Митрофанов, А.Ю. Проскурин // Двигатели внутреннего сгорания. –2015. – №1. – С. 33 – 37.

Ткач М.Р. Підвищення ефективності ДВЗ малотоннажних суден застосуванням добавок синтез-газу / М.Р. Ткач, Б.Г. Тимошевський, О.С. Митрофанов, А.С. Познанський, А.Ю. Проскурін // Двигатели внутреннего сгорания. – 2018. – №2. – С. 3 – 6. DOI: 10.20998/0419-87192018.2.01.

Бганцев В.М. Розрахункове визначення впливу складу біогазу на характеристики транспортного двигуна / В.М. Бганцев, А.М. Лєвтєров, Н.Ю. Гладкова // Двигатели внутреннего сгорания. – 2018. – №1. – С. 7 – 14. DOI: 10.20998/0419-87192018.1.02.

Лисовал А.А. Исследования работы газового двигателя на топливах с разным содержанием углекислого газа / А.А. Лисовал, М.Е. Нижник, Ю.А. Свистун // Двигатели внутреннего сгорания. – 2014. – №2. – С. 8 – 14.




Creative Commons License
Эта работа лицензирована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.