биогаз на основе возобновляемого сырья
.pdf
Результаты программы измерения параметров производства биогаза
газа |
CHвыходаот |
|
одноступенч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потенциал остаточного газа при 20-22 °C |
|||||||
остаточногопотенциал |
|
многоступенч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
] |
|
периодич. действ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
хранилище с газонепрониц. покрытием |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Относительный |
[% |
58 16 |
30 26 27 33 50 25 19 |
34 31 18 |
15 43 |
57 38 48 |
49 28 |
59 21 20 53 37 |
24 03 |
29 56 |
06 40 55 |
45 10 |
39 22 |
23 63 09 |
14 04 |
35 52 05 |
51 47 |
62 02 |
12 01 13 |
61 11 |
|
|
|
БГУ БГУ |
БГУ БГУ БГУ БГУ БГУ БГУ БГУ |
БГУ БГУ БГУ |
БГУ БГУ |
БГУ БГУ БГУ |
БГУ БГУ |
БГУ БГУ |
БГУ БГУ БГУ |
БГУ БГУ |
БГУ БГУ |
БГУ БГУ БГУ |
БГУ БГУ |
БГУ БГУ |
БГУ БГУ БГУ |
БГУ БГУ |
БГУ БГУ БГУ |
БГУ БГУ |
БГУ БГУ |
БГУ БГУ БГУ |
БГУ БГУ |
Изображение 3-45: Относительный потенциал остаточного газа при ок. 20°C, в соотнесении с полученным выходом метана (установки с газонепроницаемым покрытием хранилищ остатков ферментирующей массы на диаграмме отмечены)
Потенциал остаточного газа |
Nm3CH |
/t |
|
Nm3CH |
/t |
|
4 |
|
|
4 |
|
||
|
|
одноступенчатые |
многоступенчатые |
одноступенчатые |
многоступенчатые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
средн. |
9,5 |
4,9 |
130 |
91 |
|
37°C |
|
|
|
|
|
|
|
мин. – макс. |
3,3 – 21,7 |
1,7 – 8,9 |
50 – 210 |
29 – 177 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
средн. |
3,2 |
1,5 |
47 |
27 |
|
|
|
|||||
20 до 22 °C |
|
|
|
|
|
2,8 – 72 |
|
мин. – макс. |
0,8 – 7,1 |
0,2 – 4,3 |
11 – 79 |
||
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Таб. 3-5: Демонстрация средних значений, а также мин. и макс. значений потенциала остаточного газа с дифференциацией по одно- и многоступенчатым установкам
Потенциал остаточного газа |
одноступенча- |
многоступен- |
|
[% от выхода CH4] |
тые |
чатые |
|
|
|
|
|
|
средн. |
9,7 |
5,1 |
37 °C |
|
|
|
|
мин. – макс. |
3,2 – 21,8 |
1,2 – 15,0 |
|
|
|
|
|
средн. |
3,5 |
1,5 |
|
|
||
20 до 22°C |
|
|
0,1 – 5,4 |
|
мин. – макс. |
0,8 – 8,5 |
|
|
|
||
|
|
|
|
Таб. 3-6: Средние, мин. и макс. значения относительного потенциала остаточного газа по отношению к полученному выходу метана на тонну загруженного материала с дифференциацией по одно- и многоступенчатым установкам
шение величины потенциала остаточного газа. Таким образом, величина времени отстаивания является однозначным критерием для определения эффективности использования субстрата.
Результаты определения потенциала остаточного газа показывают, что, прежде всего, в одноступенчатых системах и/или в системах с общим временем отстаивания менее 100 дней, хранилища остатков ферментирующей массы обязательно должны быть оборудованы газонепроницаемым покрытием, которое будет препятствовать выбросу метана в атмосферу и способствовать использованию имеющегося остаточного газа для выработки энергии. Среди установок с высоким значением потенциала остаточного газа только установки сухой ферментации БГУ 47, 51 и 52 имеют хранилища остатков ферментирующей массы со смонтированным газонепроницаемым покрытием. Таким образом, благодаря газонепроницаемому покрытию хранилищ остатков ферментирующей массы использование остаточного газа в этих установках не только способствует снижению выбросов метана, но и приводит к получению большей выручки за выработку электроэнергии.
60
|
Результаты программы измерения параметров производства биогаза |
|
°C) |
|
|
(20-22 |
одноступенч. |
|
многоступенч. |
||
газа |
||
периодич. действ. |
||
потенциалостаточного |
||
] |
||
4 |
||
[% от выхода CH |
||
Относительный |
Время отстаивания [д] |
|
|
||
Изображение 3-46: Взаимосвязь между значением относительного потенциала остаточного газа (20 –22°C) и временем гидравли- |
||
ческого отстаивания |
||
3.2.8 Утилизация газа |
почти все время работают с неполной нагрузкой. Хотя БТЭЦ и |
|
могут находиться в эксплуатации круглый год, они, в связи с не- |
3.2.8.1 Годовое число работы, теоретическое число |
большой выработкой газа или недостаточным объемом для хра- |
часов работы на полную мощность и ис- |
нения газа, работают не постоянно на полную мощность. Данные |
пользования мощности БТЭЦ по выработке |
по теоретическому числу часов работы на полную мощность отоб- |
электроэнергии |
ражают, в какой мере используется установленная мощность |
|
БТЭЦ. Диапазон теоретического числа часов работы оборудова- |
Годовое число работы БТЭЦ может служить индикатором эффек- |
ния на полную мощность составляет от 3639 до 8616 ч/г (БГУ 56 |
тивности эксплуатации биогазовой установки. Для 96 агрегатов |
и БГУ 38). |
биогазовых установок непрерывного действия годовое число ра- |
Статистическое распределение годового числа работы и тео- |
боты находится в диапазоне от 4332 до 8725 ч/г (БГУ 56 и БГУ |
ретического числа работы на полную мощность показывает, что, |
26). В установках, которые имеют несколько БТЭЦ, один из аг- |
хотя 69 % всех БТЭЦ и находятся в эксплуатации 8000 часов в |
регатов находится в работе значительно меньшее время, чем дру- |
год, только 41% агрегатов достигают 8000 часов работы на пол- |
гой; он используется, прежде всего, в периоды максимальной вы- |
ную мощность (изображение 3-47). |
работки газа или выступает в виде резервного на время техничес- |
Так как на многих установках смонтированы две или три |
кого обслуживания основного агрегата (например, на БГУ 02, 24, |
БТЭЦ, которые находятся в эксплуатации только в периоды мак- |
32). Преимущество данной модели заключается в том, что глав- |
симальной выработки газа, существуют агрегаты, которые харак- |
ный агрегат постоянно работает на полную мощность, в отличие |
теризуются очень низким числом часов работы на полную мощ- |
от такой ситуации, когда применяются крупные БТЭЦ, которые |
ность. |
Относительная частотность |
распределения [%] |
Относительная частотность |
распределения [%] |
|
Годовое число часов работы [1000 ч/г] |
|
Теоретическое число часов работы |
|
|
|
на полную мощность [1000 ч/г] |
Изображение 3-47: Относительное статистическое распределение годового числа часов работы (слева) и теоретического числа часов работы на полную мощность (справа) всех БТЭЦ
61
Результаты программы измерения параметров производства биогаза
Использования мощности по выработке электроэнергии (всего) [%]
100
90
80 
70 
60 
50 
40 30 
20 10
0 
01БГУ 02БГУ 03БГУ 04БГУ 05БГУ 06БГУ 07БГУ 08БГУ 09БГУ 10БГУ 11БГУ 12БГУ 13БГУ 14БГУ 15БГУ 16БГУ 17БГУ 18БГУ 19БГУ 20БГУ 21БГУ 22БГУ 23БГУ 24БГУ 25БГУ 26БГУ 27БГУ 28БГУ 29БГУ 30БГУ 31БГУ 32БГУ 33БГУ 34БГУ 35БГУ 36БГУ 37БГУ 38БГУ 39БГУ 40БГУ 41БГУ 42БГУ 43БГУ 44БГУ 45БГУ 47БГУ 48БГУ 49БГУ 50БГУ 51БГУ 52БГУ 53БГУ 54БГУ 55БГУ 56БГУ 57БГУ 58БГУ 59БГУ 61БГУ 62БГУ 63БГУ
Изображение 3-48: Средние величины использования общей мощности для выработки электроэнергии биогазовыми установками
В связи с тем, что теоретическое число часов работы на пол- |
вия 61 имела коэффициент использования мощности по выработ- |
ную мощность в качественном отношении представляет то же са- |
ке электроэнергии немногим выше 30%, это было самое низкое |
мое, что и показатель использования мощности БТЭЦ по выра- |
значение из всех зафиксированных (ср. гл. 3.2.10). В связи со зна- |
ботке электроэнергии, для лучшего сравнения на изображении 3- |
чительными техническими и биологическими сбоями в работе, |
48 приведены данные по использованию общей мощности для вы- |
которые привели к сильному сокращению загрузки субстрата, |
работки электроэнергии биогазовыми установками без учета |
БГУ 09, 47 и 56 имели очень низкие общие показатели использо- |
различий между отдельными БТЭЦ. В среднем рассматриваемые |
вания мощности по выработке электроэнергии. Возникшие на |
установки имеют коэффициент использования мощности, равный |
этих установках неисправности описаны в гл. 3.2.9. |
85% (таблица 3-7). |
Только бесперебойная и исправная эксплуатация установок |
17 % всех установок имеют коэффициент использования мощ- |
позволяет практически полностью использовать установленную |
ности по выработке электроэнергии, составляющий 95% (изоб- |
мощность оборудования. Кроме того, основой для последующей |
ражение 3-49), однако в почти 10% рассматриваемых установок |
эксплуатации оборудования с высокой долей использования об- |
этот показатель находится на уровне ниже 60%. В период прове- |
щей мощности является правильный выбор размеров биогазовой |
дения исследования гаражная установка периодического дейст- |
установки, которые соответствуют проектируемой мощности. |
частотностьОтносительная [%]распределения
Использования мощности по выработке электроэнергии (всего) [%]
Изображение 3-49: Относительное статистическое распределение значения использования общей мощности БТЭЦ по выработке электроэнергии на биогазовых установках
62
Результаты программы измерения параметров производства биогаза |
|||||
3.2.8.2 Электрический коэффициент полезного |
|
|
до 42,4% (БГУ 35 и БГУ 23 БТЭЦ 3, изображение 3-50). Очень |
||
действия |
|
|
низкие величины КПД ок. 30% следует рассматривать с крити- |
||
|
|
|
ческой точки зрения и всегда производить их оценку в контексте |
||
Величина электрического КПД, в отличие от установленной |
|
|
значений выхода метана. Если они также представляются несо- |
||
производителем величины, не определялась в соответствии с DIN |
|
|
ответствующими реальности в отношении используемой субст- |
||
6280. Поэтому величина электрического КПД при описании тех- |
|
|
ратной смеси и к тому же сильно отклоняются от величины удель- |
||
нических параметров и на представленных ниже диаграммах от- |
|
|
ной выработки электроэнергии, то это является индикатором неп- |
||
мечена звездочкой (*), чтобы обратить внимание на то, что эти |
|
|
равильного учета количества газа. Верное определение величи- |
||
расчетные значения не были определены в соответствии с пред- |
|
|
ны электрического КПД на практике является очень сложной |
||
писаниями DIN. Однако следует отметить, что, за исключением |
|
|
процедурой, так как измерительная техника часто не адаптирова- |
||
систематической погрешности вследствие, например, неправиль- |
|
|
на к местным условиям. |
|
|
ного монтажа газового счетчика или выбора счетчика неверных |
|
|
Если противопоставить величине электрического КПД по- |
||
размеров, при неправильно определенных температурах газа или |
|
|
казатели использования электрической мощности, то взаимос- |
||
не соответствующих действительности параметрах внешних дав- |
|
|
вязь можно обнаружить только в отношении газожидкостных |
||
лений, речь идет о т.н. случайных погрешностях. Они должны |
|
|
двигателей (изображение 3-51). Вокруг этой воображаемой ли- |
||
приводить как к более высоким, так и более низким величинам |
|
|
нии, которая соединяет между собой значение КПД 31% при по- |
||
КПД по сравнению с величинами, определяемыми в соответст- |
|
|
казателе использования электрической мощности 70% и, соот- |
||
вии с DIN. |
|
|
ветственно, значение КПД 40% при показателе использования |
||
Значения электрического КПД находятся в диапазоне от 30,5 |
|
|
электрической мощности 100%, расположено большое число аг- |
||
Электрический КПД* [%] |
|
|
|
|
|
|
|
|
БТЭЦ 1 |
БТЭЦ 2 |
БТЭЦ 3 |
БГУ 01 БГУ 02 БГУ 03 БГУ 04 БГУ 05 БГУ 06 БГУ 07 БГУ 08 БГУ 09 БГУ 10 БГУ 11 БГУ 12 БГУ 13 БГУ 14 БГУ 15 БГУ 16 БГУ 17 БГУ 18 БГУ 19 БГУ 20 БГУ 21 БГУ 22 БГУ 23 БГУ 24 БГУ 25 |
БГУ 26 |
БГУ 27 БГУ 28 БГУ 29 |
БГУ 30 БГУ 31 БГУ 32 БГУ 33 БГУ 34 БГУ 35 БГУ 36 БГУ 37 БГУ 38 БГУ 39 БГУ 40 БГУ 41 БГУ 42 БГУ 43 БГУ 44 БГУ 45 БГУ 47 БГУ 48 |
БГУ 49 БГУ 50 БГУ 51 БГУ 52 БГУ 53 |
БГУ 54 БГУ 55 БГУ 56 БГУ 57 БГУ 58 БГУ 59 |
Изображение 3-50: Среднее значение электрического КПД* на БТЭЦ |
|
|
|
||
|
D & B |
БТЭЦ с газожидкостным двигателем |
[%] |
2G |
|
Schnell |
|
|
КПД |
SEVA |
|
Hochreiter |
|
|
Электрический |
|
|
|
|
|
|
Использование электрической мощности [%] |
|
Изображение 3-51: Влияние показателя использования электрической мощности на электрический КПД с дифференциацией по газо- |
||
жидкостным двигателям пяти самых распространенных производителей БТЭЦ |
|
|
63
Результаты программы измерения параметров производства биогаза
Электрический КПД* [%]
MDE |
БТЭЦ с газовым двигателем |
Jenbacher
Elektro Hagl
SEVA
Hochreiter
|
|
|
Использование электрической мощности [%] |
|
|||
Изображение 3-52: Влияние показателя использования электрической мощности на электрический КПД*, с дифференциацией |
|||||||
по газовым двигателям пяти самых распространенных производителей БТЭЦ |
|
|
|
||||
[%] |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Газожидкостный двигатель |
||
распределения |
|
|
|
|
|
||
25 |
|
|
|
|
Газовый двигатель |
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
частотность |
15 |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
Относительная |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< 32 |
32 - 34 |
34 - 36 |
36 - 38 |
38 - 40 |
40 - 42 |
> 42 |
|
|
|
Электрический КПД* [%] |
|
|
||
Изображение 3-53: Относительное статистическое распределение значений электрического КПД* на БТЭЦ
регатов с величинами КПД, которые отчасти являются очень |
К оценке статистического распределения величин электри- |
низкими. В особенности величины КПД ниже 32%, лежащие в |
ческого КПД следует подходить с осторожностью и учетом сде- |
диапазоне показателей использования электрической мощнос- |
ланных выше замечаний (изображение 3-53). Однако здесь еще |
ти от 85 и почти до 95 %, скорее обусловлены неправильным |
раз демонстрируется явное различие между БТЭЦ с газожидкост- |
учетом объема газа, нежели являются фактическими. Даже и в |
ными и газовыми двигателями. |
диапазоне показателей использования электрической мощнос- |
10% БТЭЦ достигают величину электрического КПД макс. |
ти порядка 100 % возникают различия в величине электричес- |
32 %. Но более 20 % БТЭЦ имеют величину КПД свыше 40 % . |
кого КПД, равные 10 процентным пунктам. |
Величины КПД на 60 % БТЭЦ находятся в диапазоне от 34 до |
Величины КПД газовых двигателей не достигают уровня зна- |
40%. Очень плохие величины КПД могут быть обусловлены час- |
чений КПД газожидкостных двигателей (изображение 3-52). Так- |
тым запуском и отключением оборудования. Однако необходи- |
же здесь не представляется возможным обнаружить взаимосвязь |
мые протоколы, в которых регистрируется число повторных пус- |
между показателями использования электрической мощности и |
ков оборудования, имеются только на немногих установках, поэ- |
величинами КПД. Только один газовый двигатель достигает зна- |
тому развивать данную проблематику не представляется возмож- |
чение КПД, равное 40 %, в то время как величину КПД 42 % |
ным. Так как КПД является важной величиной, играющей роль |
имеют несколько газожидкостных двигателей. |
при достижении хороших результатов выработки электроэнер- |
64
Результаты программы измерения параметров производства биогаза
гии, на него следует обращать особое внимание при проектировании установки, а также в ходе ее эксплуатации. Непрерывная эксплуатация БТЭЦ с полной нагрузкой и регулярное техническое обслуживание способствуют достижению высокой величины КПД.
3.2.8.3 Использование запального топлива
В 43 газожидкостных агрегатах доля запального топлива лежит в пределах от 3,8 до 18% от общего объема загружаемых энергоносителей (БГУ 15 БТЭЦ 3, БГУ 50). Высокое значение, отмечаемое на БТЭЦ биогазовой установки 50, обусловлено тем, что в начале рассматриваемого периода установка потребляла пусковое топливо в очень больших объемах (до 25%). Но в ходе после последних недель потребление запального топлива на установке было снижено до величины ок. 12%.
Статистическое распределение показывает, что доля запального топлива на большинстве установок находится в диапазоне ниже 11% (70% установок), однако на 7% установок доля запального топлива составляет свыше 15 % (изображение 3-54). При этом речь идет не о дополнительных агрегатах, которые в связи с их нерегулярной эксплуатацией требуют загрузки больших объемов пускового топлива, как, например, на БГУ 02, а также и о главных агрегатах биогазовых установок (например, БГУ 02, БГУ 21).
Среднее значение доли запального топлива составляет 9,2%. Однако, учитывая стоимость запального топлива, его доля должна находиться значительно ниже этого значения. Средняя стоимость запального топлива, равная 0,51€/литр в рассматриваемом периоде, еще позволяет получать дополнительную прибыль в связи с высокими ставками оплаты электроэнергии, которая подается в общественную сеть. В ходе экономической оценки эксплуа-
тации установок будет приведена стоимость запального топлива, при которой его использование будет иметь негативные последствия в экономическом плане (глава 3.3.4.5).
Ввиду ожидаемого увеличения цен на нефть, с одной стороны, является логичным то, что все большее число БТЭЦ поставляется с газовыми двигателями, обеспечивая, таким образом, независимость установки, по крайней мере, от стоимости запального топлива. С другой стороны, принудительное требование использования на БТЭЦ с 2007 г. пускового топлива растительного происхождения является абсолютно оправданным.
3.2.8.4 Выработка энергии
В связи с тем, что ни на одной установке не было смонтировано измерительное оборудование для учета получаемой тепловой энергии, здесь речь пойдет только о выработке электроэнергии.
Как и ожидалось, фактическое значение выработки электроэнергии зависит от установленной электрической мощности установок, даже если в отдельных случаях были выработаны значительно меньшие объемы электроэнергии, чем то теоретически возможно (изображение 3-55). Потенциальная выработка электроэнергии рассчитывается при этом на основе средней номинальной мощности при непрерывной работе оборудования (168 ч/неделю).
На БГУ 47 и 56 отмечается очень высокая величина потенциальной выработки электроэнергии, составляющая 350 и 220 Мвт/ч/неделю соответственно. Эта величина достигается установками всего на 50% и 60% соответственно. Очень разное качество перерабатываемых в биогазовых установках субстратных смесей становится особенно очевидным на диаграмме с отображением величины удельной выработки электроэнергии на тонну загружаемого субстрата (изображение 3-56).
В то время как установки, использующие в сырье большие
частотностьОтносительная [%]распределения
Доля запального топлива [%]
Изображение 3-54: Относительное статистическое распределение доли пускового топлива на БТЭЦ с газожидкостными двигателями
65
Результаты программы измерения параметров производства биогаза |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
потенц. |
|
Еженедельная выработка электроэнергии [МВт/ч] |
|
|
|
|
|
|
фактич. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
БГУ 47 БГУ 56 БГУ 27 БГУ 28 БГУ 31 БГУ 08 БГУ 04 БГУ 45 БГУ 16 БГУ 18 БГУ 24 БГУ 15 БГУ 12 БГУ 43 БГУ 51 БГУ 52 БГУ 01 БГУ 17 БГУ 22 БГУ 48 БГУ 53 БГУ 55 БГУ 09 БГУ 10 БГУ 02 БГУ 49 БГУ 06 БГУ 20 БГУ 34 БГУ 44 БГУ 59 БГУ 14 БГУ 25 БГУ 30 БГУ 38 БГУ 03 БГУ 07 БГУ 19 БГУ 54 БГУ 40 БГУ 23 БГУ 42 |
БГУ 39 |
БГУ 29 |
БГУ 26 |
БГУ 35 БГУ 57 БГУ 58 |
БГУ 50 БГУ 33 БГУ 13 |
БГУ 36 БГУ 32 |
БГУ 37 БГУ 05 БГУ 21 БГУ 41 |
БГУ 11 |
Изображение 3-55: Средние, потенциальные и фактические величины еженедельной выработки электроэнергии в соответствии |
||||||||
со средней установленной мощностью |
|
|
|
|
|
|
|
|
электроэнергии |
субстрата |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сухая ферментация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выработка |
[кВт/ч/т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Удельная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
БГУ 01 |
БГУ 02 |
БГУ 03 |
БГУ 04 |
БГУ 05 |
БГУ 06 |
БГУ 07 |
БГУ 08 |
БГУ 09 |
БГУ 10 |
БГУ 11 |
БГУ 12 |
БГУ 13 |
БГУ 14 |
БГУ 15 |
БГУ 16 |
БГУ 17 |
БГУ 18 |
БГУ 19 |
БГУ 20 |
БГУ 21 |
БГУ 22 |
БГУ 23 |
БГУ 24 |
БГУ 25 |
БГУ 26 |
БГУ 27 |
БГУ 28 |
БГУ 29 |
БГУ 30 |
БГУ 31 |
БГУ 32 |
БГУ 33 |
БГУ 34 |
БГУ 35 |
БГУ 36 |
БГУ 37 |
БГУ 38 |
БГУ 39 |
БГУ 40 |
БГУ 41 |
БГУ 42 |
БГУ 43 |
БГУ 44 |
БГУ 45 БГУ 47 БГУ 48 БГУ 49 БГУ 50 БГУ 51 БГУ 52 БГУ 53 БГУ 54 |
БГУ 55 |
БГУ 56 |
БГУ 57 |
БГУ 58 |
БГУ 59 |
Изображение 3-56: Средняя удельная величина выработки электроэнергии на тонну загруженного субстрата
доли навозной жижи, достигают значений выработки электроэ- |
жение 3-58). Величина удельной выработки электроэнергии на |
нергии всего лишь в пределах от 100 (БГУ 12) до 275 кВт.ч (БГУ |
гаражной установке периодического действия БГУ 61 составляет |
03) на тонну субстрата, установки с небольшой долей навозной |
всего 383 кВт.ч/тоСВ, в то время как БГУ 31 имеет максимальный |
жижи в субстрате достигают значений от мин. 250 кВт.ч/тсубстрата |
показатель выхода электроэнергии - 1646 кВт.ч/тоСВ (см. также |
до макс. 520 кВт.ч/тсубстрата (БГУ 50). Важное преимущество по- |
таб. 3-7). |
казателя удельной выработки электроэнергии заключается в том, |
В глаза бросается тот факт, что все установки сухой фермен- |
что эти значения не искажены вследствие неправильной работы |
тации достигают значения мин. 1250 кВт.ч/тоСВ, тогда как многие |
измерительной техники, как это, прежде всего, может наблюдать- |
установки северо-восточного региона, использующие в своем сыр- |
ся при рассмотрении величин выхода газа (ср. гл. 3.2.6). |
ье большие объемы навозной жижи, имеют значительно более |
Различия в значениях удельной выработки электроэнергии об- |
низкие значения (изображение 3-58). На основе этих результатов |
ъясняются, прежде всего, различным содержанием оСВ в субст- |
можно предположить, что в связи с очень высоким показателем |
ратных смесях (изображение 3-57). При этом величины удельно- |
оборота субстрата, на установках, использующих в качестве сыр- |
го выхода электроэнергии на одноступенчатых биогазовых уста- |
ья большие доли навозной жижи, осуществляется неэффективное |
новках с высоким содержанием оСВ немного меньше, чем на мно- |
использование субстрата. На изображении 3-59 наглядно проде- |
гоступенчатых установках с аналогичным качеством субстрата. |
монстрирован тот факт, что одноступенчатые установки с корот- |
Для сравнения биогазовых установок на диаграмме отобра- |
ким временем отстаивания достигают более низких величин вы- |
жены значения выработки электроэнергии на тонну оСВ (изобра- |
работки электроэнергии. |
66
|
|
|
Результаты программы измерения параметров производства биогаза |
электроэнергии |
|
одноступенч. |
y = 16,6x - 40,5; r = 0,94 |
|
|
||
|
многоступенч. |
|
|
] |
|
|
|
субстрата |
|
y = 16,5x - 81,5; r = 0,94 |
|
|
|
||
выработка |
[кВт/ч/т |
|
|
Удельная |
|
|
|
|
|
|
Содержание оСВ в субстратной смеси [%СМ] |
Изображение 3-57: Взаимосвязь между содержанием оСВ в субстратной смеси и удельной выработкой электроэнергии с дифферен- |
|||
циацией по одно- и многоступенчатые биогазовым установкам |
|||
электроэнергии |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сухая ферментация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оСВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выработка |
[кВт/ч/т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Удельная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
БГУ 01 |
БГУ 02 БГУ 03 БГУ 04 |
БГУ 05 БГУ 06 БГУ 07 БГУ 08 БГУ 09 БГУ 10 БГУ 11 БГУ 12 БГУ 13 БГУ 14 БГУ 15 БГУ 16 БГУ 17 БГУ 18 БГУ 19 БГУ 20 БГУ 21 БГУ 22 |
БГУ 23 БГУ 24 БГУ 25 БГУ 26 БГУ 27 БГУ 28 |
БГУ 29 БГУ 30 БГУ 31 БГУ 32 БГУ 33 БГУ 34 |
БГУ 35 БГУ 36 БГУ 37 БГУ 38 БГУ 39 БГУ 40 БГУ 41 БГУ 42 |
БГУ 43 |
БГУ 44 |
БГУ 45 БГУ 47 |
БГУ 48 БГУ 49 БГУ 50 БГУ 51 БГУ 52 БГУ 53 БГУ 54 |
БГУ 55 |
БГУ 56 |
БГУ 57 |
БГУ 58 |
БГУ 59 |
БГУ 61 |
БГУ 62 |
БГУ 63 |
Изображение 3-58: Удельная выработка электроэнергии биогазовыми установками на тонну оСВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
электроэнергии |
] |
оСВ |
|
выработка |
[кВт/ч/т |
Удельная |
многоступенч. |
одноступенч. |
|
|
|
|
Время отстаивания во всей системе [д] |
Изображение 3-59: Взаимосвязь между удельной выработкой электроэнергии на тонну оСВ и временем отстаивания во всей системе |
|
67
Результаты программы измерения параметров производства биогаза
3.2.8.5 Использование тепловой энергии |
В соответствии с очень разными путями использования теп- |
|
ла (изображение 3-8, гл. 3.1.4), объемы тепловой энергии, направ- |
Чтобы рассмотреть долю используемого тепла в вырабатываемой |
ляемые внешним потребителям, также являются очень разными. |
тепловой энергии, несмотря на то, что учет выработки тепла не ве- |
Значения доли теоретически располагаемого объема тепла на- |
дется, используется показатель теоретически полезного тепла при |
ходятся в диапазоне от 1,5 до 67% (БГУ 55 и БГУ 01/43, изобра- |
полной загрузке мощности оборудования (в соответствии с уста- |
жение 3-60). Семь установок с объемом используемого тепла свы- |
новленной номинальной тепловой мощностью). На его основе |
ше 40% (БГУ 01, 07, 08, 20, 24, 43 и 62) имеют очень разверну- |
можно рассчитать теоретическое использование тепловой энер- |
тую концепцию утилизации тепловой энергии. |
гии внешними потребителями, а также объем энергии, необходи- |
БГУ 01 и 43 используют вырабатываемое тепло исключитель- |
мой на обеспечение технологического процесса выработки биога- |
но для обеспечения энергией хозяйственных построек и частных |
за. В тех случаях, когда эксплуатация БТЭЦ не могла осуществ- |
домовладений и достигают, тем самым, максимальный показа- |
ляться под полной нагрузкой, эти показатели являются, соответст- |
тель использования тепла. На установке БГУ 07 одна из двух |
венно, более низкими, чем использование фактически |
БТЭЦ подключена к теплотрассе, а тепло, вырабатываемое на БГУ |
реализованных объемов выработки тепла. |
24, поступает на несколько жилых домов. БГУ 62 подключена к |
использования теоретической |
тепловой мощности [%] |
Доля |
|
Процесс 
Внешние потребители
БГУ 01 |
БГУ 03 |
БГУ 04 |
БГУ 05 |
БГУ 06 |
БГУ 07 |
БГУ 08 |
БГУ 09 |
БГУ 10 |
БГУ 13 |
БГУ 14 |
БГУ 15 |
БГУ 16 |
БГУ 17 |
БГУ 20 |
БГУ 21 |
БГУ 22 |
БГУ 24 |
БГУ 25 |
БГУ 26 |
БГУ 28 |
БГУ 29 |
БГУ 31 |
БГУ 32 |
БГУ 33 |
БГУ 36 |
БГУ 38 |
БГУ 39 |
БГУ 40 |
БГУ 41 |
БГУ 42 |
БГУ 43 |
БГУ 45 |
БГУ 47 |
БГУ 48 |
БГУ 49 |
БГУ 50 |
БГУ 51 |
БГУ 52 |
БГУ 53 |
БГУ 55 |
БГУ 56 |
БГУ 57 |
БГУ 59 |
БГУ 61 |
БГУ 62 |
БГУ 63 |
Изображение 3-60: Теоретическое использование установленной тепловой мощности на снабжение теплом внешних потребителей и обеспечение технологического процесса
частотностьОтносительная [%]распределения
Использование тепла внешними потребителями от теоретической тепловой мощности [%]
Изображение 3-61: Относительное статистическое распределение использования тепла внешними потребителями в соответствии с тепловой мощностью
68
Результаты программы измерения параметров производства биогаза
местной сети теплоснабжения и обеспечивает теплом жилые до- |
7,9% (изображение 3-62). Максимальное значение потребления |
ма расположенного поблизости поселка. |
электроэнергии на собственные нужды, которое отмечается на |
То, что биогазовые установки еще очень далеки от использо- |
БГУ 09, объясняется использованием экструдера для предвари- |
вания тепла в полном объеме, продемонстрировано на диаграм- |
тельного измельчения субстрата. Кроме того, БТЭЦ работала с |
ме статистического распределения 3-61. Немногим более 20 % |
нагрузкой всего 52%, что обуславливает высокую долю исполь- |
всех установок утилизируют всего лишь до 10% потенциально |
зования электроэнергии на собственные нужды в объеме вырабо- |
располагаемого тепла, направляя его на обеспечение внешних |
танной электроэнергии. То же самое распространяется и на БГУ |
потребителей. 25% установок, напротив, достигают показателя |
36 со значением потребления электроэнергии на собственные нуж- |
теоретического использования, который составляет уже свыше |
ды ок. 13%. |
30%. |
При рассмотрении показателя удельной потребности в элект- |
Значения использования тепловой энергии на обеспечение тех- |
роэнергии на собственные нужды на тонну субстрата, становит- |
нологического процесса (тепловая энергия на собственные нуж- |
ся очевидным, что установки северо-восточного региона с боль- |
ды), определенные на 10 установках, находятся в пределах от 5,5 |
шой долей навозной жижи в сырье имеют более низкие значения |
до 21,5% (БГУ 49 и БГУ 10, изображение 3-60). При этом собст- |
(изображение 3-63). Наименьший показатель, составляющий 7,4 |
венное потребление тепла самой установкой не играет никакой ро- |
кВт.ч/тсубстрата, зафиксирован на установке БГУ 07. БГУ 31 и 48 |
ли, так как для обеспечения внешних потребителей имеются дос- |
достигают максимальных значений порядка 47 кВт.ч/тсубстрата. |
таточные объемы тепловой энергии. Имеющийся потенциал прак- |
Взаимосвязь между удельной потребностью в электроэнергии на |
тически не используется в полной мере, и большие объемы полу- |
собственные нужды и долей навозной жижи в субстрате проде- |
чаемого тепла просто отводятся в атмосферу. В большинстве |
монстрирована на изображении 3-64. С увеличением доли навоз- |
случаев использование тепловой энергии осуществляется в неудов- |
ной жижи увеличивается значение потребности в электроэнергии |
летворительной степени в результате отсутствия бережного от- |
на тонну загружаемого субстрата. При этом особую роль играют |
ношения или потерь при транспортировке тепла на дальние расс- |
значительно увеличенное значение пропускной способности |
тояния. В связи с таким фактическим положением дел, целесооб- |
субстрата и небольшая доля использования твердых компонен- |
разной альтернативой представляется интенсификация закачки био- |
тов. Кроме того при более низких содержаниях оСВ снижаются |
метана в газопровод, что позволит эффективно использовать биогаз |
и требования к мощности перемешивания субстрата. В среднем |
с энергетической точки зрения. Другая возможность заключается |
на одну тонну загружаемого субстрата требуется энергия в объе- |
в закачке сухого и обессеренного биогаза в мини-газопровод для |
ме около 26 кВт.ч (таблица 3-7). |
его утилизации в БТЭЦ на месте использования тепловой энергии. |
В таблице 3-7 еще раз предоставлен обзор основных данных |
|
по средним, минимальным и максимальным величинам, касаю- |
|
щихся утилизации газа. |
3.2.8.6 Электроэнергия на собственные нужды |
|
|
Учет электроэнергии на собственные нужды проводился на 46 ус- |
|
3.2.9 Потребность в рабочем времени |
тановках (изображение 3-62). |
|
|
Величины потребления электроэнергии на собственные нуж- |
|
Потребность в рабочем времени в рамках нормального режима |
ды лежат в диапазоне от 5,0 (БГУ 50/63) до 20,6% (БГУ 09) от об- |
|
эксплуатации установок является очень разной и лежит в диа- |
ъема выработанной электроэнергии, среднее значение составляет |
|
пазоне значений от 5,3 до 46 часов в неделю (БГУ 31 и БГУ 56, |
в электроэнергии нужды [% от произв.] |
|
|
Потребность собственные |
|
|
на |
|
|
БГУ 02 БГУ 03 БГУ 06 БГУ 07 БГУ 08 БГУ 09 БГУ 10 БГУ 15 БГУ 16 БГУ 17 БГУ 20 БГУ 21 БГУ 22 БГУ 23 БГУ 24 БГУ 25 БГУ 26 |
БГУ 27 БГУ 28 БГУ 29 |
БГУ 30 БГУ 31 БГУ 32 БГУ 33 БГУ 34 БГУ 35 БГУ 36 БГУ 38 БГУ 40 БГУ 41 БГУ 45 БГУ 48 БГУ 49 БГУ 50 БГУ 51 БГУ 52 БГУ 53 БГУ 55 БГУ 56 БГУ 57 БГУ 59 |
Изображение 3-62: Потребность биогазовых установок в электроэнергии на собственные нужды (установки, на которых установ- |
||
лены соответствующие измерительные средства) |
|
|
69