(五)发动机排放物
发动机排放的有害物主要为CO、NO、碳氢化合物(HC)以及少量的SO和颗粒排放物。根据高温NO的反应机理,产生NO的要素是温度、氧浓度和反应时间,在足够的氧浓度下,温度越高、反应时间越长,生成的NO就越多。由于沼气发动机的燃烧速度慢,燃烧温度较低,NO比柴油机低很多;沼气中含有大量的CO(20%~50%),且本身含有一定量的CO组成成分,燃烧时氧气浓度相对柴油机低,因而CO和碳氢化合物(HC)的排放相对高;沼气是一种生物类气体燃料,颗粒显然比柴油机排放少;至于SO,排量虽然很少,但是排入大气中,会形成酸雨,危害极大。因此,为减少沼气发动机有害排放物生成,必须对沼气进行净化处理,尤其是脱硫处理;还可适当提高压缩比以减少有害物质的排放。实际压缩比与发动机支配气相位、速度和负荷大小有关,因而是个变量,提高实际压缩比,提高终了压缩温度和压力,有利于提高混合气的燃烧效率,缩短燃烧时间,降低沼气消耗率,使混合气充分快速的燃烧,减少有害排放物的生成。且沼气中甲烷含量高,具有很好的抗爆性能,所以压缩比可大幅度提高;采用高能点火系统可有效增加火焰传播速度,缩短滞燃期,避免后燃严重、排温增高的恶果,使污染降低;为了减少污染,还可对气体排放物进行后处理。
(六)沼气发电余热回收方法
为了提高沼气发电系统对沼气的利用率,应对沼气发电过程中废气和发动机冷却系统中产生的余热加以充分利用,具体如下:
1.发动机废气的余热利用有三种
(1)发动机废气的余热→通过废热锅炉产生蒸汽→加热消化器
(2)发动机废气的余热→通过换热器产生热水→加热消化器
(3)发动机废气的余热→通过废气吸收式冷热水热水器→用于空调系统
2.发动机冷却水中余热利用
发动机冷却水中余热→通过换热器产生热水以加热消化器
沼气发电系统能积极、有效地利用沼气,可以将沼气中约30%的能量变为电力,40%的能量变为热能。沼气发动机在完全满足人们对环保严格要求的同时,利用四冲程、高压点火、涡轮增压、中冷器、稀释燃烧等技术,通过沼气在汽缸内燃烧做功,将沼气的化学能转换成机械能。于此同时,利用热回收技术可将燃气内燃机中润滑油、中冷器、缸套水和尾气排放中的热量充分回收利用而组成热动机组。一般从发动机热回收系统中吸收的热量以90℃的热水形式供给热交换中心使用。内燃机正常回水温度为70℃。在污水处理厂中可利用这一热量给消化池进行加热。燃气内燃机机械效率通常达40%,热效率可达50%,总效率高达90%。通常在O为5%的情况下燃烧后排放的NO500毫克/米,完全满足环保的要求。因此,通过沼气发动机利用沼气是一种非常理想的途径。
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