Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов

На лабораторных огневых стендах проведены исследования горения смесей природного газа и диоксида углерода (имитация биогаза). Показано, что биогаз является хорошим котельным топливом и может замещать природный газ в существующих котлах при условии реконструкции или замены горелочных устройств. Экспе...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Сигал, И.Я., Смихула, А.В., Марасин, А.В., Куц, В.П., Домбровская, Э.П., Колчев, В.А., Кернажицкая, Е.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут газу НАН України 2013
Назва видання:	Энерготехнологии и ресурсосбережение
Теми:	Топливо и энергетика
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127237
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов / И.Я. Сигал, А.В. Смихула, А.В. Марасин, В.П. Куц, Э.П. Домбровская, В.А. Колчев, Е.С. Кернажицкая // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2013. — № 5. — С. 26-32. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-127237
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1272372017-12-13T03:03:05Z Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов Сигал, И.Я. Смихула, А.В. Марасин, А.В. Куц, В.П. Домбровская, Э.П. Колчев, В.А. Кернажицкая, Е.С. Топливо и энергетика На лабораторных огневых стендах проведены исследования горения смесей природного газа и диоксида углерода (имитация биогаза). Показано, что биогаз является хорошим котельным топливом и может замещать природный газ в существующих котлах при условии реконструкции или замены горелочных устройств. Экспериментально определено, что длина биогазового факела меньше, чем факела природного газа такой же тепловой мощности. Токсичность выброса продуктов сгорания биогаза меньше, чем природного газа. При сжигании биогаза особое внимание надо уделять стабилизации факела из-за склонности его к отрыву ввиду меньшей нормальной скорости распространения пламени. При балластировании природного газа диоксидом углерода в количестве 12 % и более не наблюдалось классической тенденции изменения длины факела, которая характерна для природного газа при переходе из ламинарного режима горения в турбулентный. На лабораторних вогневих стендах проведено дослідження горіння сумішей природного газу та діоксиду вуглецю (імітація біогазу). Показано, що біогаз є хорошим котельним паливом та може заміщувати природний газ в існуючих котлах за умови реконструкції або заміни пальникових пристроїв. Експериментально визначено, що довжина біогазового факелу менша, ніж факелу природного газу такої самої теплової потужності. Токсичність викиду продуктів згоряння біогазу менша, ніж природного газу. При спалюванні біогазу додаткову увагу треба приділяти стабілізації факелу через схильність його до відриву, зважаючи на меншу нормальну швидкість поширення полум’я. При баластуванні природного газу діоксидом вуглецю у кількості близько 12 % та більше не спостерігалося класичної тенденції зміни довжини факелу при переході з ламінарного режиму горіння в турбулентний, що характерно для природного газу. The researches of mixtures — natural gas and dioxide carbon (imitation of biogas) are conducted on laboratory fires stands. It is shown that a biogas is a good boiler fuel and can substitute natural gas in existent boilers on condition of reconstruction or replacement of burners. It is experimentally certain that length of biogas flame less than natural gas at the same power. The toxicity of fuel gases under biogas combustion is less than natural gas combustion. At biogas burning additional attention is necessary to be spared to flame stabilizing because of its inclination to tearing away, biogas has less high normal speed of flame distribution. At natural gas ballasting by carbon dioxide in an amount about 12 % and more the authors didn’t observe classic tendency of flame length change which is characteristic for natural gas in transition from the laminar to turbulent regime burning. 2013 Article Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов / И.Я. Сигал, А.В. Смихула, А.В. Марасин, В.П. Куц, Э.П. Домбровская, В.А. Колчев, Е.С. Кернажицкая // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2013. — № 5. — С. 26-32. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0235-3482 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127237 621.18:632.15 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение Інститут газу НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Топливо и энергетика Топливо и энергетика
spellingShingle	Топливо и энергетика Топливо и энергетика Сигал, И.Я. Смихула, А.В. Марасин, А.В. Куц, В.П. Домбровская, Э.П. Колчев, В.А. Кернажицкая, Е.С. Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов Энерготехнологии и ресурсосбережение
description	На лабораторных огневых стендах проведены исследования горения смесей природного газа и диоксида углерода (имитация биогаза). Показано, что биогаз является хорошим котельным топливом и может замещать природный газ в существующих котлах при условии реконструкции или замены горелочных устройств. Экспериментально определено, что длина биогазового факела меньше, чем факела природного газа такой же тепловой мощности. Токсичность выброса продуктов сгорания биогаза меньше, чем природного газа. При сжигании биогаза особое внимание надо уделять стабилизации факела из-за склонности его к отрыву ввиду меньшей нормальной скорости распространения пламени. При балластировании природного газа диоксидом углерода в количестве 12 % и более не наблюдалось классической тенденции изменения длины факела, которая характерна для природного газа при переходе из ламинарного режима горения в турбулентный.
format	Article
author	Сигал, И.Я. Смихула, А.В. Марасин, А.В. Куц, В.П. Домбровская, Э.П. Колчев, В.А. Кернажицкая, Е.С.
author_facet	Сигал, И.Я. Смихула, А.В. Марасин, А.В. Куц, В.П. Домбровская, Э.П. Колчев, В.А. Кернажицкая, Е.С.
author_sort	Сигал, И.Я.
title	Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов
title_short	Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов
title_full	Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов
title_fullStr	Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов
title_full_unstemmed	Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов
title_sort	экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов
publisher	Інститут газу НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Топливо и энергетика
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127237
citation_txt	Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов / И.Я. Сигал, А.В. Смихула, А.В. Марасин, В.П. Куц, Э.П. Домбровская, В.А. Колчев, Е.С. Кернажицкая // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2013. — № 5. — С. 26-32. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Энерготехнологии и ресурсосбережение
work_keys_str_mv	AT sigaliâ éksperimentalʹnoeissledovaniebiogazakaktoplivadlâkotlov AT smihulaav éksperimentalʹnoeissledovaniebiogazakaktoplivadlâkotlov AT marasinav éksperimentalʹnoeissledovaniebiogazakaktoplivadlâkotlov AT kucvp éksperimentalʹnoeissledovaniebiogazakaktoplivadlâkotlov AT dombrovskaâép éksperimentalʹnoeissledovaniebiogazakaktoplivadlâkotlov AT kolčevva éksperimentalʹnoeissledovaniebiogazakaktoplivadlâkotlov AT kernažickaâes éksperimentalʹnoeissledovaniebiogazakaktoplivadlâkotlov
first_indexed	2025-07-09T06:34:54Z
last_indexed	2025-07-09T06:34:54Z
_version_	1837150132429127680
fulltext	ment trend of the world. Energotechnologii i Resurcosberezhenie [Energy Technologies and Re- source Saving], 2012, (2), pp. 54–69. (Rus.) 21. Tschapowetz E., Krammer H., Geidies J. Use of re- generative burner systems in batch-wise furnace op- eration. Heat Processing, 2013, (2), pp. 61–66. 22. Tschapowetz E., Krammer H., Geidies J. Einsatz von regenerativen Brennersystemen im satzweisen Ofenbetrieb. GasWarme Intern., 2013, (3), pp. 69–75. (Germ.) 23. Wunning J.G. Gap flow burners in industrial appli- cations. Heat Processing, 2013, (2), pp. 101–103. 24. Whipple D., Teufert J., Domagala J. High effi- ciency burner systems for aluminium melting fur- naces. Heat Processing, 2010, (8), iss. 2, pp. 139–144. 25. Scimone S., Carrara G. Modern reheating practices focus on combustion technology. Heat Processing, 2011, (9), iss. 2, pp. 163–168. Received June 21, 2013 26 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2013. ¹ 5 ÓÄÊ 621.18:632.15 Ñèãàë È.ß., äîêò. òåõí. íàóê, ïðîô., Ñìèõóëà À.Â., êàíä. òåõí. íàóê, Ìàðàñèí À.Â., àñïèðàíò, Êóö Â.Ï., Äîìáðîâñêàÿ Ý.Ï., êàíä. òåõí. íàóê, Êîë÷åâ Â.À., Êåðíàæèöêàÿ Å.Ñ. Èíñòèòóò ãàçà ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ óë. Äåãòÿðåâñêàÿ, 39, 03113 Êèåâ, Óêðàèíà, e-mail: isigal@ukr.net Ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå áèîãàçà êàê òîïëèâà äëÿ êîòëîâ Íà ëàáîðàòîðíûõ îãíåâûõ ñòåíäàõ ïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ ãîðåíèÿ ñìåñåé ïðèðîäíî- ãî ãàçà è äèîêñèäà óãëåðîäà (èìèòàöèÿ áèîãàçà). Ïîêàçàíî, ÷òî áèîãàç ÿâëÿåòñÿ õîðî- øèì êîòåëüíûì òîïëèâîì è ìîæåò çàìåùàòü ïðèðîäíûé ãàç â ñóùåñòâóþùèõ êîòëàõ ïðè óñëîâèè ðåêîíñòðóêöèè èëè çàìåíû ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâ. Ýêñïåðèìåíòàëüíî îïðåäåëåíî, ÷òî äëèíà áèîãàçîâîãî ôàêåëà ìåíüøå, ÷åì ôàêåëà ïðèðîäíîãî ãàçà òàêîé æå òåïëîâîé ìîùíîñòè. Òîêñè÷íîñòü âûáðîñà ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ áèîãàçà ìåíüøå, ÷åì ïðèðîäíîãî ãàçà. Ïðè ñæèãàíèè áèîãàçà îñîáîå âíèìàíèå íàäî óäåëÿòü ñòàáèëèçàöèè ôàêåëà èç-çà ñêëîííîñòè åãî ê îòðûâó ââèäó ìåíüøåé íîðìàëüíîé ñêîðîñòè ðàñïðî- ñòðàíåíèÿ ïëàìåíè. Ïðè áàëëàñòèðîâàíèè ïðèðîäíîãî ãàçà äèîêñèäîì óãëåðîäà â êî- ëè÷åñòâå 12 % è áîëåå íå íàáëþäàëîñü êëàññè÷åñêîé òåíäåíöèè èçìåíåíèÿ äëèíû ôà- êåëà, êîòîðàÿ õàðàêòåðíà äëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà ïðè ïåðåõîäå èç ëàìèíàðíîãî ðåæèìà ãîðåíèÿ â òóðáóëåíòíûé. Áèáë. 14, ðèñ. 5, òàáë. 1. Êëþ÷åâûå ñëîâà: êîòëû, ãîðåíèå, áèîãàç, îêñèäû àçîòà, ïëàìÿ. � Ñèãàë È.ß., Ñìèõóëà À.Â., Ìàðàñèí À.Â., Êóö Â.Ï., Äîìáðîâñêàÿ Ý.Ï., Êîë÷åâ Â.À., Êåðíàæèöêàÿ Å.Ñ., 2013 Áèîãàç ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñìåñü ìåòàíà è äèîêñèäà óãëåðîäà, â êîòîðîé â íåáîëüøèõ êî- ëè÷åñòâàõ ìîãóò ñîäåðæàòüñÿ àçîò, êèñëîðîä, à òàêæå ñåðîâîäîðîä è äðóãèå ïðèìåñè. Ïðèñòàâ- êà «áèî» â ñëîâå «áèîãàç» óêàçûâàåò íà òî, ÷òî ãàç ÿâëÿåòñÿ ïðîäóêòîì æèçíåäåÿòåëüíîñòè ìå- òàíîáðàçóþùèõ áàêòåðèé, êîòîðûå ðàçëàãàþò îðãàíè÷åñêèå îòõîäû. Ìíîãèå ïðåäïðèÿòèÿ (ñòàíöèè àýðàöèè äëÿ î÷èñòêè ãîðîäñêèõ ñòîêîâ, ñïèðòîâûå, ïèâçàâî- äû è äð.) èìåþò ïðîáëåìû ñ õðàíåíèåì æèäêèõ è òâåðäûõ îðãàíè÷åñêèõ îòõîäîâ, òàê êàê íåîá- õîäèìûå äëÿ ýòîãî çåìåëüíûå ó÷àñòêè, êàê ïðà- âèëî, àðåíäóþòñÿ ó ñåëüõîçïðåäïðèÿòèé, êîòî- ðûå ïîâûøàþò àðåíäíóþ ïëàòó èëè âîîáùå îò- êàçûâàþò â àðåíäå èç-çà âîçìîæíîñòè èñïîëüçî- âàíèÿ çåìëè ïî äðóãîìó íàçíà÷åíèþ. Ïîýòîìó ïåðåðàáîòêà îðãàíè÷åñêèõ îòõîäîâ â áèîãàç è ïðè âîçìîæíîñòè â óäîáðåíèÿ (÷òî ïîçâîëÿåò âåðíóòü ÷àñòü çàòðàò íà ñòðîèòåëüñòâî áèîãàçî- âûõ óñòàíîâîê, à â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ è îêó- ïèòü ïðîåêò) ÿâëÿåòñÿ åäèíñòâåííî âîçìîæíûì âûíóæäåííûì ðåøåíèåì ýòîé ïðîáëåìû. Ñ ïðèíÿòèåì Çàêîíà Óêðàèíû îò 20.11.12 ¹ 5485-VI ïðè ñîáëþäåíèè íåêîòîðûõ óñëîâèé âîçìîæíî ïîëó÷èòü çåëåíûé òàðèô íà ïðîèçâå- äåííóþ ýëåêòðîýíåðãèþ ñ èñïîëüçîâàíèåì áèî- ãàçà êàê òîïëèâà, òî åñòü ãîñóäàðñòâî ïîìîãàåò îêóïèòü ñòðîèòåëüñòâî áèîãàçîâûõ óñòàíîâîê [1]. Îäíàêî ïîëó÷åíèå ýëåêòðîýíåðãèè èç áèîãà- çà òðåáóåò äîïîëíèòåëüíûõ çàòðàò: íà ïîêóïêó äâèãàòåëÿ âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ ñ ýëåêòðîãåíå- ðàòîðîì è ïîäêëþ÷åíèå åãî ê ñåòè; íà ñòðîè- òåëüñòâî ëèíèé ýëåêòðîïåðåäà÷, à òî è òðàíñ- ôîðìàòîðíîé ïîäñòàíöèè; íà ïðîõîæäåíèå îïðåäåëåííûõ ïðîöåäóð äëÿ ïîëó÷åíèÿ çåëåíîãî òàðèôà. Ïîýòîìó â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ âûãîäíåå èñïîëüçîâàòü áèîãàç ïðÿìî â êîòåëüíîé ïðåä- ïðèÿòèÿ äëÿ ñîêðàùåíèÿ ðàñõîäà èëè äàæå ïîë- íîé çàìåíû ïðèðîäíîãî ãàçà, êîòîðûé èñïîëüçó- åòñÿ äëÿ âíóòðåííèõ íóæä [2, 3]. Â òàáëèöå ïðèâåäåíû ñîñòàâ è äðóãèå õà- ðàêòåðèñòèêè äëÿ ñðàâíåíèÿ ïðèðîäíîãî ãàçà è áèîãàçà ñ ìîëî÷íîé ôåðìû ñ. Áîëüøàÿ Êðóïåëü (Êèåâñêàÿ îáë.). Â êà÷åñòâå ñûðüÿ äëÿ çàãðóç- êè â áèîðåêòîðû èñïîëüçîâàëñÿ êîðîâèé íàâîç. Ñîñòàâû áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà èç ãîðîä- ñêîé ñåòè îïðåäåëÿëè â Èíñòèòóòå ãàçà ÍÀÍÓ íà õðîìàòîãðàôå Agilent 6890N. Îñîáåííîñòÿìè áèîãàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðèðîäíûì ãàçîì ÿâëÿåòñÿ ïîíèæåííîå ñîäåð- æàíèå ÑÍ4 — 50–75 % (â ïðèðîäíîì ãàçå — 90–99 %) è íàëè÷èå CO2 â áîëüøèõ êîëè÷åñò- âàõ (25–50 %). Ïîýòîìó èñïîëüçîâàòü ñóùåñò- âóþùèå ãîðåëî÷íûå óñòðîéñòâà äëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà â ýòîì ñëó÷àå íåëüçÿ, òàê êàê äëÿ äîñòèæå- íèÿ òàêîé æå ìîùíîñòè ÷åðåç èõ ñîïëîâîé àï- ïàðàò íóæíî ïîäàòü áèîãàçà áîëüøå, ÷åì ïðè- ðîäíîãî, ÷òî íåâîçìîæíî áåç ñóùåñòâåííîãî óâåëè÷åíèÿ äàâëåíèÿ ïåðåä ãîðåëêîé. Óâåëè÷å- íèå ñêîðîñòè èñòå÷åíèÿ áèîãàçà íàðóøèò îïòè- ìàëüíîå ñîîòíîøåíèå ñêîðîñòåé ãàç : âîçäóõ è ñîîòâåòñòâåííî èçìåíèò ãëóáèíó ïðîíèêíîâåíèÿ ñòðóé áèîãàçà â ïîòîê âîçäóõà, ÷òî ïðèâîäèò, êàê ïðàâèëî, ê áîëüøîé âåðîÿòíîñòè ñðûâà ôà- êåëà, ïîâðåæäåíèþ ãîðåëêè è òîïî÷íûõ ýêðà- íîâ êîòëà. Åñëè óâåëè÷èòü äèàìåòð îòâåðñòèé äëÿ èñòå÷åíèÿ áèîãàçà è ñîáëþñòè ñîîòíîøåíèå ñêîðîñòåé ãàç : âîçäóõ äî ïðåäóñìîòðåííûõ êîíñòðóêöèåé ãîðåëî÷íîãî óñòðîéñòâà, ðàññ÷è- òàííîãî â ñîîòâåòñòâèè ñ ðåêîìåíäàöèÿìè Þ.Â.Èâàíîâà [4], äëÿ áîëüøèíñòâà êîíñòðóê- öèé ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâ ôàêåë âñå ðàâíî áó- äåò íåóñòîé÷èâ è ñêëîíåí ê îòðûâó. Ýòî ïðîèñ- õîäèò èç-çà òîãî, ÷òî ó áèîãàçà (ÁÃ) íèæå ìàê- ñèìàëüíàÿ íîðìàëüíàÿ ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíå- íèÿ ïëàìåíè (uÁÃ = 15–25 ñì/ñ) ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðèðîäíûì ãàçîì (ÏÃ) (uÏÃ = 38 ñì/ñ). Â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷ ìàêñèìàëüíóþ íîðìàëüíóþ ñêîðîñòü ðàñïðî- ñòðàíåíèÿ ïëàìåíè äëÿ áèîãàçà (ïðè t = 20 �C, p = 101,325 êÏà) ìîæíî âû÷èñëèòü ïî ýìïèðè- ÷åñêîé ôîðìóëå: uÁÃ � 38 – 0,5 ÑÎ2, ãäå ÑÎ2 (%) — êîíöåíòðàöèÿ äèîêñèäà óãëåðî- äà â ìåòàíî-äèîêñèäóãëåðîäíîé ñìåñè (ñ ïðè- áàâêîé ê íåìó íå áîëåå 5 % äðóãèõ ïðèìåñåé, íàïðèìåð, N2). ×åì íèæå íîðìàëüíàÿ ñêîðîñòü ðàñïðîñòðà- íåíèÿ ïëàìåíè èñõîäíîãî áèîãàçà, êîòîðàÿ óìåíüøàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì êîíöåíòðàöèè ÑÎ2, òåì áîëüøåå âíèìàíèå íàäî óäåëÿòü ñòàáèëèçà- öèè ôàêåëà, óñòðàíÿÿ âåðîÿòíîñòè åãî ñðûâà íà âñåì ðàáî÷åì äèàïàçîíå ìîùíîñòè ãîðåëî÷íîãî óñòðîéñòâà [2]. Åùå îäíîé ïðè÷èíîé íåâîçìîæíîñòè èñ- ïîëüçîâàíèÿ ñóùåñòâóþùèõ ãîðåëî÷íûõ óñò- ðîéñòâ äëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà ïðè ñæèãàíèè áèî- ãàçà ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå â áèîãàçå âûñîêîòîêñè÷- íûõ è êîððîçèîííî-àêòèâíûõ ïðèìåñåé, â ïåð- âóþ î÷åðåäü, ñåðîâîäîðîäà, ÷òî òðåáóåò ïðèìå- íåíèÿ ñïåöèàëüíûõ êîððîçèîííî-ñòîéêèõ ñòà- ëåé. Ïîýòîìó èñïîëüçîâàíèå îáû÷íûõ ãàçîãî- ðåëî÷íûõ óñòðîéñòâ äëÿ ñæèãàíèÿ áèîãàçà ìî- æåò áûòü îïàñíî èç-çà âîçìîæíûõ ïîâðåæäå- íèé ìåòàëëà. Òåì íå ìåíåå, íèêàêèõ ïðèíöèïèàëüíûõ ïðåïÿòñòâèé ïî ñæèãàíèþ áèîãàçà â ñóùåñòâóþ- ùèõ ïàðîâûõ è âîäîãðåéíûõ êîòëàõ íå èìååòñÿ (êðîìå ðåêîíñòðóêöèè èëè çàìåíû ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâ). Ñåðîâîäîðîä ïðè ïðàâèëüíî âû- áðàííîì ãîðåëî÷íîì óñòðîéñòâå ñãîðàåò â ôàêå- ëå, íå äîñòèãàÿ ýêðàíîâ òîïêè êîòëà (ýòî íå âû- çûâàåò âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ñåðîâîäîðîäíîé êîððîçèè), îáðàçóÿ â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè ãîðå- íèÿ SO2 è H2O. Ïîñêîëüêó áîëüøèíñòâî ïàðî- âûõ è âîäîãðåéíûõ êîòëîâ ÿâëÿþòñÿ ãàçîìàçóò- íûìè (â ìàçóòå ñîäåðæèòñÿ íåêîòîðàÿ ÷àñòü ñå- ðû [5], êîòîðàÿ ñãîðàåò ñ îáðàçîâàíèåì äèîêñè- äà ñåðû è íà íàëè÷èå êîòîðîé êîòëû áûëè ðàñ- Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2013. ¹ 5 27 Õàðàêòåðèñòèêè ïðèðîäíîãî ãàçà è áèîãàçà Ãàç ÑÍ4, % Ñ2Í6, % Ñ3Í8, % Ñ4Í10, % Ñ5Í12, % Ñ6Í6, % CO2, % N2, % Î2, % H2S, % uí, ñì/ñ �ã, êã/íì3 Qí ð, êÄæ/íì3 Ïðèðîäíûé 94,10 2,99 0,73 0,21 0,05 0,03 0,84 1,05 – – 38 0,77 36757 Áèîãàç* 69,44 – – – – – 30,36 0,09 – 0,11 23 1,1 24941 Ïðèìå÷àíèå. Ðàñ÷åòíûå âåëè÷èíû: uí — ìàêñèìàëüíàÿ íîðìàëüíàÿ ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïëàìåíè ïîäãîòîâëåííîé ñìåñè (t = 20 �C, p = 101,325 êÏà); �ã — ïëîòíîñòü ãàçà ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ (t = 0 �C, p = 101,325 êÏà); Qí ð — íèç- øàÿ òåïëîòâîðíàÿ ñïîñîáíîñòü ãàçîâîé ñìåñè. ñ÷èòàíû èçíà÷àëüíî), òî íèêàêèõ ïðîáëåì ïðè ýêñïëóàòàöèè êîòëîâ, ïåðåâåäåííûõ íàìè íà ñæèãàíèå áèîãàçà, íå íàáëþäàëîñü, ÷òî ïîä- òâåðæäàåòñÿ ìíîãîëåòíèì îïûòîì ýêñïëóàòàöèè ïàðîâûõ êîòëîâ ÄÊÂÐ-6,5/13, ÄÊÂÐ-10/13 è ÄÅ-16/14 [2]. Âîçìîæíîé ïðîáëåìîé ïðè ñæèãàíèÿ áèîãà- çà â ñóùåñòâóþùèõ êîòëàõ ïðåäïîëàãàëè èçìå- íåíèå äëèíû ôàêåëà [2] â ñëó÷àå, åñëè áèîãàçî- âûé ôàêåë òàêîé æå òåïëîâîé ìîùíîñòè áóäåò ïðåâûøàòü ìàêñèìàëüíóþ äëÿ äàííîé òîïêè äëèíó è ìîæåò ïîâðåäèòü çàäíèé èëè áîêîâûå ýêðàíû. Äëÿ ïðîâåðêè ýòîãî ïðåäïîëîæåíèÿ íà ëàáîðàòîðíîì ñòåíäå (ðèñ.1) áûëè ïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ äîáàâîê ÑÎ2 ê ïðèðîä- íîìó ãàçó (èìèòàöèÿ áèîãàçà, ñîñòàâ ïðèðîäíîãî ãàçà ñì. â òàáëèöå). Äëèíà ôàêåëà ôèê- ñèðîâàëàñü ôîòîãðàôèðîâàíè- åì íà ôîíå ðàçìå÷åííîé øêà- ëû è ïðîâåðÿëàñü ãàçîàíàëè- çàòîðîì ïî ñîñòàâó ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ. Ïðèðîäíûé ãàç èç ìàãèñò- ðàëè 1 è äèîêñèä óãëåðîäà èç áàëëîíà 2 ïîäàåòñÿ â ðåñè- âåð-ñìåñèòåëü 3 ÷åðåç ðîòàìåò- ðû 4 â íåîáõîäèìîé ïðîïîð- öèè (ïðîöåíòíîå ñîäåðæàíèå ãàçîâ â ðåñèâåðå ïðîâåðÿåòñÿ ãàçîâûì õðîìàòîãðàôîì), äà- ëåå ãàç — èìèòàòîð áèîãàçà — ïîäàþò â ãîðåëêó 5, âîçäóõ 6 ïîäàåòñÿ â ôàêåë çà ñ÷åò ðàç- ðÿæåíèÿ. Ýëåêòðîçàïàëüíèêîì 7 ïîäæèãàþò ñìåñü, îáðàçîâàâ- øèéñÿ ãîðÿùèé ôàêåë 8 èññëå- äóþò ïî âûñîòå, ôîòîãðàôèðóÿ êàìåðîé 9 íà ôîíå øêàëû 10 è â òîì ÷èñëå ïðîâîäÿò àíàëèç äûìîâûõ ãàçîâ ãàçîàíàëèçàòîðîì 11. Ñãîðàíèå ãàçà ïðîõîäèò â êàìåðå 12. Çàâèñèìîñòè äëèíû ôàêåëà îò íåêîòîðûõ ïîêàçàòåëåé äëÿ ðàçíûõ ñîñòàâîâ èìèòàòîðà áèî- ãàçà ïðèâåäåíû íà ðèñ.2, 3. Êàê âèäíî èç ðèñ.2, ïðè ðàçáàâëåíèè ÏÃ äèîêñèäîì óãëåðîäà â êîëè- ÷åñòâå 11,7 % ïðè ïåðåõîäå èç ëàìèíàðíîãî ðå- æèìà ãîðåíèÿ â òóðáóëåíòíûé èçìåíåíèå äëèíû ôàêåëà íå èìååò ÷åòêî âûðàæåííîãî ýêñòðåìóìà, à äëèíà ôàêåëà ïðèðîäíîãî ãàçà èçìåíÿåòñÿ ïî çàâèñèìîñòè, áëèçêîé ê ïîëó÷åííîé â ðàáîòå Hottel H.C. è Howthorne W.R. [6]. Íà ðèñ.3 ïîêàçàíà äëèíà ôàêåëà, ïðèâåäåí- íàÿ ê îäíîé è òîé æå òåïëîâîé ìîùíîñòè, è âèä- íî, ÷òî ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ ñîäåðæàíèÿ ÑÎ2 äëè- íà áèîãàçîâîãî ôàêåëà ìåíüøå, ÷åì ïðèðîäíîãî ãàçà ïðè èñòå÷åíèè ÷åðåç íàñàäêó îäíîãî ñå÷åíèÿ. Â ðåàëüíûõ ïðîìûøëåííûõ óñòàíîâêàõ â ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâàõ ãîðåíèå ïðèðîäíîãî ãàçà èëè áèîãàçà íà÷èíàåòñÿ íà íåêîòîðîì ðàñ- ñòîÿíèè îò ñîïëà, òî åñòü èìååò ìåñòî ãîðåíèå îòîðâàííûõ ãàçîâûõ ñòðóé, â êîòîðûå äî íà÷à- ëà ãîðåíèÿ èíæåêòèðóåòñÿ ÷àñòü âîçäóõà, íåîá- õîäèìîãî äëÿ ñãîðàíèÿ. Äëÿ òàêèõ ñòðóé ñî- êðàùåíèå äëèíû ôàêåëà ñìåñè ÏÃ + ÑÎ2 â ñðàâíåíèè ñ ôàêåëîì ïðèðîäíîãî ãàçà ìîæíî ÷àñòè÷íî îáúÿñíèòü óâåëè÷åíèåì êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ ñòðóè ñìåñè ãàçîâ, òàê êàê ïëîòíîñòü áèîãàçà áîëüøå, ÷åì ïðèðîäíîãî ãàçà (mÁÃ W > mÏÃ W, ãäå mÁÃ, mÏÃ — ìàññû áèîãàçà è ïðè- ðîäíîãî ãàçà, âûòåêàþùèå ÷åðåç ïëîùàäü ñå÷å- íèÿ ñîïëà â åäèíèöó âðåìåíè ïðè îäèíàêîâîé ñêîðîñòè W) è ñòåïåíè èíæåêöèè òåîðåòè÷åñêè íåîáõîäèìîãî êîëè÷åñòâà âîçäóõà. Êîýôôèöè- 28 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2013. ¹ 5 Ðèñ.1. Ëàáîðàòîðíûé ñòåíä äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññîâ ãîðåíèÿ ñìåñè ÏÃ è ÑÎ2: 1 — ìàãèñòðàëü ÏÃ; 2 — áàëëîí ñ ÑÎ2; 3 — ðåñèâåð-ñìåñèòåëü; 4 — ðîòàìåòð; 5 — ãîðåëêà; 6 — âîçäóõ; 7 — ýëåêòðîçàïàëüíèê; 8 — áèîãàçîâûé ôàêåë; 9 — ôîòî- âèäåîêàìåðà; 10 — øêàëà; 11 — ãàçîàíàëèçàòîð; 12 — êàìåðà ñãîðàíèÿ. Ðèñ.2. Çàâèñèìîñòü äëèíû ôàêåëà îò ñêîðîñòè âûõîäà ñìåñè ïðè íàñàäêå äèàìåòðîì 3 ìì: 1 — ÏÃ; 2 — ÏÃ + 11,7 % ÑÎ2; 3 — ÏÃ + 22 % ÑÎ2. åíò èíæåêöèè ñòðóè áèîãàçà ÿâëÿåòñÿ ôóíê- öèåé Ê= f(mÁÃ WÁÃ; hã), ãäå hã — ðàññòîÿíèå îò ãàçîâîãî ñîïëà äî ñòåíêè âîçäóøíîãî êàíàëà. Ñâåòèìîñòü áèîãàçîâîãî ôàêåëà íèæå, ÷åì ïðè- ðîäíîãî ãàçà. Ýòî ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî ó áèîãàçîâîãî ìåíüøàÿ òåîðåòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà ãîðåíèÿ (Òô), à ñòåïåíü ïîäñîñà òåîðåòè÷åñêè íåîáõîäèìîãî äëÿ ãîðåíèÿ âîçäóõà â ñòðóþ áèî- ãàçà âûøå, ÷åì â ñòðóþ ïðèðîäíîãî ãàçà. Åùå îäíîé âàæíîé çàäà÷åé ïðè ñæèãàíèè áèîãàçà ÿâëÿåòñÿ èçó÷åíèå ñîñòàâà ïðîäóêòîâ åãî ñãîðàíèÿ ñ òî÷êè çðåíèÿ íàëè÷èÿ îñíîâíûõ çàãðÿçíÿþùèõ àòìîñôåðó âåùåñòâ ïðè ãîðåíèè ãàçîâûõ òîïëèâ. Ïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ îáðàçîâàíèÿ îêñè- äîâ àçîòà è ìîíîîêñèäà óãëåðîäà â çàâèñèìîñòè îò ñîäåðæàíèÿ ÑÎ2 â ãàçå — èìèòàòîðå áèîãàçà ïðè ñæèãàíèè. Ïîäãîòîâëåííàÿ ñìåñü (ÏÃ + ÑÎ2) âûòåêàëà èç ñîïëà äèàìåòðîì 3 ìì â êâàðöåâûé êàíàë, ãäå ãîðåíèå ïðîèñõîäèëî â äèôôóçèîííîì ôàêåëå. Êîíöåíòðàöèè ÑÎ2, Î2, NOx, CO, à òàêæå òåìïåðàòóðà ôèêñèðîâàëèñü â âûõîäíîì ñå÷åíèè êâàðöåâîãî êàíàëà. Ñõåìà ëàáîðàòîðíîãî ñòåíäà ïîêàçàíà íà ðèñ.4, à ðå- çóëüòàòû èññëåäîâàíèé — íà ðèñ.5. Êàê âèäíî èç ðèñ.5, ïðè äîáàâëåíèè ê ïðè- ðîäíîìó ãàçó 7 % ÑÎ2 ñíèæåíèå âûáðîñîâ îê- ñèäîâ àçîòà óìåíüøàåòñÿ íà 50–57 %, à ýìèññèÿ ÑÎ âîçðàñòàåò íà 10–18 % îò èñõîäíîãî. Óäâîå- íèå áàëëàñòà äî 14 % ïðèâîäèò ëèøü ê 62 %-ìó óìåíüøåíèþ NOx, à óâåëè÷åíèå âûáðîñà ÑÎ ñîñòàâëÿåò îêîëî 55 %. Ïîëó÷åííûå äàííûå êîððåëèðóþòñÿ ñ äðóãèìè èññëåäîâàíèÿìè [7, 8], â êîòîðûõ öåëåíàïðàâëåííî áàëëàñòèðîâàëè òîïëèâî (ÏÃ) ïðîäóêòàìè ñãîðàíèÿ, ñîäåðæà- ùèìè ÑÎ2, ñ öåëüþ ñíèæåíèÿ âûáðîñîâ NOx êîòëîì ÒÝÖ. Â êà÷åñòâå áàëëàñòà ïðèðîäíîãî ãàçà èñïîëüçîâàëè äûìîâûå ãàçû íà ðåàëüíûõ ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâàõ êîòëîàãðåãàòà ìîùíîñ- òüþ 100 ò/÷ ïàðà. Ïðè äîáàâëåíèè êàæäîãî 1 % áàëëàñòà â ïðèðîäíûé ãàç èìåëî ìåñòî ñíèæå- íèå îáðàçîâàíèÿ îêñèäîâ àçîòà íà 4,5–6 %. Ïðè äîáàâëåíèè 7 % ãàçîâ ðåöèðêóëÿöèè ñíèæåíèå âûáðîñà NOx ñîñòàâèò 31,5–42 %, ÷òî íåìíîãî ìåíüøå èç-çà ðàçëè÷èÿ ñîñòàâîâ áàëëàñòà (ïðå- îáëàäàíèå â íåì äâóõàòîìíîãî ãàçà (N2)) è áîëüøåé òåìïåðàòóðû áàëëàñòà (äûìîâûå ãàçû ïîäàâàëèñü ñ òåìïåðàòóðîé áîëåå 240 �Ñ). Îò- ñþäà ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî áèîãàç (çàáàë- ëàñòèðîâàííûé äèîêñèäîì óãëåðîäà ìåòàí áåç çíà÷èòåëüíûõ ïðèìåñåé H2S) ÿâëÿåòñÿ áîëåå ýêîëîãè÷åñêè ÷èñòûì òîïëèâîì ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðèðîäíûì ãàçîì. Â ðàáîòàõ [9–11] ïîêàçàíî, ÷òî äîáàâëåíèå ÑÎ2 ê ìåòàíó (ÏÃ) îêàçûâàåò ñèëüíîå âëèÿíèå íà òåìïåðàòóðó ãîðåíèÿ (Òô) è ñêîðîñòü ðàñ- Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2013. ¹ 5 29 Ðèñ.3. Çàâèñèìîñòü äëèíû ôàêåëà îò òåïëîâîé ìîùíîñòè ïðè íàñàäêå äèàìåòðîì 3 ìì. Îáîçíà÷åíèÿ êàê íà ðèñ.2. Ðèñ.4. Êâàðöåâûé êàíàë äëÿ èññëåäîâàíèÿ ãîðåíèÿ ñìåñè ÏÃ + ÑÎ2: 1 — ïîäâîä ñìåñè ÏÃ + ÑÎ2; 2 — íàñàäêà; 3 — øòàòèâ; 4 — ôàêåë; 5 — êâàðöåâûé êàíàë; 6 — çîíä ãàçî- àíàëèçàòîðà. Ðèñ.5. Èçìåíåíèå ïàðàìåòðîâ ãîðåíèÿ ïðè äîáàâëåíèè ÑÎ2 ê ÏÃ: 1 — áåçðàçìåðíîé òåìïåðàòóðû (T/Tmax); 2 — ìîíî- îêñèäà óãëåðîäà (CO/COmax); 3 — êîíöåíòðàöèè îêñèäîâ àçîòà (NOõ/NOõ max). ïðîñòðàíåíèÿ ïëàìåíè (uí) íå òîëüêî âñëåäñò- âèå òåïëîâîãî, íî è õèìè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ, â òîì ÷èñëå èç-çà ñâÿçûâàíèÿ àòîìîâ âîäîðîäà ïî ðåàêöèè Í + ÑÎ2 � ÑÎ + ÎÍ. Â ðàáîòå Í.À.Ãóðåâè÷à [11] ïîäðîáíî ðàñ- ñìîòðåíî õèìè÷åñêîå âîçäåéñòâèå ÑÎ2 íà ñêî- ðîñòü ãîðåíèÿ ñòåõèîìåòðè÷åñêîé ñìåñè ìåòàíà ñ âîçäóõîì ñ èñïîëüçîâàíèåì òåîðèè ß.Á.Çåëü- äîâè÷à è ïîêàçàíî, ÷òî âëèÿíèå ÑÎ2 ïðåâûøàåò âëèÿíèå Í2Î, äâóõàòîìíûõ ãàçîâ (N2), à òàêæå Ar è He â çíà÷èòåëüíîé ìåðå èç-çà õèìè÷åñêîé ñîñòàâëÿþùåé. Â ðàáîòàõ ñîòðóäíèêîâ Èíñòèòóòà ãàçà ÍÀÍ Óêðàèíû [12, 13] âïåðâûå â 1974 ã. ïðåä- ëîæåíî ââåñòè óñëîâíûé ïîêàçàòåëü òîêñè÷íî- ñòè ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ãàçà (èëè ëþáîé ãàçî- âîé ñìåñè)�Ãóñë, âûáðàñûâàåìûõ â àòìîñôåðó, êàê ñóììó îòíîøåíèé êîíöåíòðàöèé äàííîãî òîêñè÷íîãî âåùåñòâà â ïðîäóêòàõ ñãîðàíèÿ (Ñ³) ê åãî ìàêñèìàëüíîé ðàçîâîé ïðåäåëüíî äîïóñòè- ìîé êîíöåíòðàöèè â àòìîñôåðíîì âîçäóõå íàñå- ëåííûõ ìåñò (ÏÄÊ³)ì.ð. Äëÿ ïðîäóêòîâ ñãîðà- íèÿ áèîãàçà: ��Ãóñë ��ÃNOx +�ÃÑÎ +�ÃSÎx � � CNOx/ÏÄÊNOx + K 1 CCO/ÏÄÊCO + + K2 CSOx/ÏÄÊSOx, ãäå ÏÄÊNOx (NOõ â ïåðåñ÷åòå íà NO2), ÏÄÊCO, ÏÄÊSOx (SOõ â ïåðåñ÷åòå íà SO2) — ìàêñèìàëü- íî ðàçîâûå ïðåäåëüíî äîïóñòèìûå êîíöåíòðàöèè, ÏÄÊNOx = 0,085 ìã/ì3, ÏÄÊCO = 5 ìã/ì3; ÏÄÊSOx = 0,5 ìã/ì3 [14]; Ê1, Ê2 — êîýôôèöè- åíòû âçàèìíîãî âëèÿíèÿ (â íàøåì ñëó÷àå îíè áëèçêè ê 1). Íàïðèìåð, äëÿ áèîãàçà ïðè êîýôôèöèåíòå èçáûòêà âîçäóõà � = 1 íà ðåàëüíîì ïàðîâîì êîò- ëå ÄÊÂÐ-6,5/13 ýòîò âûáðîñ ñîñòàâèò, ìã/íì3: NOx = 100; ÑÎ = 120; SO2 = 411; ��Ãóñë.ÁÃ � 100/0,085 + 1 . 120/5 + + 1 . 411/0,5 = 2022. Äëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà (â ïðîäóêòàõ ãîðåíèÿ íåò SO2) ìàññîâûé âûáðîñ NOx çàôèêñèðîâàí â 2 ðàçà áîëüøå, à ÑÎ â 2 ðàçà ìåíüøå: ��Ãóñë.ÏÃ � 200/0,085 + 1 . 60/5 = 2364. Êàê âèäíî èç ïðèâåäåííîãî ïðèìåðà, ïðî- äóêòû ãîðåíèÿ áèîãàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðèðîä- íûì ãàçîì ÿâëÿþòñÿ áîëåå ýêîëîãè÷åñêè áåç- îïàñíûìè äàæå ñ ó÷åòîì íàëè÷èÿ â íèõ SO2. Â ñëó÷àå, åñëè áèîãàç ïîïàäàåò â àòìîñôå- ðó áåç ñæèãàíèÿ, òî òîëüêî çà ñ÷åò ïðèñóòñòâèÿ â íåì ñåðîâîäîðîäà èíòåíñèâíîñòü çàïàõà ïîâû- øàåòñÿ â ñîòíè ðàç, à îïàñíîñòü äëÿ ÷åëîâåêà, íàõîäÿùåãîñÿ â çîíå ýìèññèè, ïî ñðàâíåíèþ ñ äèîêñèäîì ñåðû, êîòîðûé îáðàçóåòñÿ â ðåçóëü- òàòå åãî ñæèãàíèÿ, ïîâûøàåòñÿ â äåñÿòêè ðàç: �ÃH2S /�ÃSO2 = (GH2S /GSO2) (ÏÄÊSO2/ÏÄÊH2S) = = (34/64) (0,5/0,008) = 33 ðàçà, ãäå GH2S, GSO2 — ìîëÿðíûå ìàññû âåùåñòâ, GH2S = 34 ã/ìîëü; GSO2 = 64 ã/ìîëü; ÏÄÊSO2, ÏÄÊH2S — ìàêñèìàëüíî ðàçîâûå ïðåäåëüíî äî- ïóñòèìûå êîíöåíòðàöèè, ÏÄÊSO2 = 0,5 ìã/ì3, ÏÄÊH2S = 0,008 ìã/ì3 [14]. Ïîýòîìó öåëåñîîáðàçíîñòü ñæèãàíèÿ áèîãà- çà â ñâå÷àõ, êîòîðîå ðåàëèçîâàíî íà íåêîòîðûõ îáúåêòàõ, ãäå íåò íåîáõîäèìîñòè â ãîðÿ÷åé âîäå èëè ýëåêòðîýíåðãèè (äàæå áåç ïîëåçíîãî èñ- ïîëüçîâàíèÿ âûäåëÿåìîãî òåïëà), îáúÿñíÿåòñÿ çíà÷èòåëüíûì ýêîëîãè÷åñêèì ýôôåêòîì, â òîì ÷èñëå çà ñ÷åò óòèëèçàöèè ìåòàíà, êîòîðûé ÿâ- ëÿåòñÿ ïàðíèêîâûì ãàçîì. Âûâîäû Áèîãàç ÿâëÿåòñÿ õîðîøèì êîòåëüíûì òîï- ëèâîì è ìîæåò çàìåùàòü ïðèðîäíûé ãàç â ñóùå- ñòâóþùèõ êîòëàõ ïðè óñëîâèè ðåêîíñòðóêöèè èëè çàìåíû èìåþùèõñÿ ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâ. Äëèíà áèîãàçîâîãî ôàêåëà ìåíüøå, ÷åì ïðè- ðîäíîãî òàêîé æå òåïëîâîé ìîùíîñòè. Ýòî îáú- ÿñíÿåòñÿ ðÿäîì ôàêòîðîâ, â òîì ÷èñëå è òåì, ÷òî áèîãàçîâûå ñòðóè èìåþò áîëüøåå êîëè÷åñòâî äâèæåíèÿ è íà îäèíàêîâûõ êàëèáðàõ ñòðóè áèî- ãàçîâûå èíæåêòèðóþò áîëüøå òåîðåòè÷åñêè íåîá- õîäèìîãî äëÿ ãîðåíèÿ âîçäóõà. Ñîäåðæàíèå îêñèäîâ àçîòà â ïðîäóêòàõ ñãî- ðàíèÿ áèîãàçà ìåíüøå â ñðåäíåì íà 50 % ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðèðîäíûì ãàçîì, ÷òî äåëàåò åãî áîëåå ýêîëîãè÷åñêè áåçîïàñíûì òîïëèâîì äàæå ñ ó÷åòîì ïðèñóòñòâèÿ â ÷àñòè áèîãàçîâ ïðèìåñè ñåðîâîäîðîäà è ïîâûøåíèÿ ñîäåðæàíèÿ ìîíîîê- ñèäà óãëåðîäà â 1,5–2 ðàçà. Ïðè ñæèãàíèè áèîãàçà îñîáîå âíèìàíèå ñëåäóåò óäåëÿòü ñòàáèëèçàöèè ôàêåëà èç-çà ñêëîííîñòè åãî ê îòðûâó ââèäó ìåíüøåé íîð- ìàëüíîé ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïëàìåíè. Ïðè áàëëàñòèðîâàíèè ïðèðîäíîãî ãàçà ÑÎ2 (èìèòàöèÿ áèîãàçà) â êîëè÷åñòâå 12 % è áîëåå ïðè ïåðåõîäå èç ëàìèíàðíîãî ðåæèìà ãîðåíèÿ â òóðáóëåíòíûé èçìåíåíèå äëèíû ôàêåëà íå èìå- åò ÷åòêî âûðàæåííîãî ýêñòðåìóìà, êàê ýòî èìå- åò ìåñòî äëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà. 30 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2013. ¹ 5 Ñïèñîê ëèòåðàòóðû 1. Ïðî âíåñåííÿ çì³í äî Çàêîíó Óêðà¿íè «Ïðî åëåê- òðîåíåðãåòèêó» ùîäî ñòèìóëþâàííÿ âèðîáíèöòâà åëåêòðîåíåðã³¿ ç àëüòåðíàòèâíèõ äæåðåë åíåðã³¿ // Çàêîí Óêðà¿íè ¹ 5485-VI â³ä 20.11.2012. — http: //zakon4.rada.gov.ua /laws/show/5485-17. 2. Ñèãàë È.ß., Ùåêèí À.Ð., Äîìáðîâñêàÿ Ý.Ï., Ìàð- êîâñêèé À.Â., Êóö Â.Ï., Êåðíàæèöêàÿ Å.Ñ. Ñæè- ãàíèå áèîãàçà â ïðîìûøëåííûõ êîòëàõ // Ýêî- òåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 2002. — ¹ 2. — Ñ. 15–19. 3. Ñèãàë È.ß., Ãóðåâè÷ Í.À., Õâîðîâ Ì.Ì., Äîì- áðîâñêàÿ Ý.Ï. Èñòî÷íèêè âûáðîñîâ ìåòàíà â Óê- ðàèíå è îñîáåííîñòè óòèëèçàöèè áèîãàçà // Ýêî- òåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 2005. — ¹ 3. — Ñ. 33–41. 4. Èâàíîâ Þ.Â. Ãàçîãîðåëî÷íûå óñòðîéñòâà. — Ì. : Íåäðà, 1972. — 276 ñ. 5. Òåïëîâîé ðàñ÷åò êîòëîâ (Íîðìàòèâíûé ìåòîä). — ÑÏá. : ÍÏÎ Öåíòð. êîòëîòóðáèí. èí-ò., 1998. — 256 ñ. 6. Hottel H.C., Howthorne W.R. Diffusion in laminar flame jets // Third symposium on combustion and flame and explosion phenomena. — 1949. — pp. 254–299. 7. Ñèãàë È.ß., Äóáîøèé Î.Ì., Ñìèõóëà À.Â. Ñíèæå- íèå âûáðîñîâ îêñèäîâ àçîòà êîòëàìè ýëåêòðîñòàí- öèé // Ýíåðãåòèêà è ýëåêòðèôèêàöèÿ. — 2005. — ¹ 1. — Ñ. 31–35. 8. Ñèãàë È.ß., Äóáîøèé À.Í., Ñèãàë À.È., Ñìèõóëà À.Â. Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè âëèÿíèÿ ðåöèð- êóëÿöèè äûìîâûõ ãàçîâ íà ñíèæåíèå âûáðîñà îê- ñèäîâ àçîòà êîòëàìè ýëåêòðîñòàíöèé // Ýíåðãî- òåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 2010. — ¹ 1. — Ñ. 48–52. 9. Galmiche B., Halter F., Foucher F., Dagaut P. Ef- fects of Dilution on Laminar Burning Velocity of Premixed Methane/Air Flames // Energy and Fu- els. — 2011. — Vol. 25. — P. 948–954. 10. Liu F., Guo H., Smallwood G. J. The Chemical Ef- fect of CO2 Replacement in Air on the Burning Ve- locity of CH4 and H2 Premixed Flames // Com- bustion and Flame. — 2003. — Vol. 133. — P. 495–497. 11. Ãóðåâè÷ Í.À. Õèìè÷åñêîå âëèÿíèå äîáàâêè ÑÎ2 íà ñêîðîñòü ãîðåíèÿ ìåòàíà ïî òåîðèè Çåëüäîâè÷à // Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 2011. —¹ 5. — Ñ. 3–10. 12. Ñèãàë È.ß., Ãóðåâè÷ Í.À. Îöåíêà âëèÿíèÿ ðàç- ëè÷íûõ èñòî÷íèêîâ ãàçîâûõ âûáðîñîâ íà çàãðÿç- íåíèå àòìîñôåðíîãî âîçäóõà // Óêð. õèì. æóðí. — 1974. — Ò. 37, ¹ 2. — Ñ. 139–144. 13. Ñèãàë È.ß. Çàùèòà âîçäóøíîãî áàññåéíà ïðè ñæè- ãàíèè òîïëèâà. — Ë. : Íåäðà, 1988. — 313 ñ. 14. Äåðæàâí³ ñàí³òàðí³ ïðàâèëà îõîðîíè àòìîñôåðíî- ãî ïîâ³òðÿ íàñåëåíèõ ì³ñöü (â³ä çàáðóäíåííÿ õ³ì³÷íèìè òà á³îëîã³÷íèìè ðå÷îâèíàìè) // Íà- êàç ÌÎÇ ¹ 201 â³ä 09.07.97. — http:// mozdocs.kiev.ua/view.php?id=803. Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 12.06.13 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2013. ¹ 5 31 Ñ³ãàë ².ß., äîêò. òåõí. íàóê, ïðîô., Ñì³õóëà À.Â., êàíä. òåõí. íàóê, Ìàðàñ³í Î.Â., àñï³ðàíò, Êóöü Â.Ï., Äîìáðîâñüêà Å.Ï., êàíä. òåõí. íàóê, Êîë÷åâ Â.Î., Êåðíàæèöüêà Î.Ñ. ²íñòèòóò ãàçó ÍÀÍ Óêðà¿íè, Êè¿â âóë. Äåãòÿð³âñüêà, 39, 03113 Êè¿â, Óêðà¿íà, e-mail: isigal@ukr.net Åêñïåðèìåíòàëüíå äîñë³äæåííÿ á³îãàçó ÿê ïàëèâà äëÿ êîòë³â Íà ëàáîðàòîðíèõ âîãíåâèõ ñòåíäàõ ïðîâåäåíî äîñë³äæåííÿ ãîð³ííÿ ñóì³øåé ïðèðîä- íîãî ãàçó òà ä³îêñèäó âóãëåöþ (³ì³òàö³ÿ á³îãàçó). Ïîêàçàíî, ùî á³îãàç º õîðîøèì êî- òåëüíèì ïàëèâîì òà ìîæå çàì³ùóâàòè ïðèðîäíèé ãàç â ³ñíóþ÷èõ êîòëàõ çà óìîâè ðåêîíñòðóêö³¿ àáî çàì³íè ïàëüíèêîâèõ ïðèñòðî¿â. Åêñïåðèìåíòàëüíî âèçíà÷åíî, ùî äîâæèíà á³îãàçîâîãî ôàêåëó ìåíøà, í³æ ôàêåëó ïðèðîäíîãî ãàçó òàêî¿ ñàìî¿ òåïëîâî¿ ïîòóæíîñò³. Òîêñè÷í³ñòü âèêèäó ïðîäóêò³â çãîðÿííÿ á³îãàçó ìåíøà, í³æ ïðèðîäíîãî ãàçó. Ïðè ñïàëþâàíí³ á³îãàçó äîäàòêîâó óâàãó òðåáà ïðèä³ëÿòè ñòàá³ë³çàö³¿ ôàêåëó ÷åðåç ñõèëüí³ñòü éîãî äî â³äðèâó, çâàæàþ÷è íà ìåíøó íîðìàëüíó øâèäê³ñòü ïîøèðåííÿ ïî- ëóì’ÿ. Ïðè áàëàñòóâàíí³ ïðèðîäíîãî ãàçó ä³îêñèäîì âóãëåöþ ó ê³ëüêîñò³ áëèçüêî 12 % òà á³ëüøå íå ñïîñòåð³ãàëîñÿ êëàñè÷íî¿ òåíäåíö³¿ çì³íè äîâæèíè ôàêåëó ïðè ïåðåõîä³ ç ëàì³íàðíîãî ðåæèìó ãîð³ííÿ â òóðáóëåíòíèé, ùî õàðàêòåðíî äëÿ ïðèðîäíîãî ãàçó. Á³áë. 14, ðèñ. 5, òàáë. 1. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: êîòëè, ãîð³ííÿ, á³îãàç, îêñèäè àçîòó, ïîëóì’ÿ. References 1. Pro vnesennya zmin do Zakonu Ukrayini «Pro elektroenergetiku» shchodo stimulyuvannya virob- nitstva elektroenergiyi z alternativnih dzherel energiyi. The Law of Ukraine ¹ 5485-VI from 20.11.2012. (Ukr.). — http: //zakon4.rada.gov.ua /laws/show/5485-17. 2. Sigal I.Ya., Schekin A.R., Dombrowska E.P., Markowskiy A.V., Kouts V.P., Kernazhytska E.S. Burning biogas in industrial boilers. Ekotechnologii i resursosberezhenie [Ekotechnologies and Resource Saving], 2002, (2), pp. 15–19. (Rus.) 3. Sigal I.Ya., Gurevich N.A., Hvorov M.M., Dombrowska E.P. Sources of methane emissions in Ukraine and features of biogas end-use. Ekotechnologii i resursosberezhenie [Ekotechno- logies and Resource Saving], 2005, (3), pp. 33–41. (Rus.) 4. Ivanov Yu.V. The gas burners. Moscow : Nedra Publ., 1972, 276 p. (Rus.) 5. Thermal calculation of boilers (Normative method). Saint-Petersburg : NPO Central'nyj kotloturbinnyj institut, 1998, 256 p. (Rus.) 6. Hottel H.C., Howthorne W.R.Diffusion in laminar flame jets. Third symposium on combustion and flame and explosion phenomena, 1949, pp. 254– 299. 7. Sigal I.Ya., Duboshiy A.N., Smikhula A.V. . Reduc- tion of emissions of nitrogen oxides by power boil- ers. Energetika i elektrifikaciya, 2005, (1), pp. 31–35. (Rus.) 8. Sigal I.Ya., Duboshiy A.N., Sigal O.I., Smikhula A.V. The efficiency increase of smoked gases recirculation influence on nitrogen oxides emission from power plant boilers reduction. Energotech- nologii i resursosberezhenie [Energy Technologies and Resource Saving], 2010, (1), pp. 48–52. (Rus.) 9. Galmiche B., Halter F., Foucher F., Dagaut P. Ef- fects of dilution on laminar burning velocity of pre- mixed Methane/Air Flames. Energy and Fuels, 2011, 25, pp. 948–954. 10. Liu F., Guo H., Smallwood G.J. The chemical effect of CO2 replacement in air on the burning velocity of CH4 and H2 premixed flames. Combustion and Flame, 2003, 133, pp. 495–497. 11. Gurevich N.A. The chemical effect of CO2 addition on methane burning velocity by Zel’dovich theory. Energotechnologii i resursosberezhenie [Energy Technologies and Resource Saving], 2011, (5), pp. 3–10. (Rus.) 12. Sigal I.Ya., Gurevich N.A. Assessing the impact of different sources of gas emissions on air pollution. Ukrainskiy himicheskiy zhurnal [Ukrainian chimical journal], 1974, 37 (2), pp. 139–144. (Rus.) 13. Sigal I.Ya. . Protection of ambient air at fuel burn- ing. Leningrad, Nedra Publ., 1988, 313 p. (Rus.) 14. Derzhavni sanitarni pravila ohoroni atmosfernogo povitrya naselenih mists (vid zabrudnennya himichnimi ta biologichnimi rechovinami). Nakaz MOZ ¹ 201 from 09.07.97. (Ukr.) — http:// mozdocs.kiev.ua/view.php?id=803. 32 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2013. ¹ 5 Sigal I.Yà., Doctor of Technical Science, Prof., Smikhula A.V., Candidate of Technical Science, Marasin O.V., PhD Student, Kouts V.P., Dombrowska E.P., Candidate of Technical Science, Kolchev V.O., Kernazhytska E.S. The Gas Institute of National Academy of Science of Ukraine, Kiev 39, Degtjarivska St., 03113 Kiev, Ukraine, e-mail: isigal@ukr.net Experimental Research of a Biogas as a Fuel for Boilers The researches of mixtures — natural gas and dioxide carbon (imitation of biogas) are conducted on laboratory fires stands. It is shown that a biogas is a good boiler fuel and can substitute natural gas in existent boilers on condition of reconstruction or replacement of burners. It is experimentally certain that length of biogas flame less than natural gas at the same power. The toxicity of fuel gases under biogas combustion is less than natural gas combustion. At biogas burning additional attention is nec- essary to be spared to flame stabilizing because of its inclination to tearing away, biogas has less high normal speed of flame distribution. At natural gas ballasting by carbon dioxide in an amount about 12 % and more the authors didn’t observe classic tendency of flame length change which is characteristic for natural gas in transition from the laminar to turbulent regime burning. Bibl. 14, Fig. 5, Table 1. Key words: boilers, burning, biogas, nitrogen oxides, flame. Received June 12, 2013

Экспериментальное исследование биогаза как топлива для котлов

Репозитарії

Схожі ресурси