一、沼气发电系统概述
构成沼气发电系统的主要设备有沼气发动机、发电机和热回收装置。沼气经脱硫器由贮气罐供给燃气发动机,从而驱动与沼气内燃机相连接的发电机而产生电力。沼气发动机排出的冷却水和废气中的热量通过热回收装置进行回收后,作为沼气发生器的加温热源。 从牛圈收集来的牛粪进入一次消化槽和二次消化槽,在消化槽中产生的沼气首先经脱硫器进入球形贮气罐,然后由此输送入沼气发电装置中。作为发动机燃料的沼气中甲烷的含量必须高于 50%,不必要进行二氧化碳的脱除,因为少量二氧化碳对发动机有利,使其工作平稳,减少废气中有毒物的含量。从发电装置出来的废沼气进入热交换器中,将热量释放出来,用来加热进行厌氧发酵的牛粪,从而提高沼气的发生率。
二、沼气用于内燃机的特点
甲烷的辛烷值在 105～115 之间时,沼气的辛烷值较高。由于抗爆性能好,发动机可以选用较高的压缩比。柴油机在燃用沼气或双燃料时,可以获得不低于原机的功率。柴油机全部烧柴油时的额定功率为 9708W/2000r/min,如果燃用 70%的沼气和 30%的柴油,同样可以达到这一指标。如全部烧沼气,调整压缩比和燃烧室,可以达到11032W/2000r/min,乃至更高的指标。
甲烷的燃烧点在640～840℃之间,它在密闭条件下与空气的混合比为1/120～1/7时遇火引燃,因此,可以利用它使内燃机工作。沼气的理论燃烧温度为 1807.2～1945.5℃,由于沼气中混有二氧化碳气,使其火焰的传播速度低,所以在内燃机内有良好的抗爆作用。
三、沼气发动机装置
在我国,有全部使用沼气的单燃料沼气发动机及部分使用沼气的双燃料沼气-柴油发动机。