Биогазовый генератор, как полный комплект оборудования, преобразующий биогаз, полученный в результате анаэробного брожения биомассы, в электрическую энергию, имеет конструктивную конструкцию, которая напрямую влияет на его эксплуатационную эффективность, стабильность и экологические показатели. В целом он состоит из блока подготовки и очистки газа, системы газоснабжения, энергоблока, устройства утилизации отработанного тепла, блока электрооборудования и управления, системы безопасности. Эти компоненты работают вместе, чтобы обеспечить весь процесс преобразования сырого газа в качественную электроэнергию.
Блок подготовки и очистки газа — это передняя-часть всей системы. Эта установка в основном включает в себя анаэробный варочный котел, перемешивающее устройство, устройство нагрева и контроля температуры, а также трубопроводы для сбора газа. В анаэробном варочном котле обычно используется закрытая стальная или бетонная конструкция, внутри которой поддерживается средняя-температура (35–38 градусов) или высокая-температура (55–58 градусов) для облегчения эффективного метаногенеза микроорганизмами. Перемешивающее устройство обеспечивает достаточный контакт материала с микроорганизмами, а устройство нагрева и контроля температуры поддерживает стабильную температуру реакции. Полученный сырой биогаз транспортируется по трубопроводам на установку очистки для удаления вредных примесей, таких как сероводород, влага, твердые частицы и силоксаны. Оборудование для очистки обычно включает в себя колонну сероочистки (сухой или мокрый процесс), сепаратор конденсата, сажевый фильтр и устройство адсорбции с активированным углем, обеспечивающее соответствие состава и чистоты газа, поступающего на энергоблок, требованиям энергоблока.
Система газоснабжения отвечает за стабильную подачу очищенного биогаза в камеру сгорания. Эта система состоит из газового компрессора или нагнетателя, клапана регулирования давления, устройства измерения расхода и предохранительного-запорного клапана. Клапан регулирования давления автоматически регулирует давление подачи газа в соответствии с изменениями удельной нагрузки и давления газа, чтобы обеспечить стабильное горение; устройство измерения расхода контролирует подачу газа в режиме реального времени, обеспечивая основу для согласования и контроля нагрузки; предохранительный запорный-клапан может быстро перекрыть подачу газа при обнаружении утечки газа, аномального давления или гашения пламени, чтобы предотвратить дальнейшее развитие аварии.
Энергоблок является ядром биогазового генератора. В настоящее время основным подходом является использование генераторной установки с газовым двигателем внутреннего сгорания, в некоторых случаях с использованием газовых турбин или двигателей Стирлинга. Газовый двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндра, поршня, шатунного механизма, клапанного механизма и системы зажигания. Конструкция камеры сгорания должна быть адаптирована к низкой теплотворной способности и изменяющимся характеристикам состава биогазового топлива. В системе зажигания в основном используется высокоэнергетическое электронное зажигание, обеспечивающее надежное зажигание даже при изменении концентрации газа. Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания соединен с ротором генератора через муфту, преобразующую возвратно-поступательное движение во вращательную механическую энергию, которая затем преобразуется генератором в электрическую энергию. Некоторые модели оснащены турбокомпрессорами выхлопных газов для увеличения плотности всасываемого воздуха и выходной мощности.
Устройство рекуперации отходящего тепла использует тепло, переносимое высокотемпературными-выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания и охлаждающей водой гильз цилиндров, преобразуя его в полезную тепловую энергию через теплообменники. Теплообменник выхлопных газов улавливает большую часть явного тепла выхлопных газов для нагрева и изоляции анаэробных варочных котлов или централизованного теплоснабжения; Водяной теплообменник гильзы цилиндра отводит тепло из охлаждающей воды для использования в качестве горячей воды для бытового производства или технологического отопления, тем самым значительно повышая общую энергоэффективность системы.
В состав электротехнического блока и блока управления входят распределительное устройство вывода генератора, автоматический регулятор напряжения, устройство контроля технологического присоединения и система централизованного мониторинга. Автоматический регулятор напряжения поддерживает стабильное выходное напряжение, а устройство контроля подключения к сети обеспечивает синхронизацию и безопасное соединение с электросетью или независимыми нагрузками. Центральная система мониторинга, основанная на ПЛК или промышленном компьютере, собирает и отображает в реальном времени-данные о давлении газа, температуре, расходе, скорости агрегата, выходной мощности и показателях выбросов. Он также оснащен сигнализацией о неисправностях, автоматическим отключением и возможностью удаленной связи.
В каждом агрегате интегрирована система безопасности, оснащенная детекторами утечки горючих газов, детекторами пламени, датчиками температуры, устройствами защиты от давления и кнопками аварийной остановки. При обнаружении опасной ситуации система немедленно принимает экстренные меры, такие как отключение газа-, остановка и вентиляция, чтобы обеспечить безопасность персонала и оборудования.
В целом конструкция биогазового генератора отражает интеграцию нескольких дисциплин: от биохимических реакций до тепловой энергии, а затем до электрической автоматизации и защиты - все аспекты тесно связаны между собой. Научно разработанная конструкция не только обеспечивает эффективную и стабильную выработку электроэнергии, но также обеспечивает надежную техническую поддержку для использования ресурсов и чистого производства органических отходов.