Zaměnitelnost zemního plynu a bioplynu

Bibliografický odkaz na článek:
Žiglov D.A. Zaměnitelnost zemního plynu a bioplynu // Moderní vědecký výzkum a inovace. 2019. č. 5 [Elektronický zdroj]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2019/05/89233 (datum přístupu: 23.07.2025. XNUMX. XNUMX).

Bioplyn je na rozdíl od zemního plynu klasifikován jako obnovitelný zdroj energie, což je důležitý aspekt pro jeho další výrobu a využití jako paliva pro generování tepelné, elektrické a mechanické energie. Bioplyn se netěží z útrob Země, jako je tomu u zemního plynu, ale získává se anaerobním rozkladem organické biomasy. Jeho charakteristickým znakem je snížený (55–75 %) obsah metanu (v zemním plynu 90–99 % CH₄). ₄ ), což je spojeno s přítomností významného množství (25–45 %) oxidu uhličitého [1]. Obsah metanu v bioplynu závisí na původním typu suroviny (viz tabulka 1) [2].

Tabulka 1. – Obsah metanu v bioplynu s použitím různých druhů surovin

Hlavní součástí většiny plynových spotřebičů je hořák, ve kterém se palivo spaluje. Hlavní složkou bioplynu, stejně jako zemního plynu, je zase metan, takže vyvstává otázka, zda je možné k jeho spalování použít standardní plynové hořáky.

Zaměnitelnost plynů je schopnost trvale spalovat plyny v tepelných instalacích bez změny konstrukce plynových hořákových zařízení při zachování jmenovitého tepelného výkonu. Stabilní provoz plynových hořákových zařízení je charakterizován provozem hořáků bez oddělení a průlomu plamene s úplností spalování plynu blízkou 100 %. Pro stanovení zaměnitelnosti plynů se vypočítává Wobbeho index, který charakterizuje stálost tepelného toku při konstantním tlaku během procesu spalování plynu. Normy povolují odchylku Wobbeho indexu pro zaměnitelné plyny nejvýše 5 % [1].

Wobbeho index plynného paliva (nižšího nebo vyššího) je poměr objemového (respektive nižšího nebo vyššího) spalného tepla k druhé odmocnině relativní hustoty plynného paliva (tj. poměru jeho hustoty k hustotě vzduchu za normálních podmínek) [3].

Vypočítejme Wobbeho index pro bioplyn a zemní plyn.

Přijímáme procentuální složení bioplynu podle objemu [1]:

Dolní výhřevnost paliva Q _н , kcal/m3 (kJ/m3), dle [3]:

kde Q _H2S ,Q _CO atd. – spalné teplo jednotlivých plynů obsažených v plynném palivu, kcal/m3 (kJ/m3).

Q _н = 0,01·(5585·0,03+2579·0,12+8555·66,12) = 5661,3 kcal/m3 = 23697,4 kJ/m3.

Určeme hustotu plynného paliva c, kg/m3:

kam s _i – hustota jednotlivých plynů obsažených v plynném palivu, kg/m3.

с =0,01·(0,716·66,12+1,964·32,72+1,428·0,46+1,251·0,55+0,090·0,12 +0,090·0,12+1,520·0,03) = 1,130 кг/м 3

Definujme Wobbeho číslo:

kam s _в – hustota vzduchu za normálních podmínek, kg/m3.

Zemní plyn z ložiska Medvezhye má následující vlastnosti [4]:

Procentuální složení plynu v objemových číslech: CH ₄ = 99 %, C ₂ H ₆ = 0,1 %, C ₃ H ₈ = 0,005 %, COXNUMX ₂ = 0,095 %, N ₂ +vzácné plyny = 0,8 %;

Dolní výhřevnost Q _н = 35128 kJ/m3;

Hustota c = 0,723 kg/m3.

Wobbeho index pro zemní plyn:

W _např. = = 46,98 MJ/m3

Výpočty vedly k nesrovnalosti mezi dvěma hodnotami Wobbeho čísla W _nb = 25,35 MJ/m3 a W _např. = 46,98 MJ/m3 o 46 %. Maximální rozdíl mezi zaměnitelnými plyny je 5 %. To znamená, že bioplyn nelze spalovat pomocí hořáku určeného pro zemní plyn.

Závěr

Pokud se jedná o přestavbu plynového spotřebiče ze zemního plynu na bioplyn, pak jeho plynový hořák vyžaduje konstrukční změny. Pro stabilní provoz plynového hořáku je nutné zajistit správný poměr směsi plynu a vzduchu, jakož i průtok plynu. Průtok plynu je určen tlakem plynu na vstupu a průměrem otvoru trysky pro přívod plynu[5]. Významný obsah (25–40 %) CO ₂ v bioplynu ovlivňuje množství vzduchu potřebného pro úplné spálení paliva. V průměru je ke spálení 1 m3 bioplynu potřeba 1,5krát méně vzduchu než ke spálení 1 m3 zemního plynu [6]. Výhřevnost bioplynu je několikanásobně nižší než u zemního plynu. To ovlivňuje spotřebu dodávaného paliva. Je třeba vzít v úvahu, že vlastnosti bioplynu přímo závisí na typu původního substrátu, proto by návrh a nastavení hořáků pro provoz na bioplyn mělo být stanoveno experimentálně pro každý jednotlivý případ.

1. Sigal I.Ya. Vlastnosti využití bioplynu získaného v čistírnách odpadních vod jako paliva pro kotle / I.Ya. Sigal, A.V. Marasin, A.V. Smichula, A.I. Sigal, V.A. Kolchev // Ekologie a průmysl. – 2014. – č. 2 (39). – s. 17 – 21.
2. Výtěžek plynu a obsah metanu v bioplynu [Elektronický zdroj] – Způsob přístupu: https://rosbiogas.ru/literatura/rukovodstvo-po-biogazovim-texnologiyam/vixod-gaza-i-soderzhanie-metana-v-biogaze.html – Název z obrazovky.
3. GOST 31369-2008. Zemní plyn. Výpočet spalného tepla, hustoty, relativní hustoty a Wobbeho indexu na základě složení složek. – Zavedeno 01.01.2010. – M.: Standardinform, –2009. – 54 s.
4. Ionin A.A. Dodávky plynu: Učebnice pro vysoké školy. – 4. vydání, přepracované a rozšířené. – M.: Stroyizdat, -1989. – 439 s., ilustr.
5. Pavel Severilov – Přestavba plynových sporáků pro domácnost na bioplyn [Elektronický zdroj] – Způsob přístupu: https://www.libfox.ru/399209-pavel-severilov-peredelka-bytovyh-gazovyh-plit-pod-biogaz.html – Název z obrazovky.
6. Ramazanov R.S. Stanovení objemu kyslíku a vzduchu pro spalování bioplynu / R.S. Ramazanov, D.Yu. Suslov // Mládež a vědeckotechnický pokrok: sborník zpráv. VII. mezinárodní vědecko-praktická konference studentů, postgraduálních studentů a mladých vědců. Ve 3 svazcích. – 2014. – s. 375-378.

© Pokud zjistíte porušení autorských práv nebo souvisejících práv, neprodleně nás informujte e-mailem nebo prostřednictvím formuláře pro zpětnou vazbu.

Komunikace s autorem (komentáře/recenze k článku)

Zanechat komentář

Pro přidání komentáře musíte být přihlášeni.

Pokud ještě nejste registrováni na webu, musíte se zaregistrovat:

© 2025. Elektronický vědecký a praktický časopis „Moderní vědecký výzkum a inovace“.