沼气发电机.

目录

目录 (1)

一、国内外沼气发电技术进展状况 (2)

二、沼气发电机组的应用现状及前景 (10)

三、沼气发电机组的概述 (12)

1、沼气发电机组的结构简介 (12)

2、沼气发动机的结构 (13)

3、沼气发动机的进气过程 (14)

4、沼气发动机的关键技术 (14)

四、国内外沼气发电机组的优劣比较 (15)

五、国内外发电机组效益差异分析 (17)

六、结论 (22)

一、普通发动机的结构概述

图一发动机结构示意图

发动机（见图一）是一台由许多机构和系统组成的复杂计起，现代汽车发动机的结构形式很多，即使是同一类型的发动机，其具体构造也是各种各样的，但就其总体功能而言，基本上都是由如下的机构和系统组成：曲柄连杆机构、配气机构、供给系、润滑系、冷却系和启动系。如果是汽油机还包括点火系，若为增压发动机则还应有增压系统。若是电喷发动机还有其独特点火系、燃油供给系和电子控制系统等。

各部分功用如下：

1、曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是发动机实际工作循环，完成能量转换的主要运动部件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在做功过程中，活塞承受燃气压力在气缸内做直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力，而在进气、压缩和排气过程中，飞轮释放能量把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

2、配气机构

配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启、关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多数采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

3、燃料供给系

汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入

气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中，柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。

4、润滑系

润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损，并对零件表面进行清洗和冷却，润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。

5、冷却系

冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。

6、点火系

能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备成为点火系。

在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部深入燃烧室内。点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

7、启动系

发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀做功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的启动。完成启动过程所需的装置，称为发动机的启动系。

汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃烧供给系、润滑系、冷却系、点火系和启动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气系统、燃料供给系、润滑系、冷却系和启动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。

二、沼气发动机的结构概述

1、沼气发动机的结构简介

沼气发动机的基本结构要适应沼气的燃烧特性,各部件的布置应适合沼气生产使用的现场条件。设计中发动机的机体、曲轴、连杆、气缸盖、凸轮轴等主要部件和普通燃气发动机基本相同;对点火系统、增压器、中冷器和进气系统等要进行重新匹配。机组结构及安装布置见图二:

1. 计算机监控系统

2. 抽风机

3. 过滤器

4. 稳压罐

5. 阻火器

6. 水气分离器

7. 电磁阀

8. 调压阀

9. 发动机10. 电控混合器11. 涡轮增压器12. 发电机

图二沼气发电机组安装图

2、沼气发动机的进气过程

沼气由气源输出后,经净化处理,由稳压罐、阻火器、水气分离器、电磁阀、调压阀进入电控混合器;计算机监控系统根据燃烧室内压力、温度等参数的变化向电控混合器发出指令,自动调节沼气与空气的混合比,得到合适空燃比的混合气;再经增压器、中冷器、进气管进入燃烧室。在燃烧室内燃烧后将沼气的化学能转化为机械能,燃烧后的废气经排气管排出。

3、沼气发动机的关键技术

沼气发动机要解决的核心问题是沼气的净化处理和混合。

3.1、沼气的净化处理

沼气的产生主要是通过厌氧消化,而厌氧消化是利用无氧环境下生长于污水、污泥中的厌氧菌菌群的作用,使有机物经液化、气化而分解成沼气。生成的沼气中含有微量的水分和H2S 等腐蚀性介质,这些有害成分会对输气管道和发动机部件产生腐蚀,影响发动机的正常运行和使用寿命。为了除去沼气中的水分和H2S,可在进气管道上安装干式脱硫塔,脱硫剂为铁屑;或者湿式脱硫塔,脱硫剂

为浓度30 %的NaOH 碱液。另外,还要在进气管道上安装过滤除尘、除湿、除油装置。

3.2、沼气发电机组的防腐处理

沼气中含有的H2S 和水分形成弱酸液,对管道及发动机的金属部件产生腐蚀,特别是对铜质及铝质部件腐蚀更为严重。因此,应对输气管道、中冷器、增压器、活塞等部件进行涂漆、渗瓷、渗氮等防护处理。另外,由于H2S燃烧后的产物SO2 具有更强的腐蚀性,燃烧室周围相关部件及排气管均应考虑采取防腐措施。

3.3、电控混合器技术

普通燃气发动机使用等真空度混合器,不能根据气源CH4浓度的变化自动调节空燃比,使用时容易导致发动机转速和输出功率波动较大,甚至因点火不连续而停机,难以推广使用。

沼气发电机组采用电控混合器。计算机监控系统实时监控燃烧室内的燃烧状况,并将燃烧信号反馈到ECU 控制单元, ECU 发出指令,使电控混合器的执行器带动操纵机构,改变沼气与空气的进气流道面积,根据沼气中CH4理匹配空气和沼气流量,达到实时调节空燃比的目的,实现稳定的稀薄燃烧,有效地控制了发动机的热负荷。

三、沼气发电机组的概述

1、沼气发电机组的结构简介

（1）、沼气发电机组主要由沼气发动机、发电机、控制屏、公共钢制底盘和冷却系统等组成。

（2）、以胜动沼气发电机组为例，燃气发动机的主要部件构成：

燃气机的机械基础件（机体、曲轴、连杆等主要部件），与我国目前铁路机车动力和石油钻井柴油机通用，均是经过了几十年长期考验的成熟机型，针对沼气的特点，通过降低转速并对部分基础件进行特殊处理来更好的适合沼气。

电子调速器：采用美国WOODWARD公司生产的电调系统。

进气压力调节阀：采用膜片式压力调节阀双向气道精确调整技术，配合电控