numeryczne modelowanie procesu gazyfikacji

Coondelboory
Doświadczony
Posty: 473
Rejestracja: 17 mar 2006, 20:16

Postautor: Coondelboory » 08 lut 2009, 21:31

Jeśli się nie mylę, to podajnik jest zrobiony jako płaszczowy. Spaliny z silnika przepływają płaszczem podajnika i podgrzewają zrębki sprasowane ślimakiem. Ciśnienie w kanale podajnika jest wysokie - w wątku o agregacie Ankot wspominał o sprasowaniu wsadu do konsystencji brykietu. Brykieciarki ślimakowe prasują wsad pod ciśnieniem 100MPa, nawet jeśli tam jest 1/10 tego, to już ma parametry lepsze niż jakakolwiek instalacja krakingowa.
Przerobienie węgla i wody w gaz syntezowy odbywa się nie w podajniku, ale w kolumnie, a tam ciśnienie jest już niższe (gdyby węgiel był zbity tak jak wsad w podajniku to nie byłoby przepływu gazu). Nie ma więc problemu z wpływem ciśnienia na tą reakcję.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 08 lut 2009, 21:42

Brykieciarki ślimakowe prasują wsad pod ciśnieniem 100MPa, nawet jeśli tam jest 1/10 tego, to już ma parametry lepsze niż jakakolwiek instalacja krakingowa.
ciśnienie prasowania trocin czy zrębków a ciśnienie gazu wypełniającego przestrzeń miedzy nimi to zupełnie inne rzeczy, można trociny prasować przy ciśnieniu <1bar, można je sprasować w próżni.

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 08 lut 2009, 21:50

- nie do końca widzę tu problem, takie agregaty i tak chodzą na jakiś synchronicznych prędkościach typu 1500 czy 3000 itp, będą przy tych samych obrotach produkować średnio 30% mocy mniej niż normalnie, generator asynchroniczny po prostu dostanie mniej mocy zmniejszy się minimalnie poślizg i tyle, synchroniczny zmniejszy czy tam zwiększy wyprzedzenie kątowe, przy tej samej prędkości.
Problem polega na tym że na ogół generatory żenione są z silnikami w taki sposób ,że moc znamionowa jednego = mocy znamionowej drugiego ( mówię o gotowych "kupnych" zespołach) . Jeżeli motor puścimy ze stratą 30% momentu na wale no to generator będzie przewymiarowany - a że w tych maszynach płaci się z kilowata to przepłacamy na agregacie.
Poza tym sprawa tak naprawde nie jest prosta bo agregaty gazowe (metanowe) sa z marszu konstrukcyjnie dieslami z drobnymi przeróbkami w postaci dobudowy układu zapłonowego w miejscu "wytrysków". Nawet nie kombinują ze stopniem sprężania (bądź niewiele kombinują - np pogrubiona uszczelka) bo stacjonarne D. chodzą na 16 - 17 Atm i metanowce podobnie............ Przy pracy na biogazie spada im moc (czasami ratują się turbiną) - ale wszędzie pisza ,że graniczna WO dla biogazu nie może być niższa niż 16MJ/Nm3 .
Tak czy inaczej my będziemy mieli znacznie mniej i uważam ,że warto kombinować jak tu "dobić" energję ładunku do cylindra.
Poza tym jest jeszcze jadna uwaga - HG ma mniej lub więcej wodoru który nie jest lubiany w silnikach o tak wysokim stopniu spręzania. Metanizacja HG zawsze odbedzie sie ze stratą energii ..............więc jakby nie patrzeć "pupa" z tyłu.......
Raczej trzeba by się dostosować do tego co jest robione obecnie na rynku więc koniecznie trzeba obniżyć zawartość wodoru .
Tak więc jest kilka "dróg rozwojowych" i nie bardzo wiadomo którą wybrać. W małych jednostkach( do kilkudziesięciu kW) problemu w zasadzie nie ma bo mozna znaleźć odpowiednie motory, ale powyżej już skazani jesteśmy na skostniały przemysł .

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 08 lut 2009, 22:28

Jeżeli motor puścimy ze stratą 30% momentu na wale no to generator będzie przewymiarowany - a że w tych maszynach płaci się z kilowata to przepłacamy na agregacie.
wydaje mi się że nawet kilkukrotne przewymiarowanie będzie tańsze niż, zastąpienie powietrza mieszanką O2 z CO2, separacja tlenu na potrzeby i zgazowarki i silnika, wychładzanie spalin, dozowanie mieszanki, sterowanie systemem recyrkulacji, do tego z tego co kojarze logarytmiczna zmienność ciśnienia w miarę nasycania się/opróżniania zeolitu.
ale wszędzie pisza ,że graniczna WO dla biogazu nie może być niższa niż 16MJ/Nm3
sądzę że jest to kwestia wyłącznie konstrukcji miksera
Poza tym jest jeszcze jadna uwaga - HG ma mniej lub więcej wodoru który nie jest lubiany w silnikach o tak wysokim stopniu spręzania.
i tutaj azot jest sprzymierzeńcem, typowy HG w którym wodór niesie 1/3 dostępnej energii ma LO ponad 100, dla tego że jest zaazotowany, ciężko mi gdybać przy jakiej kompresji HG zacznie stukać, ale może się okazać że bardziej korzystna dla sprawności jest wyższa kompresja i celowe zaazotowanie. Może warto napisać prosty modelik cyklu otto adiabata mieszanki gaz/powietrze-izohora-adiabata spalin i porównać np LPG i HG - liczenie tak od zera jest do d... bo nie uwzględnia strat ale porównywanie zgoła podobnych procesów, moze dać ciekawe wyniki. Problemem jest tylko szacowanie LO i granicznej kompresji. Sądzę że strasznie boisz się spadku mocy, choc jest to irracjonalne, może w samochodzie który z 1.0 z turbo wyciągał 50KM, po przeróbce na HG trzeba by załozyc silnik 2.0 aby miał te 50KM bez turbo (wiadomo dlaczego) byłoby to problemem bo może się nie zmieścić przy instalacji stacjonarnej to żadna różnica.

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 09 lut 2009, 18:25

Czy to znaczy że obecny układ nie zdaje egzaminu? Czy też chcesz zwiększyć moc generatora?

Nie:
- chodzi mi ot że dorabianie agregatu prądotwórczego do Holcgazu jest cośkolwiek kłopotliwe na dłuższą metę. Sądzę że per saldo łatwiej będzie "dorobić" holcgaz......... Świerzbią mnie w tyłek eksperymenty z tym tlenem ( czuję przez skórę że to jest przydatne).

Kol . "stolec' słusznie zwrócił uwagę że azot podnosi LO holcgazu ale jednocześnie dramatycznie obniża jego WO , a przede wszystkim bezproduktywnie wynosi energię ze złoża.
Ponieważ jestem ugodowy :D - to proponuję zgazowarę zasilić tlenem a mieszankę do silnika jedynie lekko nim wzbogacić . Trzeba by dorobić mikser 3 gazowy lub dwa miksery (powietrze + tlen) i "tlenopowietrze" + holcgaz ............ 8) .
Acha ; i z całą pewnoscią utrata mocy silnika na HG nie jest spowodowana problemami z mikserem.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 09 lut 2009, 19:02

azot podnosi LO holcgazu ale jednocześnie dramatycznie obniża jego WO , a przede wszystkim bezproduktywnie wynosi energię ze złoża.
ale WO jest dla kogeneracji w zasadzie nieistotna, obojętne czy z 1m3 zrębków otrzymasz powiedzmy 10m3 gazu o WO 50 czy 100m3 o WO 5, ważne jaka będzie sprawność silnika, natomiast wynoszenie energii owszem jest stratą, gaz trzeba chłodzić - chłodzi się tez azot, ale energia cieplna gazu to góra 10% jego WO.
z całą pewnoscią utrata mocy silnika na HG nie jest spowodowana problemami z mikserem.
nie miałem na myśli stratę mocy, a dokladnie stosunku moc/pojemnosć skokowa bo to oczywiste, tylko graniczną wartosć WO dla silnika.

Mnie się wydaje że ten azot może być w porządku, silnik diesla podczas spokojnej jazdy, spręża kilka razy więcej powietrza niż potrzeba do spalenia wtryskiwanego paliwa, inaczej mówiąc całe to powietrze ponad lambda=1 jest bezproduktywne niczym azot, a właśnie w takich warunkach te silniki osiągają sprawność lepszą niż otto gdzie lambda zawsze jest kolo 1.

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 09 lut 2009, 20:15


ale WO jest dla kogeneracji w zasadzie nieistotna, obojętne czy z 1m3 zrębków otrzymasz powiedzmy 10m3 gazu o WO 50 czy 100m3 o WO 5, ważne jaka będzie sprawność silnika, natomiast wynoszenie energii owszem jest stratą, gaz trzeba chłodzić - chłodzi się tez azot, ale energia cieplna gazu to góra 10% jego WO.

Mnie się wydaje że ten azot może być w porządku, silnik diesla podczas spokojnej jazdy, spręża kilka razy więcej powietrza niż potrzeba do spalenia wtryskiwanego paliwa, inaczej mówiąc całe to powietrze ponad lambda=1 jest bezproduktywne niczym azot, a właśnie w takich warunkach te silniki osiągają sprawność lepszą niż otto gdzie lambda zawsze jest kolo 1.

WO jest istotna bo masz ograniczoną technicznie pojemność cylindra a stechiometryczna mieszanka holcgazu jaką zdołasz w nim upchnąć ma energię istotnie mniejszą od mieszanki tradycyjnej ( stąd zmniejszenie mocy). Można temu zaradzić przy kiepskim gazie eliminując azot na rzecz dodatkowej objętości mieszanki holcgazowej lub poprawić holcgaz - albo jedno i drugie........
Sprawność Diesla jest powiązana znacząco z jego stopniem sprężania , oraz z tym że na ogół* nie pracuje on na podciśnieniu w kolektorze ssącym (strata mocy bo cylinder robi jako pompa próżniowa)- a jest to typowa praca motoru z ZI.
Po pozbyciu sie azotu z HG o jego własnosciach stukowych decyduje zawartość wodoru jako gazu o LO=0 ............... Sugerowało by to takie prowadzenie procesu zgazowania aby HG złożony był w przeważającej większości z CO jako gazu o wysokiej LO ( ktoś wie jaką ma LO czysty CO ?)

*) pisze "na ogół" bo w nowoczesnych silnikach Diesla przepustnica w kolektorze ssącym występuje.......tym niemniej o jego przewadze sprawnościowej nad ZI decyduje w większości stopień sprężania

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 09 lut 2009, 21:30

WO jest istotna bo masz ograniczoną technicznie pojemność cylindra a stechiometryczna mieszanka holcgazu jaką zdołasz w nim upchnąć ma energię istotnie mniejszą od mieszanki tradycyjnej ( stąd zmniejszenie mocy). Można temu zaradzić przy kiepskim gazie eliminując azot na rzecz dodatkowej objętości mieszanki holcgazowej lub poprawić holcgaz - albo jedno i drugie........
ale po co temu zaradzać, jeśli spadkowi mocy będzie towarzyszy wzrost sprawności niech spada im więcej tym lepiej, jedynym sensownym argumentem jest konieczność przewymiarowywania agregatów o ok 30% w stosunku do zasilanych biogazem, ale to raczej mniejszy problem niż stosowanie pionierskiej w skali świata instalacji, nie mającej sensownych podstaw teoretycznych.
Po pozbyciu sie azotu z HG o jego własnosciach stukowych decyduje zawartość wodoru jako gazu o LO=0 ............... Sugerowało by to takie prowadzenie procesu zgazowania aby HG złożony był w przeważającej większości z CO jako gazu o wysokiej LO ( ktoś wie jaką ma LO czysty CO ?)
jedyną sensowną metoda pozbycia się wodoru jest metanizacja, przepchanie pełnej metanizacji na standardowym HG oznacza utratę ok 15% energii i więcej wykraplanej wody.
Sprawność Diesla jest powiązana znacząco z jego stopniem sprężania , oraz z tym że na ogół* nie pracuje on na podciśnieniu w kolektorze ssącym (strata mocy bo cylinder robi jako pompa próżniowa)- a jest to typowa praca motoru z ZI
silnik zasilany HG będzie miał ZI i warunki pracy jak diesel, bedzie pracował z pełna mocą bez ograniczenia przepływu przepustnicą z ograniczonym udzialem paliwa w stosunku do wszystkich gazów podobnie jak w dieslu przy lambda>>1, co wobec sporej LO da mozliwośc osiagnięcia sprawnosci, o jakiej na metanie czy benzynie mozna pomarzyć, przynajmniej ja to tak widzę.

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 09 lut 2009, 22:16

Przewymiarowanie agregatu związane jest z kosztami..... w tej materii płaci się z kW mocy znamionowej - 30 % przewymiarowania to 30% droższy agregat......... :? :shock:
I tak to w praktyce jest robione w układzie "natural gas/biogas" - z tym że Inwestor nawet nie wie że płaci extra za przewymiarowany agregat "biogazowy"................który tak naprawdę jest zwykłym metanowcem tyle że większym.

Będę się upierał przy swoim iż usuniecie Azotu z "normalnego holcgazu" jest pożądanym kierunkiem rozwoju tej technologii i być może umożliwi "jazdę" na zwykłych agregatach gazowych i to bez przewymiarowywania.
Być może po kolei wszystkie zabiegi o których mówiliśmy nam to umożliwią . Tak naprawdę nasze teoretyczne rozważania zweryfikuje doświadczenie.
Mam nadzieję ,że niedługo bedę sie mógł podzielić z obserwacjami dotyczącymi wpływu tlenu na proces zgazowania i pracę silnika.
Ostatnio zmieniony 12 lut 2009, 21:44 przez Ankot, łącznie zmieniany 2 razy.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 09 lut 2009, 22:51

a liczyłeś ile energii mechanicznej pochłonie separacja tlenu? przecież trzeba będzie napędzać pompy o wydatku większym od silnika, niech to będzie tylko 10% w takim razie koszty rozbudowy instalacji o separator zamkniesz w 25% ceny agregatu, sądzę że nie. Do tego taki układ osiągnie znaną sprawność - taka jak benzynowy czy CNG, na zaazotowanym HG o bardzo dużej LO może osiągać większą (teoretycznie), wtedy instalacja będzie miała ujemna stopę zwrotu. To że zwykłe lub lekko odprężone diesle śmigają na metanie nie koniecznie oznacza że to dobre dla nich paliwo, może przy tak dużej kompresji aby zapobiec stukaniu czujnik spóźnia zapłon za GMP, co ogranicza sprawność na zaazotowanym HG zapłon nastąpi wczesniej - tego nie wiesz żaden producent ci tego nie powie? Oczywiście że cię nie przekonam, ale wydaje mi się że po prostu denerwuje cię fakt utraty mocy i jakby po trupach chcesz iść do celu aby moc generowana z 1dm3 na metanie i HG byla taka sama, co ma bardzo wątpliwe uzasadnienie ekonomiczne. Może to wynika z innego charakteru, ja bym dla zmniejszenia np spalania z 4 na 3 litterki poświecił nie 30 a 50% mocy mojego samochodu, ciebie bedzie drażnić że cos nie działa na 100% mocy. Warto jednak mieć na uwadze że kogeneratorem nie będziesz się ścigal na ulicy i decyduje w nim, sprawność gazyfikacji i silnika, a na jedno i drugie azot nie ma znaczącego - więcej niz kilkuprocentowego wpływu.

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 10 lut 2009, 07:15

Mnie nie denerwuje mniejsza moc na HG tylko martwi problem tego że nie ma na świecie obecnie poważnego producenta zespołów kogeneracyjnych zdolnych z marszu pracować na HG (poza wynalazkami chińskimi tudzież rosyjskimi - mało poważnymi wg. mnie) . Natomiast jest kilkudziesięciu którzy robią zespoły gazowe ( z reguły na Natural Gas i Biogas ). To jak oni zmusili diesle do pracy na gazie jest sprawą w istocie drugorzędną
. Faktem jest że zespoły te pracują od kilkudziesieciu lat na całym świecie a średni resurs międzyremontowy wynosi około 5 lat ciągłej pracy.
Dlatego też myślę sobie że dorobienie "klocka" pod nazwą "zgazowarka" do innych istniejących i sprawdzonych "klocków" pod nazwą "gazowe zespoły kogeneracyjne" jest jak najbardziej właściwe .
Faktem jest że trzeba troszkę wiecej nad naszym "klockiem" popracować i musi on być nieco bardziej skomplikowany jak przerobiony kosz na śmieci.
Zasilanie zgazowarki tlenem nie bedzie droższe ( w porównaniu do różnicy ceny przewymiarowanego zespołu kogeneracyjnego). Lekkie metanowanie również podejrzewam nie bedzie problemem ( w zakresie paru procent CH4) . Oczywiscie przyznaję ,że w tym momencie tylko "gdybam" bo nie miałem mozliwości analizować skład gazu produkowanego przez moją zgazowarkę. Natomiast po zachowaniu sie zespołu mogę wnioskować ,że dopracowanie się dobrego gazu jest w "zasięgu ręki". Potrzebuję"na gwałt" analizatory gazowe i szukam "sponsora" :D :D :D

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 10 lut 2009, 09:16

Nie - bo mi nic nie pokaże ( zakresy wskazań!!!)

Ja potrzebuję
N2 ( -0-70%)
CO( -0 - 100%)
CH4( -0-50%)
CO2 ( --0 - 100%)
H2 ( -0 - 50%)
H2O( 0- 30%)
No i ewentualnie O2( - 0- 100%) w zaleznosci gdzie wtykniety.......
A przede wszystki coby analizator potrafił każdy odróźnić w ich wzajemnej mieszance)...........

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 10 lut 2009, 13:28

zadanie będzie karkołomne bo zarówno H2 jak i CO mają WO około 12, kilkuprocentowa metanizacja zawsze zajdzie, zachodziła w imbertach, zachodzi w modelu który napisałem, problem w tym że ona ledwo zrównoważy ok 10% obecnosć CO2 której nie bardzo da się pozbyć bo odpowiada ona stanowi równowagi reakcji bouduarda która wobec agresywnego czynnika konkurujacego o substrat węgiel (woda szybciej niż CO2 "wyjada" wegiel) osiaga plateau w zakresie od startu w 700-800C po 2tys i więcej, więc bez wzbogacania w tlen i powietrza do zgazowania i do silnika się nie obejdzie, a to już będzie ingerencja w budowę miksera, nawet jak nie na poziomie silnika to zaraz przed nim, dorobienie de fakto drugiego miksera.

Co do separacji tlenu to raczej spotkałem się z nią wobec planów magazynowania CO2 w podziemnych zbiornikach (wyeksploatowane złoża ropy i gazu), gdzie wpychanie zaazotowanych spalin byłoby nierealne, raczej jako o uciążliwym procesie pochłaniąjacym nawet 1/3 energii wyprodukowanej przez elektrownie, ale wobec rosnących kar za emisje CO2 coraz bardziej perspektywicznym.

Ankot
Doświadczony
Posty: 1584
Rejestracja: 11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja: "kleryków"

Postautor: Ankot » 10 lut 2009, 15:42

H2 ma WO około 12MJ ( w stanie gazowym) a CO coś koło 15MJ - co mnie niepomiernie kiedyś zdziwiło bo wbito mię w baniak że wodór to doskonałe paliwo o największej WO ( tylko nie dodali że w przeliczeniu na kilogram... :lol: )

Darek
Doświadczony
Posty: 557
Rejestracja: 27 lut 2006, 18:16
Lokalizacja: Mazury

Postautor: Darek » 12 lut 2009, 19:24

Dzięki za obliczenia. W sumie spodziewałem się takich wyników. Jedno co
mnie trochę zaskoczyło, to duży wzrost zawartości wodoru przy pełnej
rekuperacji. Chociaż jak przyjrzeć się dokładnie, to proporcjonalnie
powstaje więcej czadu niż w przypadku przed 100% rekuperacją. W kontekście
w/w obliczeń dziwi mnie upór Ankota, aby za wszelką cenę rozkładać wodę
zawartą w drewnie. Tak samo dziwi mnie upór co do uzycia czystego tlenu.
Może wspólnymi siłami da się to wyperswadować ;) W przeciwnym wypadku w
miarę prosta, tania i wysokosprawna instalacja zamieni się w drogiego i
skomplikowanego molocha. Ankot, nie możesz tego zrobić dla forumowiczów z
Drewno zamiast benzyny :D

No, no, metan już jest liczony, czyli coraz bliżej końca. Ale jak rozumiem
jest on liczony w samej zgazowarce. Czy dałoby się do tego programu dorobić
funkcję, która liczyłaby (a przynajmniej szacowała ze sporą dokładnością)
syntezę metanu w stygnącym holzgazie? Bo jak sądzę bez tej funkcji będzie
duża rozbierzność między wynikami doświadczalnymi, a teoretycznymi. A na
mój nos to właśnie metan jest odpowiedzialny za nagły spadek ilości wody
przy schładzaniu HG. Być może uzyskuje się stan, w którym jego synteza w i
za zgazowarką praktycznie przestaje zachodzić z powodu wysokiej
temperatury. A wtedy zwiększa się ilość wodoru w HG, a znacznie spada ilość
wody w chłodnicy. Moim zdaniem podstawowym składnikiem owego tajemniczego
oleju pirolitycznego są olejki eteryczne. Pewnie zmieszane z ciekłymi
składnikami pirolizy, ale dla drewna bogatego w w/w olejki to one powinny
dominować w składzie.

Mam jeszcze pytanie natury technicznej odnośnie programu. Jakie Wartości Opałowe
dla wodoru, czadu i metanu są przyjęte jako podstawa do obliczania WO holzgazu?


Wróć do „Pytania”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość

cron