Гидравлический расчет биогазопроводов фермерского хозяйства

Номер участка	Длина, м		Расход газа, м3/ч	Диаметр d н´d, мм	Удельные потери давления, Па/м	Потери давления на участке, Па	Давление в узле, Па
	Действительная	расчётная
1-2	29,2	32,12	3,01	38´3	0,75	24,1	1575,9
2-3	4,0	4,4	2,506	38´3	0,5	2,2	1573,7
3-4	21,6	23,76	1,757	38´3	0,23	5,5	1568,2
4-6	12,8	14,1	7,04	38´3	3,5	49,4	1518,8
3-5	4,5	4,95	2,506	38´3	0,5	2,5	1571,2
5-4	14,8	16,28	7,04	38´3	3,5	57,0	1518,8
2-7	85	93,5	0,501	32´3	0,2	18,7	1582,3

 

Биогазопроводы целесообразно проектировать надземными, с прокладкой на опорах высотой 2,2 м на территории хозяйства, а в местах проезда автотранспорта – высотой 5 м. Расстояние между опорами в зависимости от диаметра газопровода принимается: l = 3 м для труб Æ32; l = 6,5 м для труб Æ65; l = 10 м для труб Æ100.

7.5 Расчёт параметров газодренажных скважин полигонов и свалок ТБО

Количество газодренажных скважин n _скв и площадь их сечения S _скв, м², на полигонах и свалках отходов рекомендуется подбирать, исходя из условия:

                          (7.55)

где Q – годовой выход биогаза, тыс. м³/год; – скорость движения биогаза в скважинах, не выше 0,1 м/с; Т _тёпл – тёплый период года, дней, в пределах которого температура воздуха выше 0 °С.

Приведём пример расчёта по приведённой выше формуле. На действующем полигоне ТБО за год образуется 3476,96 тыс. м³ биогаза. Тёплый период года составляет Т _тёпл. = 244 дня. Требуется подобрать оптимальное количество газодренажных скважин. Для этого произведём расчёт по формуле (7.55):

Площадь сечения скважины Æ100 составит:

3,14∙0,1²/4 = 0,00785 м².

Расчётно количество скважин:

1,6493/0,00785 = 210,1019 ≈ 210 скважин.

7.6 Пересчёт газогорелочных устройств для сжигания биогаза

Для сохранения тепловой мощности газовой горелки при переводе на биогаз требуется изменить площадь огневых отверстий с сохранением соотношения скорости газа и скорости воздуха на выходе из огневых отверстий. Требуемая площадь огневых отверстий F ₁, м², при сжигании биогаза определяется как:

                                                                                                      (7.56)

где F – площадь огневых отверстий при сжигании природного газа, м²;  и – низшая теплота сгорания природного газа и биогаза соответственно, МДж/м³.

При изменении состава газа и необходимости сохранения конструктивных размеров горелок при неизменной тепловой мощности необходимо изменить давление газа и воздуха перед горелкой.

Требуемое давление биогаза, Па, определяется как:

                                                                                               (7.57)

где р – первоначальное давление природного газа, Па; r_газа – плотность природного газа первоначального состава, кг/м³; r_биог – плотность биогаза, кг/м³.

Для нагнетания требуемого давления используются радиальные вентиляторы или ротационные компрессоры.

Приведём пример расчёта по приведённым выше формулам. Выполнить пересчет газомазутной горелки типа ГМГ-2 для работы на биогазе теплотой сгорания 23,354 МДж/м³ и плотностью 1,13 кг/м³. Горелка рассчитана на сжигание газа с теплотой сгорания 36,539 МДж/м³ и плотностью 0,763 кг/м³. Паспортное давление природного газа перед горелкой 3,6 кПа, давление воздуха 1,2 кПа. В горелке имеется 24 сопловых отверстия для выхода газа Æ7.

Решение. Суммарная площадь, м², огневых отверстий горелки, рассчитанной на природный газ, составляет:

Новая площадь огневых отверстий для работы на биогазе:

Если оставить количество огневых отверстий равным 24, то необходимо увеличить диаметр всех отверстий до нового d ₁ или диаметр каждого третьего отверстия увеличить до 11,5 мм, а остальные оставить по 7 мм. Диаметр d ₁ будет равен:

При сохранении первоначальных размеров горелки требуемое давление газа:

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. Как учитывается на полигонах и свалках ТБО наличие неактивных и активных отходов, стабильно генерирующих биогаз?

2. Назовите статьи расхода теплоты на собственные нужды биогазовой установки.

3. Какую геометрическую форму биореактора следует принимать, чтобы его теплопотери были минимальны?

4. Какие мероприятия производятся для сохранения тепловой мощности газовой горелки при переводе на биогаз?