RESULTS OF RESEARCH FOR THE USE OF THE BIOGAS AND METHANE MIXTURE IN A GAS POWER PLANT ENGINE
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.2.08Keywords:
internal combustion engine, gas piston engines, methane, model gas, gas composition regulationAbstract
The analysis of scientific publications over the past ten years in the line of creating gas ICEs in Ukraine, operating on natural gas, biogas or similar low-calorie fuels has been carried out. The objectives of the work are to summarize the results of studies on the use of model gas in a gas internal combustion engine operating as a power plant drive, to develop recommendations on biogas additives to natural gas depending on the power plant load, and to develop a fuel supply control algorithm. It is possible to simplify labor intensity of experimental work with the help of model gas - a mixture of natural and carbon dioxide. The article provides recommendations on setting up the power system and automatic regulation of a gas engine running on a mixture of natural gas (methane) and biogas. To solve the tasks, research was carried out on a gas-electric plant with a rated capacity of 30 kW. The unit was originally equipped with a spark-ignited 8-cylinder petrol engine and an electric generator. The base ICE was converted to pure gas engine with a compression ratio of 8.5. In the physical modeling of biogas to natural gas additives in the model gas, the volume fraction of carbon dioxide was increased to 30 % depending on the external load. By calculation, we determined a similar ratio of compressed natural gas and biogas additives. For the calculation, it was assumed that compressed natural gas contains 90...95 % of methane, and biogas 60 % of methane and 40% of carbon dioxide. The possibility of using biogas with 60 % methane as an additive to natural gas in piston ICEs with spark ignition has been confirmed. It was found that with a decrease in load, the share of biogas can increase and replace up to 85% of natural gas. When working on biogas additives, the values of the concentrations of hydrocarbons and residual oxygen in the exhaust gases were determined to control the setting of the gas equipment of the internal combustion engine. Under operating conditions, three test modes have been selected for the power plant: idle, 50 % load, rated mode. The research results can serve as the basis for creating a control algorithm for the supply of biogas additives to natural gas, depending on load changes.References
Клименко В.Н., Мазур А.И., Сабашук П.П. Когенерационные системы с тепловыми двигателями. Справочное пособие. Часть 1. Общие вопросы когенерационных технологий // К.: ИПЦ АЛКОН НАН Украины. – 2008. – 559 с.
Першин С. А. Оптимизация параметров когенерационной установки // Новый университет: серия "технические науки". – 2016. – №. 5-6. – С. 77–90.
Разуваев А. В. Целесообразность применения систем утилизации тепла ДВС // Турбины и дизели. – 2010. – №. 1. – С. 48-50.
Вербовський В.С. Особливості предпускового прогріву стаціонарного газового двигуна з використанням теплового акумулятора з фазовим переходом / В.С. Вербовський, І.В. Грицук, Д.С. Адров, З.І. Краснокутська // Двигатели внутреннего сгорания. – 2014. – №2. – С. 85 – 90.
Девянин С.Н. Биогаз – альтернативное топливо для дизелей / С.Н. Девянин, В.Л. Чумаков, В.А. Марков // Транспорт на альтернативном топливе. – 2012. – № 2(26). – С. 68 – 73.
Долганов К.Є. Система живлення для переобладнання дизеля в газовий двигун / К.Є. Долганов, А.А. Лісовал, О.І. П’ятничко, Ю.П. Майфет. // Вісник НТУ-ТАУ. – 2002. – Вип. №7. – С. 295 – 299.
Врублевский А.Н. Определение цикловой подачи газового топлива с электронным управлением топливопливоподачи / А.Н. Врублевский, А.А. Дзюбенко, М.С. Липинский, А.П. Кузьменко, С.О. Подлящук // Двигатели внутреннего сгорания. – 2014. – №2. – С. 33 – 37.
Марченко А.П. Забезпечення номінальної потужності стаціонарного газового двигуна при використанні низькокалорійних газових палив / А.П. Марченко, О.О. Осетров, С.С. Кравченко // Двигатели внутреннего сгорания. – 2015. – №1. – С. 15 – 33.
Тимошевский Б.Г. Характеристики процесса сгорания двигателя 2Ч7,2/6 с добавками до 65 % синтез-газа к бензину / Б.Г. Тимошевский, М.Р. Ткач, А.С. Познанский, А.С. Митрофанов, А.Ю. Проскурин // Двигатели внутреннего сгорания. –2015. – №1. – С. 33 – 37.
Ткач М.Р. Підвищення ефективності ДВЗ малотоннажних суден застосуванням добавок синтез-газу / М.Р. Ткач, Б.Г. Тимошевський, О.С. Митрофанов, А.С. Познанський, А.Ю. Проскурін // Двигатели внутреннего сгорания. – 2018. – №2. – С. 3 – 6. DOI: 10.20998/0419-87192018.2.01.
Бганцев В.М. Розрахункове визначення впливу складу біогазу на характеристики транспортного двигуна / В.М. Бганцев, А.М. Лєвтєров, Н.Ю. Гладкова // Двигатели внутреннего сгорания. – 2018. – №1. – С. 7 – 14. DOI: 10.20998/0419-87192018.1.02.
Лисовал А.А. Исследования работы газового двигателя на топливах с разным содержанием углекислого газа / А.А. Лисовал, М.Е. Нижник, Ю.А. Свистун // Двигатели внутреннего сгорания. – 2014. – №2. – С. 8 – 14.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2020 Internal Combustion Engines
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
