Optimizar los parámetros operativos de los compresores de biogás para mejorar la eficiencia es un proceso integral que requiere la consideración y el ajuste de múltiples aspectos, como la relación de compresión, la temperatura y la presión de succión, la velocidad, el volumen de agua de refrigeración, la lubricación, etc. A continuación, se presenta una introducción detallada:
Ajuste razonable de la relación de compresión
Principio: La relación de compresión se refiere a la relación entre la presión de escape del compresor y la presión de succión. Una relación de compresión adecuada permite que el compresor funcione en la zona de alta eficiencia. Si la relación de compresión es demasiado alta, el compresor necesitará consumir más energía para comprimir el gas, lo que reduce la eficiencia. También aumentará la temperatura de escape y aumentará el desgaste y el riesgo de fallos del equipo. Si la relación de compresión es demasiado baja, es posible que no pueda satisfacer los requisitos de presión de gas de los procesos posteriores.
Método: De acuerdo con los requisitos de uso del biogás y las características de rendimiento del compresor, se debe determinar razonablemente la relación de compresión. En el funcionamiento real, la relación de compresión se puede ajustar ajustando la presión de admisión o la presión de escape. Por ejemplo, si la presión de biogás requerida por el proceso posterior no es particularmente alta, el valor de ajuste de la presión de escape se puede reducir adecuadamente para reducir la relación de compresión y mejorar la eficiencia del compresor. Al mismo tiempo, durante el funcionamiento, la relación de compresión debe evitarse que fluctúe demasiado y mantenerse relativamente estable.
Controlar la temperatura y la presión de succión
Principio: La temperatura y la presión de succión influyen significativamente en la eficiencia del compresor. Si la temperatura de succión es demasiado alta, el volumen de gas se expande y el volumen ocupado por la misma masa de gas aumenta. El compresor necesita procesar más gas, lo que incrementa el consumo de energía; si la presión de succión es demasiado baja, aumenta la carga de trabajo del compresor y disminuye la eficiencia.
Método: Intentar reducir la temperatura de entrada del biogás. Se puede colocar un dispositivo de enfriamiento, como un enfriador o un condensador, antes de la entrada del compresor para reducir la temperatura del biogás a un rango adecuado. En términos generales, reducir la temperatura de succión puede mejorar eficazmente la eficiencia volumétrica del compresor. Al mismo tiempo, para garantizar que la presión de succión sea estable y en un nivel apropiado, el sistema de recolección y transporte de biogás se puede optimizar para reducir la resistencia de la tubería y garantizar la estabilidad de la presión de admisión.
Optimizar la velocidad
Principio: La velocidad del compresor está estrechamente relacionada con la eficiencia. Una velocidad demasiado alta aumenta la pérdida por fricción mecánica y el flujo de gas, lo que puede causar mayor vibración del equipo y afectar su vida útil. Si la velocidad es demasiado baja, el volumen de escape del compresor es insuficiente y no puede satisfacer las necesidades de producción.
Método: Determinar la velocidad de operación óptima según el modelo del compresor y la curva de rendimiento. Para algunos compresores que utilizan tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable, la velocidad se puede ajustar en tiempo real de acuerdo con los requisitos reales de presión y flujo de biogás, de modo que el compresor siempre funcione en el área de alta eficiencia. Si la producción de biogás es baja, reducir adecuadamente la velocidad de rotación puede satisfacer las necesidades de producción y reducir el consumo de energía.
Ajustar el agua de refrigeración
Principio: Durante el proceso de compresión, la temperatura del gas aumentará y se necesita un sistema de enfriamiento para bajar la temperatura y garantizar el funcionamiento normal del compresor. El agua de refrigeración es insuficiente y el efecto de enfriamiento es deficiente. Si la temperatura del gas es demasiado alta, no solo afectará la eficiencia del compresor, sino que también puede dañar el equipo; si el volumen de agua de enfriamiento es demasiado grande, desperdiciará recursos hídricos y aumentará el consumo de energía.
Método: Ajuste razonablemente el volumen de agua de enfriamiento de acuerdo con la temperatura de escape del compresor y el rendimiento del sistema de enfriamiento. Se pueden instalar sensores de temperatura y válvulas de control de flujo para lograr un control automático del volumen de agua de enfriamiento. Cuando la temperatura de escape aumenta, el volumen de agua de enfriamiento aumentará automáticamente; cuando la temperatura de escape disminuye, el volumen de agua de enfriamiento se reducirá en consecuencia, lo que garantiza el efecto de enfriamiento y al mismo tiempo reduce el consumo de energía.
Efecto de lubricación garantizado
Principio: Una buena lubricación puede reducir la fricción y el desgaste entre las partes móviles del compresor, reducir el consumo de energía y mejorar la eficiencia y confiabilidad del compresor. Una lubricación deficiente provocará un mayor desgaste de las piezas de la máquina, mayores pérdidas mecánicas e incluso fallas del equipo.
Método: Seleccione el lubricante apropiado y verifique periódicamente la calidad y la cantidad del lubricante. Reemplace el aceite lubricante periódicamente de acuerdo con las recomendaciones del fabricante del equipo para garantizar que el rendimiento del aceite lubricante cumpla con los requisitos. Al mismo tiempo, para garantizar el funcionamiento normal del sistema de lubricación, verifique si la bomba de aceite, el filtro de aceite y otros componentes funcionan correctamente para garantizar que el aceite lubricante pueda entregarse a cada parte de lubricación de manera oportuna y precisa.
Monitorear y analizar datos operativos
Principio: A través del monitoreo y análisis en tiempo real de los datos de operación del compresor, se pueden descubrir a tiempo los problemas en el proceso de operación, se pueden encontrar factores que afectan la eficiencia y se pueden tomar las medidas correspondientes para ajustar y optimizar.
Método: Instalar varios instrumentos de monitoreo, como sensores de presión, sensores de temperatura, sensores de flujo, etc., para recopilar los datos de funcionamiento del compresor en tiempo real. Se utiliza un software de análisis de datos para procesar y analizar estos datos, estableciendo un modelo de relación entre los parámetros operativos y la eficiencia. Al comparar los datos operativos en diferentes condiciones de trabajo, se determina la mejor combinación de parámetros operativos para lograr la optimización dinámica de los parámetros operativos del compresor.
Los distintos campos de utilización del biogás presentan distintos requisitos de presión, caudal, pureza, etc., por lo que el rango de ajuste de los parámetros de funcionamiento óptimos del compresor de biogás también varía. A continuación, se presenta una introducción detallada:
Generación de energía a partir de biogás
presión
La presión de admisión generalmente se mantiene entre 3 y 12 kPa, lo cual es más adecuado para garantizar que el biogás entre al motor de forma estable y se mezcle completamente con el aire para la combustión. Algunos grupos electrógenos grandes requieren una presión de admisión mayor, que puede alcanzar entre 15 y 20 kPa.
-La presión de escape debe ajustarse según el modelo específico y los requisitos de diseño del generador, generalmente entre 30 y 120 kPa, para garantizar que haya suficiente presión para impulsar el generador a funcionar.
El caudal
El caudal debe ajustarse a la potencia del generador. Generalmente, los generadores de biogás pequeños (de 10 a 50 kW) requieren un caudal de biogás de 5 a 25 m³/h; para generadores medianos (de 50 a 200 kW), el caudal es de 25 a 100 m³/h; para generadores grandes (de más de 200 kW), el caudal debe ser superior a 100 m³/h.
temperatura
- La temperatura de succión debe controlarse entre 20 y 40 °C para evitar que una temperatura excesiva provoque la expansión del gas y reduzca la eficiencia del compresor.
La temperatura del escape no debe superar los 120-150 °C. Una temperatura excesiva puede dañar el equipo y afectar el funcionamiento normal del generador.
Campo de calentamiento de biogás
presión
- La presión de admisión de 2 a 8 kPa puede satisfacer las necesidades de la mayoría de los equipos de calefacción y garantizar que el biogás pueda transportarse sin problemas al quemador.
- La presión de escape generalmente se establece entre 20 y 80 kPa para proporcionar energía para el flujo de biogás en el sistema de calefacción y estabilizar el proceso de combustión.
El caudal
- El caudal se determina en función de la potencia y la carga térmica del equipo de calefacción. Para los pequeños equipos de calefacción domésticos (potencia térmica de 10-50 kW), el caudal de biogás es de aproximadamente 2-10 m³/h; para las grandes calderas de calefacción central (potencia térmica superior a 500 kW), el caudal debe alcanzar más de 100 m³/h.
temperatura
-La temperatura de succión se puede mantener entre 15 y 35 °C, lo que tiene poco efecto en la eficiencia del sistema de calefacción.
-La temperatura de los gases de escape se controla a 100-130 ℃ para garantizar que el equipo de calefacción utilice eficazmente el calor liberado por la combustión de biogás.
Campo de purificación de biogás
presión
-La presión de entrada suele ser de 1-5 kPa, lo que resulta conveniente para el proceso de purificación posterior.
-El requisito de presión de escape es relativamente alto, generalmente 1-5 MPa, para cumplir con los requisitos de presión de los procesos de purificación como la adsorción y la separación por membrana, y mejorar la eficiencia de purificación.
El caudal
-El caudal debe determinarse de acuerdo con la capacidad de procesamiento y la escala de producción del equipo de purificación. El caudal de las unidades de purificación pequeñas (capacidad de procesamiento de 100 a 500 m³/d) es de 4 a 20 m³/h; el caudal de las unidades de purificación grandes (capacidad de procesamiento superior a 5000 m³/d) es superior a 200 m³/h.
temperatura
- La temperatura de entrada de aire se controla entre 10 y 30 ℃, lo que resulta beneficioso para mejorar el efecto de purificación.
-La temperatura de escape no debe ser demasiado alta, generalmente controlada entre 50-80°C para evitar afectar el rendimiento del adsorbente o membrana en el equipo de purificación.
Campo de repostaje de vehículos de biogás
presión
-La presión de admisión es generalmente de 1 a 5 kPa, que se incrementa gradualmente mediante el compresor.
-La presión de escape debe alcanzar los 20-25 MPa para cumplir con los requisitos de reabastecimiento del tanque de gasolina del automóvil, de modo que el vehículo pueda almacenar suficiente biogás para garantizar el kilometraje.
El caudal
El caudal de una gasolinera debe determinarse en función de la velocidad de repostaje y la demanda de vehículos. Generalmente, una gasolinera pequeña puede repostar de 5 a 10 vehículos por hora, con un caudal de aproximadamente 50 a 100 m³/h; una gasolinera grande puede repostar más de 20 vehículos por hora, con un caudal de más de 200 m³/h.
temperatura
- La temperatura de succión adecuada es de 10-30 ℃.
- La temperatura de escape debe controlarse estrictamente por debajo de 60 °C para evitar que las altas temperaturas dañen el tanque de almacenamiento de gas y el equipo de llenado de gas y garantizar la seguridad del llenado de gas.
