Биогазовые установки

Что такое биогаз?

Биогаз является продуктом анаеробного сбраживания биомассы и состоит на 45÷75% из метана (СН₄), 25÷45% из углекислого газа (СО₂), а также в небольших количествах – сероводорода(Н₂S), аммиака (NH₃), водорода(H₂) и окиси углерода (СО).

Сырьем для получения биогаза могут служить:

1. отходы сельского хозяйства - навоз, помет, растительные остатки при уборке урожая, садовые отходы;

2. отходы пищевой промышленности - фруктовые выжимки, солодовая и хмелевая дробина, спиртовая барда, свекольный жом, меласса, жировые отходы цехов забоя животных, пищевые отходы консервных заводов;

3. отходы муниципального сектора - органическая фракция ТБО, сточные воды, свалки и полигоны ТБО;

4. энергетические культуры - силос кукурузы, зерновые, смешанная зеленая масса.

Ниже приведена сравнительная диаграмма выхода биогаза из некоторых субстратов (м³/т свежей массы):

  • жидкий навоз от свиней
  • жидкий навоз от КРС
  • сыворотка
  • барда (зерно)
  • сухой куриный помет
  • скотобойные отходы (гидролизованые)
  • силос из целых растений зерновых культур (пшеница)
  • травяной силос
  • кукурузный силос
  • зерно (пшеница)

Основные функциональные элементы БГУ

Биогазовая установка – это комплекс инженерных сооружений для переработки органических отходов сельского хозяйства, пищевой промышленности, коммунального хозяйства путем анаэробного сбраживания, в результате которого образуется биогаз и шлам. Полученный биогаз в когенерационных установках преобразуется в электрическую и тепловую энергию. Переброженные субстраты – шлам, представляют собой ценное органическое удобрение.

Технологические составляющие биогазовой установки Краткое описание технологической единицы
1 Резервуар предварительного хранения (CALIX) Бетонный резервуар предварительного хранения. Емкость оснащена погружным насосом, погружной пропеллерной мешалкой и радарным сенсором для оценки количества подаваемого субстрата.
2 Станция дозирования твердых субстратов (PASCO) Автоматизированная подача в ферментатор твердых субстратов, таких как кукурузный силос или свекольный жом. Загрузка осуществляется с помощью погрузчика.
3 Ферментатор (COCCUS) Представляет собой емкость, вылитую из монолитного бетона со специальными добавками. Резервуар утеплён изоляционными материалами и обшит профлистом. Емкость отапливается трубчатой системой, выполненной из полиэтилена с антипригарным покрытием. Перемешивание обеспечивается мешалками. тип и мощность которых определяется субстратом и объемом ферментатора. Ёмкость оснащена двухмембранным газгольдером и клапаном аварийного сброса газа.
4 Горизонтальный ферментатор (EUCO)  
5 Дображиватель (SULA) Резервуар в целом подобен ферментатору. Имеет отличия в выполнении инженерных сетей, механизмов, мембран в зависимости от исходного сырья и технологии его переработки.
6 Когенерационная установка Когенерационная установка (далее – КГУ) преобразует энергию метана в электрическую и тепловую энергию. Изготавливаются установки на базе газопоршневых и газотурбинных двигателей. Включает станцию газоподготовки для очистки и охлаждения газа перед подачей на двигатель.
7 Трансформаторная подстанция Служит для связи с внешними электрическими сетями. В режиме запуска БГУ используется для питания механизмов и оборудования собственных нужд. В рабочем режиме может использоваться для генерации электроэнергии в сеть.
  Факел Факельная установка предназначена для экстренного сжигания биогаза, вырабатываемого биогазовыми установками при отсутствии возможности его полезного использования в качестве энергоносителя.
  Разделение (сепаратор) Сепаратор предназначен для разделения переброженной массы на твердую и жидкую фракции. Обычно применяется прессовый шнековый сепаратор.

Задачи, решаемые БГУ

Основными задачами, решаемыми биогазвой установкой являются:

1. Экологическая.
Важным фактором строительства биогазовой установки является решение проблем, связанных с хранением отходов ферм и птицефабрик. Использовать свежий помет и навоз на полях в качестве удобрений нельзя, поэтому птицефабрики и фермы вынуждены продолжительное время хранить помет и навоз на открытых площадках. Места хранения являются источником загрязнения почв, воздуха, подземных вод. Анаэробная переработка отходов в биогазовой установке позволяет: уменьшить интенсивность запахов, уменьшить агрессивные разъедающие свойства, уменьшить загрязнение воздуха аммиаком и метаном. В выходном шламе из ферментаторов нет болезнетворных бактерий, кишечных паразитов и всхожих семян сорняков. Биогазовая установка позволяет переработать исходное сырье в высококачественные удобрения.

2. Получение электрической энергии.
Безусловно, одним из главных преимуществ строительства биогазвой установки является получение электроэнергии. Самым распространенным методом получения электроэнергии из биогаза является использование когенерационных установок – газопоршневых или газотурбинных двигателей , вал которых соединен с генератором. Вариантов использования получаемой электрической энергии может быть несколько: электроснабжение местных потребителей, электроснабжение удаленных потребителей (например других предприятий одной группы компаний) путем заключения договора на транзит электроэнергии технологическими сетями, продажа электроэнергии по «зеленому тарифу».

3. Получение тепловой энергии.
Использование когенерационных установок даёт возможность получения электрической и тепловой энергии. Тепловая энергия выдается в виде горячей воды температурой около 750C, циркулирующей через теплообменник когенератора и нагревающейся там. Использование котлов-утилизаторов позволяет получить тепловую энергию в виде воды или пара с другими заданными параметрами. Тепловая энергия может быть использована для обогрева и горячего водоснабжения административных и бытовых помещений предприятия, а также в технологических процессах на предприятиях. Следует учесть, что часть тепловой и электрической энергии используется для собственных нужд установки и зависит, в основном, от климатической зоны, времени года и исходного сырья.

4. Биоудобрения.
Переработанный субстрат на выходе биогазовой установки, уже не являясь биологически агрессивным, может перекачиваться в лагуну, а может подаваться на сепаратор. Целесообразность использования сепаратора зависит от типа применяемого субстрата. Система механического разделения разделяет остатки брожения на твердые и жидкие фракции. Твердая фракция представляет собой биогумус и может применяться в качестве экологически чистых удобрений. Жидкая фракция также является ценным комплексным удобрением.

 

Русский