Біогазові установки

Що таке біогаз?

Біогаз є продуктом анаеробного зброджування біомаси і складається на 45÷75% із метану (СН₄), 25÷45% із вуглекислого газу (СО₂), а також в невеликій кількості – сірководню(Н₂S), аміаку (NH₃), водню(H₂) та окису вуглецю (СО).

Сировиною для отримання біогазу можуть служити:

1. відходи сільського господарства – гній, послід, рослинні залишки при збиранні врожаю, садові відходи;

2. залишки харчової промисловості - фруктові вичавки, солодова и хмельова дробина, спиртова барда, буряковий жом, меляса, жирові відходи цехів забою тварин, харчові відходи консервних заводів;

3. залишки муніципального сектору - органічна фракція ТПВ, стічні води, звалища та полігони ТПВ;

4. енергетичні культури - силос кукурудзи, зернові, змішана зелена маса.

Нижче наведена порівнювальна діаграма виходу біогазу з деяких субстратів (м³/т свіжої маси):

  • рідкий гній свиней
  • рідкий гній ВРХ
  • сироватка
  • барда (зерно)
  • сухий курячий послід
  • скотобійні відходи (гідролізовані)
  • силос з цілих рослин зернових культур (пшениця)
  • трав’яний силос
  • кукурудзяний силос
  • зерно (пшениця)

Основні функціональні елементи БГУ

Біогазова установка – це комплекс інженерних споруд та обладнання для переробки органічних відходів сільського господарства, харчової промисловості, комунального господарства шляхом анаеробного зброджування, в результаті якого утворюється біогаз і шлам. Отриманий біогаз в когенераційних установках перетворюється в електричну та теплову енергію. Переброджені субстрати – шлам, являють собою цінне органічне добриво.

Технологічні складові біогазової установки Опис технологічної одиниці
1 Резервуар попереднього зберігання (CALIX) Бетонний резервуар попереднього зберігання. Оснащений заглибним насосом, занурювальною пропелерною мішалкою та радарним сенсором для оцінки кількості подаваного субстрату.
2 Станція дозування твердих субстратів (PASCO) Забезпечує автоматизовану подачу в ферментатор твердих субстратів, таких як кукурудзяний силос чи буряковий жом. Завантаження здійснюється за допомогою навантажувача.
3 Ферментатор (COCCUS) Являє собою ємність, вилиту із монолітного бетону зі спеціальними добавками, утеплену ізоляційними матеріалами та обшиту профлистом. Ємність опалюється трубчастою системою, виконаної з поліетилену з антипригарним покриттям. Перемішування забезпечується мішалками, тип і потужність яких визначається субстратом і об’ємом ферментатора. Ємність оснащена двомембранним газгольдером та клапаном аварійного скидання газу.
4 Горизонтальний ферментатор (EUCO) Горизонтальний ферментатор призначений для перемішування і зброджування субстратів з малим вмістом вологи. Не комплектується газгольдером.
5 Доброджуватель (SULA) Резервуар в цілому подібний до ферментатора. Має відмінності в виконанні інженерних мереж, механізмів, мембран в залежності від сировини та технології його переробки.
6 Когенераційна установка Когенераційна установка (далі – КГУ) перетворює енергію метану в електричну та теплову енергію. Виготовляються установки на базі газопоршневих та газотурбінних двигунів. Включає станцію газопідготовки.
7 Трансформаторна підстанція Призначена для зв'язку із зовнішніми електричними мережами. В режимі запуску БГУ використовується для живлення механізмів і обладнання власних потреб. У робочому режимі може використовуватися для генерації електроенергії в мережу.
  Факел Факельна установка призначена для термінового спалювання біогазу, виробленого біогазовими установками при відсутності можливості його корисного використання в якості енергоносія.
  Сепаратор Сепаратор призначений для розподілу перебродженої маси на тверду та рідку фракції. Зазвичай застосовується пресовий шнековий сепаратор.

Задачі, які вирішують БГУ

Позитивні аспекти використання БГУ:

1. Екологічний.
Важливим фактором будівництва біогазової установки є вирішення проблем, пов'язаних із зберіганням відходів ферм та птахофабрик. Використовувати свіжий послід і гній на полях в якості добрив не можна, тому птахофабрики та ферми змушені тривалий час зберігати відходи на відкритих майданчиках. Місця зберігання є джерелом забруднення ґрунтів, повітря, підземних вод.
Анаеробна переробка відходів в біогазовій установці дозволяє: істотно зменшити інтенсивність запахів, зменшити корозійні властивості, ліквідувати забруднення повітря аміаком та метаном. У вихідному шламі із ферментаторів немає хвороботворних бактерій, кишкових паразитів і схожого насіння бур’янів. Біогазова установка дозволяє переробити вихідну сировину у високоякісне добриво.

2. Отримання електричної енергії.
Безумовно, однією із головних переваг будівництва біогазової установки є отримання електроенергії. Найпоширенішим методом отримання електроенергії із біогазу є використання когенераційних установок – газопоршневих або газотурбінних двигунів , вал яких з'єднаний з генератором. Варіантів використання одержуваної електричної енергії може бути декілька: електропостачання місцевих споживачів, електропостачання віддалених споживачів (наприклад інших підприємств однієї групи компаній) шляхом укладення договору на транзит електроенергії технологічними мережами, продаж електроенергії за «зеленим тарифом».

3. Отримання теплової енергії
Використання когенераційних установок дає можливість отримання електричної та теплової енергії. Теплова енергія видається у вигляді гарячої води температурою близько 750C, що циркулює через теплообмінник когенератора і нагрівається там. Використання котлів-утилізаторів дозволяє отримати теплову енергію у вигляді води чи пари з іншими необхідними параметрами.
Теплова енергія може бути використана для обігріву та гарячого водопостачання адміністративних та побутових приміщень підприємства, а також у технологічних процесах на підприємствах.
Слід враховувати, що частина теплової та електричної енергії використовується для власних потреб установки і залежить, в основному, від кліматичної зони, періоду року та сировини.

4. Біодобрива.
Перероблений субстрат на виході біогазової установки вже не є біологічно агресивним. Він може перекачуватися в лагуну або подаватися на сепаратор. Доцільність використання сепаратора залежить від типу застосовуваної сировини. Сепаратор механічним шляхом поділяє залишки бродіння на тверді та рідкі фракції. Тверда фракція являє собою біогумус і може застосовуватися в якості екологічно чистих добрив. Рідка фракція також є цінним комплексним добривом.

 

Українська