Биогаз. Установка для получения биогаза

Важным источником энергии в наше время являются нефть и газ. Газ по происхождению делят на природный, попутный, генераторный, искусственный, шахтный метан, биогаз и др. Биогаз образуется в результате микробиологического синтеза органических веществ.

В мировой практике газоснабжения накоплен достаточный опыт использования возобновляемых источников энергии, в том числе энергии биомассы. Наиболее перспективным газообразным топливом является биогаз, интерес к использованию которого в последние годы возрастает. Под биогазами подразумеваются метансодержащие газы, которые образуются при анаэробном разложении органической биомассы. В зависимости от источника получения биогаз подразделяется на три основных вида:

• газ метантенков, получаемый на городских очистных канализационных сооружениях (БГ КОС);
• биогаз, получаемый в биогазовых установках (БГУ) при сбраживании отходов сельскохозяйственных производств (БГ СХП);
• газ свалок, получаемый на полигонах отходов, содержащих органические компоненты (БГ ТБО).

Получение биогаза метатенков и сельскохозяйственных биогазовых установок

По техническому исполнению биогазовые установки подразделяются на три системы: аккумулятивную, периодическую, непрерывную.

В аккумулятивных установках предусматривается сбраживание в реакторах, которые служат одновременно и местом хранения сброженного навоза (субстрата) до его выгрузки. Исходный субстрат постоянно подается в резервуар до его заполнения. Выгрузка сброженного субстрата производится один-два раза в год в период внесения удобрений в почву. Такие установки требуют больших объемов хранилищ и применяются очень редко.

Периодическая система производства биогаза предполагает разовую загрузку исходного субстрата в реактор, подачу туда же затравочного материала и выгрузку сброженного продукта. Такая система характеризуется довольно большой трудоемкостью, очень неравномерным выходом газа и требует наличия резервуара для накопления исходного навоза и хранения сброженного субстрата.

При непрерывной схеме исходный субстрат непрерывно или через определенные промежутки времени (1-10 раз в сутки) загружается в камеру сбраживания, откуда одновременно удаляется такое же количество сброженного осадка. Современные биогазовые установки рассчитываются, как правило, на непрерывный процесс и изготавливаются из стали, бетона, пластмасс, кирпича. 

По суточной производительности биогазовые установки можно разделить на 3 типа:

• малые - до 50 м3/сут;
• средние – до 500 м3 /сут;
• крупные – до 30 тыс. м3/сут.

Метатенковые и сельскохозяйственные биогазовые установки не имеют принципиальных отличий, за исключением используемого субстрата.

На полигонах ТБО образующийся биогаз собирается с помощью систем горизонтальных или вертикальных труб (часто их используют совместно). Эти тубы диаметром 10-15 см по всей длине имеют щели и отверстия, через которые проникает газ. Горизонтальные трубы закладываются, как правило, на ранних этапах создания полигона ТБО, а вертикальные могут закладываться заранее (что намного дешевле) либо буриться после.

Состав и количество биогаза не являются постоянными и зависят от вида перерабатываемого субстрата и от технологии производства биогаза. Газ метантенков городских канализационных очистных сооружений характеризуется более стабильным составом. Содержание основного горючего компонента - метана на разных очистных сооружениях изменяется от 60 до 65 % по объему. Более значительные колебания состава газа наблюдаются при переработке отходов сельскохозяйственного производства, при этом в газе присутствует некоторое довольно значительное количество сероводорода.

Для обеспечения функциональной и эксплуатационной безопасности, а также безопасной работы персонала газ должен быть предварительно очищен от вредных компонентов. Основные этапы при подготовке газа к использованию:

• отделение влаги и взвешенных частиц;
• удаление сероводорода;
• удаление галогенсодержащих соединений;
• удаление углекислого газа;
• сжатие или сжижение (при использовании в качестве горючего для транспортных средств).

Основные направления использования биогаза

Достаточно высокое содержание метана в биогазе, а следовательно, и высокая теплота сгорания, предоставляют широкие возможности применения биогаза. При разработке систем по производству и использованию биогаза выбираются оптимальные варианты комплектации установок из множества возможных с учетом многочисленных местных и внешних условий. С точки зрения утилизации энергии биогаза можно выделить следующие основные направления его использования:

• для покрытия собственных энергетических нужд БГУ (в наиболее холодный период года практически весь потенциал биогаза используется для энергообеспечения установки);
• в качестве топлива для получения горячей воды или пара на покрытие технологических нужд очистных сооружений или сельскохозяйственных производств;
• для сушки сброженного осадка;
• в качестве топлива для получения теплого воздуха или горячих газов на сушку сельхозпродукции или обогрев сельскохозяйственных зданий;
• в теплицах для отопления и подкормки растений углекислым газом;
• для замены мазута при термической переработки отходов (25 т мазута в сутки заменяется 45000 м3биогаза);
• в качестве горючего для двигателей транспортных средств;
• для получения электроэнергии;
• для подпитки сетей природного газа.

Для точного мониторинга в областях применения биогаза предлагаем портативный анализатор биогаза БИОГАЗ-5000