Традиционные биогазовые установки (Часть 2)

Продолжение, начало здесь 

В метантенке необходимо организовать периодическое перемешивание субстрата, которое обеспечивает эффективную и стабильную работу БГУ.

Цель перемешивания – высвобождение образованного биогаза, перемешивание свежего субстрата и бактерий (прививка), предотвращение образования корки и осадка, недопущение образования участков разной температуры внутри метантенка, обеспечение равномерного распределения популяции бактерий, предотвращение формирования пустот и скоплений, уменьшающих эффективную площадь метантенка. При выборе метода перемешивания нужно учитывать, что процесс сбраживания представляет собой процесс жизнедеятельности симбиоза различных штаммов бактерий и при разрушении этого сообщества процесс ферментации будет непродуктивным до образования нового сообщества бактерий. Поэтому слишком частое или продолжительное перемешивание вредно. Рекомендуется медленное перемешивание субстрата через каждые 4 –6 ч.

Оптимальное перемешивание сырья повышает выход биогаза до 50%.

БГУ обеспечивают утилизацию (переработку) органических отходов 3 и 4 класса опасности согласно Постановлению от 12 июля 2003 г. №344, в следующих режимах:

– в психрофильном режиме оптимальная температура в метантенке 15 – 20 ⁰С, но может быть и ниже. В таком режиме отходы перерабатываются 30 – 40 дней. Психрофильный режим обычно используется в летнее время года в случае, когда тепло и количество субстрата (отходов) значительно меньше обычного, например, из-за выпаса скота;

– в мезофильном режиме при температуре 30 – 40 ⁰С органические отходы перерабатываются 7 – 15 дней, в зависимости от вида отходов;

– в термофильном режиме при температуре 52 – 56 ⁰С органические отходы перерабатываются за 5 – 10 дней, при этом качество газа и удобрений, по ряду показателей, обычно ниже, чем в мезофильном режиме. Кроме того в термофильном режиме традиционно потребляется больше энергии для обогрева. Такой режим подходит большего всего тем, у кого основная задача — переработать большое количество отходов. При оптимизации работы установки и состава отходов, можно ускорить переработку даже до 3 – 4 дней. Выгода от работы в термофильном режиме в том, что резко снижается стоимость 1 кВт установленной мощности БГУ.

Требования к допустимым пределам колебания температуры субстрата, для оптимального газообразования, тем жестче, чем выше температура процесса ферментации: при психрофильном температурном режиме – ± 2 ⁰С в час; мезофильном – ± 1 ⁰С в час; термофильный – ± 0,5 ⁰С в час.

Поскольку, например, в московском регионе среднегодовая температура исходного субстрата, составляет около 10 ⁰С, а температура окружающей среды, около 4 ⁰С, то необходимость в системе подогрева субстрата и поддержания его температуры в процессе ферментации очевидна. По данным А.А. Ковалева [1] до 60% полученного биогаза тратится на собственные нужды БГУ. При этом, наиболее энергоемким является процесс нагрева субстрата, суточной дозы загрузки метантенка, на который идет около 95% энергии, расходуемой на собственные нужды установки.

Наиболее распространенной системой подогрева является внешняя система подогрева с водонагревательным котлом (котельной установкой), работающим на биогазе, электричестве или твердом топливе, где теплоносителем является вода с температурой около 60 °С. Более высокая температура теплоносителя, повышает риск налипания взвешенных частиц на поверхности теплообменника — теплообменники рекомендуется располагать в зоне действия перемешивающего устройства.

БГУ должна быть автоматизирована. Объем автоматически выполняемых операций биогазовых установок различного назначения может быть различен. В обязательный объем автоматизации входят:

– для биогазовых установок небольшой мощности:

при срабатывании датчика загазованности (газоанализатора) помещения автоматически включаются системы оповещения персонала (сигнальные лампы, электрические звонки и др.) и происходит аварийное отключение систем БГУ, в частности срабатывает предохранительный клапан, перекрывающий подачу газа;

при срабатывании любого теплового реле в цепях питания насосов циркуляционного, водяного или загрузочного включаются системы аварийного оповещения персонала.

По данным И. Егорова, директора биогазовых проектов AEnergy, составляющие положительного денежного потока биогазовых проектов могут быть следующими (таблица 1), при гарантированной надежности и долговечности надежной работы БГУ, за счет использования метантенка из эмалированной стали,  в течение 40 лет.

Таблица 1 – Составляющие положительного денежного потока биогазовых проектов

Составляющая	Доля в структуре выручки
Продажа электроэнергии	60-75%
Продажа тепловой энергии	10-20%
Снижение платы за технологическое присоединение (для новых и расширяющихся предприятий)	0-50%
Продажа мощности	0-30%
Продажа удобрений	10-30%
Снижение экологических платежей	0-20%
Продажа углеродных квот	0-10%*
*Производство 1000 м куб. биогаза обеспечивает замещение 10 т выбросов СО2. Средняя рыночная цена 1 т СО2 сегодня составляет 10 Евро.

 

Мы рассмотрим традиционную БГУ и БГУ метантенк, которой размещен на дне солнечного соляного пруда (ССП) [2].

Читайте продолжение –> Часть 3