Биогазовая установка в Лахольме
На биогазовую установку в Лахольме (Швеция) ежегодно поступает приблизительно 30000 т навоза и 5000 т органических отходов со скотобоен и других промышленных предприятий.
Для подавления возбудителей болезней биомасса пастеризуется, то есть она нагревается в течение часа при температуре 70 °С. Пастеризованная биомасса подается в реакторный бак емкостью 2250 м3, где происходит процесс ее гниения. Там биомасса остается в течение 20…25 дней. Процесс гниения идет при температуре 38 °С. При этих условиях бактерии преобразуют 40…50 % органического материала биомассы в горючий биогаз, который, как правило, содержит 60…70 % чистого метана.
Содержащийся в газе сероводород удаляется в процессе химической очистки. После этого газ сжимается до давления около 1 бара и сушится. Таким образом, в течение 24 часов ежедневно получают приблизительно 3000…4000 м3 газа, что соответствует объему 2000…2500 литров нефти.
Рисунок 8.2 – Схема получения биогаза в Лахольме
Современное состояние биоэнергетики
В настоящее время проблеме утилизации отходов с.-х. производства и промышленности придается большое значение. Во многих странах мира созданы, испытаны и введены в эксплуатацию биоэнергетические установки (БЭУ), включающие этанолобиогазовые (ЭБГУ) и биогазовые (БГУ) установки. В зависимости от технологической схемы различают непрерывные, периодические и аккумулятивные установки.
|
|
|
При этом все биоэнергетические установки можно разделить на промышленные и индивидуальные. К промышленным относят биогазовые заводы, перерабатывающие стоки мощных предприятий, биогазовые станции – аналоги «европейских» моделей и крупные сельскохозяйственные комплексы, позволяющие производить метановое сбраживание органических отходов. Индивидуальные установки предназначены для покрытия потребностей мелких и средних ферм, приусадебных хозяйств, жилых домов и теплиц.
По конструкции биогазовые установки можно разделить на четыре основных вида: без подвода теплоты и перемешивания сбраживаемого субстрата; с подводом теплоты и перемешиванием сбраживаемого субстрата; с предварительной подготовкой субстрата для сбраживания, подводом теплоты, перемешиванием, контролем и управлением анаэробным процессом.
В зависимости от комплектации метантенков выделяют три основных вида БЭУ: с одноступенчатым метантенком; с последовательно соединенными метантенками, работающими в едином режиме; с параллельно установленными метантенками, каждый из которых работает независимо от других и может выключаться для разгрузки и вывоза ила.
Использование биогаза в производственно-бытовых условиях – важнейшая проблема сегодняшнего дня. Биогаз может использоваться для подогрева воды при технологических процессах для получения этанола и газа с высоким содержанием метана, производства электрической энергии; в качестве газообразного топлива в двигателях внутреннего сгорания, сушильных установках. Оставшийся после переработки шлам используется как ценное органическое удобрение. Необходимо отметить, что метановое сбраживание навоза исключает выделение запахов при переработке, что улучшает санитарное состояние вблизи животноводческих предприятий, снижает количество вредных выбросов в атмосферу, загрязнение стоков и почвы.
|
|
|
Современные биоэнергетические установки состоят из следующих основных систем:
1) системы подготовки и подачи сырья в биореактор;
2) биореактора (метантенка) с системой поддержания постоянной температуры и другими комплектующими устройствами;
3) системы хранения и использования биогаза;
4) системы выгрузки и транспортировки шлама.
Одной из основных частей биогазовой установки является метантенк, в котором происходит анаэробное брожение биомассы. Эффективность процесса в метантенке зависит от постоянства заданной температуры. При этом необходимо подводить определенное количество теплоты для компенсации тепловых потерь из метантенка и разогрева до нужной температуры вновь подаваемой биомассы. Обогрев метантенка может осуществляться электрическими теплонагревательными элементами, вмонтированными внутри метантенка, горячей водой, протекающей через теплообменники, помещенные в метантенк, горячей водой или паром, подаваемыми в метантенк вместе с биомассой. Последнее используется в том случае, если биомасса содержит большое количество твердых частиц. Для крупных установок находят применение теплообменники, расположенные вне метантенка. Сбраживаемая масса с помощью специального насоса постоянно прокачивается через теплообменник. При этом не только поддерживается заданная температура, но и осуществляется перемешивание биомассы.
|
|
|
Перемешивание сбраживаемой биомассы является обязательным условием, обеспечивающим эффективность процесса. В противном случае на поверхности биомассы сначала образуется пена, затем твердая корка, которые могут привести к полной остановке процесса Чаще всего для перемешивания используют механические мешалки или подают в нижнюю часть метантенка полученный биогаз.
|
|
|
Метантенки изготавливают из стали, железобетона, полимерных материалов. Форма метантенка должна обеспечивать простоту изготовления и достаточно несложное удаление шлама (отхода брожения) из его нижней части. Поэтому чаще всего метантенк имеет цилиндрическую форму с конусным основанием.
Процесс брожения биомассы в метантенке протекает довольно длительно. Сначала распадаются легкоразлагающиеся органические вещества, при этом наблюдается самый большой выход биогаза. При дальнейшем пребывании биомассы в метантенке начинают распадаться трудноразлагающиеся органические вещества, но скорость выхода биогаза сильно падает. Единственным преимуществом выдержки биомассы в метантенке является снижение количества болезнетворных микроорганизмов. На практике время продолжительности процесса выбирают равным времени для разложения до 50 % органических веществ.
Наиболее эффективные, но и самые дорогие установки с непрерывной загрузкой. Здесь перегоревшую долю биомассы выгружают ежесуточно и соответственно добавляют, свежую биомассу, учитывая объем выделившегося биогаза. Каждая порция биомассы находится в метантенке в течение времени, необходимого для разложения до 50 % органических веществ. Рабочий объем метантенка в этом случае определяется количеством ежесуточно загружаемой биомассы и продолжительностью процесса (в сутках).
Вырабатываемый в метантенке биогаз может непосредственно использоваться в технологическом процессе. Но чаще всего его необходимо собирать и некоторое время хранить. Для сбора биогаза в основном используют два типа газгольдеров: сырой и сухой. Сырой газгольдер прост по устройству – в закрытый сосуд, частично заполненный водой, подастся снизу биогаз, который вытесняет воду. Недостатком его является невозможность использования в холодное время года. Сухой газгольдер может работать в любое время, но материалы, используемые на изготовление газонепроницаемых мембран, не могут длительное время сохранять эластичность.
Эффективность биогазовой установки во многом определяется стабильностью микробиологического процесса, обеспечивающего брожение биомассы. Наиболее сложен запуск установки. В свежем (небродившем) навозе нет достаточного количества анаэробных бактерий. Для того чтобы появилась колония этих микроорганизмов, кроме внешних факторов (рН среды, температуры и т.п.), необходим «биологический толчок». Им может быть добавление в свежий навоз активной закваски из действующего метантенка. Если поблизости такой установки нет, то добавляют реагенты: известь, углекислый аммоний и др., обеспечивающие оптимальные условия для жизнедеятельности анаэробных бактерий. Принципиальная схема простейшей биогазовой установки изображена на рис. 8.3.
Такая установка может работать в непрерывном режиме загрузки. Из приемного устройства 1 свежий навоз поступает в метантенк 2. Суточное поступление навоза и время выдержки его в метантенке обеспечивают нормальное заполнение метантенка биомассой. Выделяющийся в процессе брожения биогаз собирается в верхней части метантенка 3 и через патрубок 4 забирается из метантенка. Перегоревший шлам отсасывается насосом в приемное устройство 5.
Выпускаемые в разных странах внутрифермерские биогазовые установки различаются по конструкции, но работают по одинаковой принципиальной схеме. Один из вариантов установки по получению биогаза, разработанный в нашей стране, показан на рис. 8.4.
Рисунок 8.3 – Принципиальная схема простейшей биогазовой установки для личного хозяйства:
1 – приемное устройство; 2 – метантенк; 3 – пространство для сбора биогаза; 4 – патрубок, соединяющий метантенк с газгольдером;
5 – устройство для отсасывания шлама из метантенка
Рисунок 8.4 Схема фермерской биогазовой установки:
1 – животноводческое помещение; 2 – канал для навозоудаления;
3 – смотровой люк; 4 – метантенк; 5 – датчик температуры; 6 – теплообменник; 7 – устройство для поддержания уровня массы; 8 – предохранительный клапан давления; 9 – помещение для технологического оборудования; 10 – транспортер для выгрузки шлама; 11 – навозохранилище; 12 – газгольдер
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 540; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!