Биогаз

Биогаз по своим характеристикам похож на природный газ. Это газ-метан, канализационный газ или болотный газ. Он образовывается в процессе анаэробного разложения органических субстратов, являясь продуктом обмена веществ бактерий.

Вещество получают из органических от­ходов за счет «метанового сбраживания» в анаэробных (без доступа воздуха) услови­ях.

Биогаз, образующийся при метановом сбраживании, представляет собой смесь, состоящую из 50-80% метана, 20-50% СО2, примерно 1 % сероводо­рода. Также эта смесь содержит незна­чительное количество некоторых других газов (азота, кислорода, водорода, ам­миака, закиси углерода и др.).

Этот вид биотоплива очень перспективен и может изменить энергетическую карту сельскохозяйственных и промышленных территорий страны. 

Биогаз используется для производства электричества, тепловой энергии, для производства удобрений, для сельскохозяйственных угодий и для производства биодизеля – жидкого топлива для автомобилей. 

Уровень его использования зависит от сложности биогазовой установки, от ее мощности и от объема органического сырья.

Под органическим сырьем следует понимать навоз, фекалии крупного рогатого скота, свиней, птицы, отходы пищевой промышленности, энергетические растительные культуры, то есть кукурузу, козлятник, сильфию, и другие травы.

Засеивать плантации кукурузой и другими растениями для переработки их в биогаз не является идеальным решением, поскольку спасая атмосферу от выбросов токсичных веществ можно нанести непоправимый урон плодоносному слою сельхозземель.

Вместо растений стоит обратить внимание на разведение особых видов водорослей и микроводорослей для производства биогаза.

Целесообразно строить установки по производству биогаза сельскохозяйственным предприятиям, перерабатывающим предприятиям (спиртовым, пивоваренным, сахарным, крахмалопаточным  и биоэтаноловым заводам,  мясокомбинатам, молокозаводам, хлебулочным комбинатам, заводам по переработке  картофеля и производству чипсов, производителям соков и консервов, рыбным цехам, и т.д.), а также тепличным хозяйствам.

Биогазовые установки рентабельны для мусороперерабатывающих предприятий, производителей биодизеля, городских водоочистных сооружений. 

Все эти предприятия могут получить из биогаза очень дешевое электричество, тепло, горячую воду, и автомобильное топливо, если обзавестись специальным оборудованием, которое очищает биогаз до биометана. 

В Западной и Восточной Европе существует биометановая розница (АЗС).

Из одного 1 м3 биогаза получают 2 кВт\ч электричества. Полученный из биогаза 1 м3 метана по своим характеристикам эквивалентен 1 л солярки.  

Каждый м3 биогаза сгорая выделяет столько же тепла, сколько 1 кг каменного угля. Произведенные путем биогазового брожения удобрения повышают урожайность на 30-50%.

Получаемый в ходе производства биогаза диоксид углерода (СО2 ) является дополнительным источником доходов. В твердом состоянии СО2 – это сухой лед, так же его сжижают и хранят в баллонах.

Углерод используют в теплицах, овощехранилищах, пищевой промышленности (как консервант или для газировок и лимонадов), морозильных установках, огнетушителях.

Производство биогаза позволяет предотвратить выброс метана в атмосферу, его улавливание - самый лучший способ предотвращения глобального потепления.

Биогазовая станция работает по следующему принципу. Жидкие биоотходы насосами перекачиваются по бардопроводу или трубопроводу навозоудаления. Для этого нужна канализационная насосная станция, ее размещают в специальном технологическом помещении.

Твердые отходы (например, навоз, помет) доставляются по транспортерной ленте, со специального хранилища помет или навоз доставляется трактором.

Жидкие отходы попадают не прямо в реактор, а в предварительную емкость. В этой емкости происходит гомогенизация массы и подогрев (иногда охлаждение) до необходимой температуры.

Обычно объем такой емкости на 2-3 дня. Твердые отходы могут сгружаться в емкость с жидкими отходами и перемешиваться с ними, либо загружаться в специальный шнековый (винтовой) загрузчик.

Из емкости гомогенизации и загрузчика твердых отходов биомасса (навоз или помет или барда) поступает в реактор, где происходит ферментация.

Реактор - это газонепроницаемый и полностью герметичный резервуар из кислотостойкого железобетона.

Это конструкция теплоизолируется слоем утеплителя. Толщина утеплителя рассчитывается под конкретные климатические условия.

Внутри реактора поддерживается фиксированная для микроорганизмов температура, затем биомасса перемешивается.

Материал всех перемешивающих устройств - нержавеющая сталь. В отдельных случаях перемешивание не механическое, а гидравлическое. Т.е. масса раздается насосами по трубкам в слой, где живут колонии бактерий. Реакторы бывают бывают с деревянным или железобетонным сводом.

Срок службы реактора более 25-30 лет.

Подогрев реактора ведется теплой водой. Температура воды на входе в реактор 60°С. Температура воды после реактора около 40°С.

В биогазовой установке с теплоэлектрогенератором вода от охлаждения генератора используется для подогрева реактора. Температура воды после генератора составляет 90°С.

В зимний период биогазовой установке требуется до 70% вторичного тепла, отведенного от теплоэлектрогенератора, в летний - около 10%.

Затраты тепловой и электрической энергии на нужды самой установки составляют от 5 до 15% всей энергии, которую дает биогазовая установка.

Среднее время гидравлического отстаивания внутри реактора (в зависимости от субстратов) - 20-40 дней. Для кукурузного силоса период брожения составляет 70-160 дней. На протяжении этого времени органические вещества внутри биомассы преобразовываются микроорганизмами. Период брожения определяет объем реактора.

Всю работу по сбраживанию отходов проделывают анаэробные микроорганизмы. В биореактор микроорганизмы вводятся один раз при первом запуске.

На выходе имеется два продукта: биогаз и биоудобрения (компостированный и жидкий субстрат).

Биогаз сохраняется в емкости для хранения газа - газгольдере. Газгольдер герметически накрывает реактор сверху. Над газгольдером дополнительно располагается тентовое накрытие. В пространство между газгольдером и тентом закачивается воздух для создания давления и теплоизоляции.

В отдельных случаях газгольдер представляет собой многокамерный мешок. Такой мешок в зависимости от проектного решения может крепиться сверху бетонного свода ремнями, либо в специальной бетонной емкости. Запас объема газгольдеров обычно 0,5-1 день.

Из газгольдера идет непрерывная подача биогаза в газовый или дизель-газовый теплоэлектрогенератор.

Здесь уже производится тепло и электричество. Крупные биогазовые установки имеют аварийные факельные установки на тот случай, если двигатель/двигатели не работают и биогаз надо сжечь.

Газовая система может включать в себя вентилятор, конденсатоотводчик, десульфулизатор и т.п.

Всей системой управляет система автоматики. Система контролирует работу насосной станции, мешалок, системы подогрева, газовой автоматики, генератора.

Для управления установкой потребуется всего одна штатная единица, при этом человек будет тратить на контроль биогазовой установки в среднем 2 часа.

Переброженная масса- это биоудобрения, готовые к использованию. Жидкие биоудобрения отделяются от твердых с помощью сепаратора и сохраняются в емкости для хранения биоудобрения.

В Германии этот субстрат (аммиачная вода) в основном используется как удобрение из-за высокой концентрации аммиака (NH4).

Твердые удобрения хранятся на специальном участке. Из емкости хранения жидких удобрений насосами масса перекачивается в бочки-прицепы и вывозится на свои поля или на продажу.

Как вариант возможна комплектация биогазовой установки линией фасовки и упаковки биоудобрений в бутылочки по 0,3, 0,5, и 1 л.

Если биоудобрения не представляют никакого интереса для собственника, что вообще странно, и требуется избавится от жидкого субстрата, тогда биогазовая установка комплектуется устройствами с дополнительными степенями очистки.

В случае, когда предприятию требуется не электроэнергия, а газ для заправки автомобилей, биогазовая установка комплектуется системой очистки и метановой заправочной станцией.

Система очистки биогаза - устройство по отделению CO2 от этого топлива. Например, если требуется техническая углекислота, то отделение происходит по принципу абсорбера- десорбера.

Содержание углекислого газа доводится с 40% до 10%, или до 1%, если требуется.

Так получается аналог солярки.

Способ производства биогаза зависит видов сырья.

Для такого моносырья, как послеспиртовая барда и пивная дробина не допустим способ ферментации, применяемый биогазовых станциях, работающих на фекалиях.

Для пищевых отходов используется двухстадийная технология с дополнительными реакторами гидролиза. Особенностью процесса является поддержание уровня кислотности в реакторах гидролиза. Такая технология запатентована совместным германо-украинским предприятием ZORG.

Установка на себя потребляет всего 10-15% энергии зимой и 3-7% летом. Для работы очень большой установки достаточно 1 человека, который будет тратить на мониторинг системы 2 часа в день.

Состав оборудования и сооружений биогазовой установки Zorg

1. Емкость гомогенизации;

2. Загрузчик твердого сырья;

3. Реактор (другое название биореактор, метантенк, ферментатор);

4. Мешалки;

5. Газгольдер (хранилище газа);

6. Система смешивания воды и отопления;

7. Газовая система;

8. Насосная станция;

9. Сепаратор;

10. Приборы контроля;

11. КИПиА с визуализацией;

12. Аварийные факельные горелки и система безопасности.

Автономный биоэнергетический модуль для среднего фермерского хозяйства (БИОЭН-1)

Модуль «БИОЭН-1» предназначен для безотходной, экологичкески чистой переработки без специфических запахов органических отходов сельского хозяйства (таких как навоз и помет, фекалии, твердые бытовые отходы, пищевые отходы, отходы растительного происхождения) в биогаз, а также в гигиенически и химически чистие жидкие удобрения.

Оборудование установки состоит из двух биореакторов объемом по 5 м3 и газгольдера мокрого типа объемом 12 м3. По желанию заказчика модуль комплектуется:

• биогазовым теплогенератором мощностью 23 кВт;
• электрогенератором мощностью 4 кВт;
• бытовой комфорочной биогазовой плитой;
• инфракрасной горелкой на биогазе мощностью 5 кВт.

Технические характеристики

• необходимая площадь для установки модуля - 150 - 200 м2;
• количество перерабатываемых отходов - до одной тонны в сутки при влажности 85 %;
• количество вырабатываемого биогаза (содержание метана 60 %) - до 40 м3;
• количество вырабатывамой электрической энергии - до 80 кВт·ч в сутки;
• количество вырабатываемой тепловой энергии - до 800 тыс. кДж в сутки;
• Собственные потребности в энергии на поддержание термофильного процесса при температруре 53 °С составляет 30% вырабатываемой энергии.

Комплект БИОЭН-1 собирается в батареи из двух, трех или четырех отдельных комплектов для обработки отходов:

• 50, 75, 100 голов крупного рогатого скота;
• 500, 750 или 1 тыс. голов свиньей;
• 5 тыс., 7,5 тыс. или 10 тыс. голов птицы.

Комплект установки транспортируется на двух грузовиках. До настоящего времени было поставлено 12 установок в Казахстан и на Укараину.

С работой модуля «БИОЭН-1» можно познакомиться на животноводческом комплексе КРС «Поярково» АО Агрофирмы «Искра» Солнечногорского района Московской области.

Технические характеристики биогазовой станции на навозе:

* - выход биогаза из свежего навоза.

Технические характеристики биогазовой станции на помете:

* - выход биогаза из свежего помета.

Технические характеристики биогазовой станции на спиртовой барде:

* - выход биогаза из свежей зерновой барды.

Технические характеристики биогазовой станции на силосе:

Для новых строящихся предприятий экономия будет достаточно высокой, потому что не придется протягивать газопровод, линию электропередачи, устанавливать резервные дизельные генераторы и строить резервуары для отходов. 

За счет ускоренного сбраживания объем лагун можно уменьшить вдвое.

Экономия капитальных затрат составит 30-40% от стоимости биогазовой установки.

Себестоимость газа из биогазовой установки составит 15-20 евро за 1 тыс. м3.

Выход газа из разных видов субстратов:

Прайс-лист на биогазовые станции на навозе

*- оплата по курсу в национальной валюте.

** - строительная часть (бетонные емкости) при желании  выполняется заказчиком самостоятельно по документации исполнителя по себестоимости.

Прайс-лист на биогазовые станции на помете

*- оплата по курсу в национальной валюте.

** - строительная часть (бетонные емкости) при желании  выполняется заказчиком самостоятельно по документации исполнителя по себестоимости.

Прайс-лист на биогазовые станции на спиртовой барде

*- оплата по курсу в национальной валюте.

** - строительная часть (бетонные емкости) при желании выполняется заказчиком самостоятельно по документации исполнителя по себестоимости.

Прайс-лист на биогазовые станции на силосе

*- оплата по курсу в национальной валюте.

** - строительная часть (бетонные емкости) при желании выполняется заказчиком самостоятельно по документации исполнителя по себестоимости.

География применения биогазовых установок очень широкая.

АО Центр «ЭкоРос» (разработал и продает два типа биоэнергетических установок для безотходной переработки органических отходов), Россия

"ЗОРГ УКРАИНА" (филиал немецкой компании по производству биостанций), Украина

2G Energietechnik GmbH (производит блочные биогазовые ТЭЦ), Германия

SCHMITT ENERTEC GmbH (производит биогазовые ТЭЦ), Германия

agrobiznes.ru/.../agrou_0029733

www.2-g.de/

zorg.ua/

Копирайтер: Прохорова Оксана