Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  Управление энергией 

Биогаз

Биогаз – токсичное и взрывоопасное вещество, поэтому за его образованием и своевременным отводом необходимо вести строгое наблюдение. Если над полигоном отсутствует непроницаемый верхний слой, газ уходит в атмосферу. но часто даже сооружение непроницаемого слоя над отходами не решает проблемы, т.к. в этом случае газ из зоны захоронения мигрирует в горизонтальном направлении.

 

Сбор биогаза осуществляется из вертикальных скважин, пробуренных на месте уже заполненных хранилищ, или горизонтальных скважин-коллекторов, сооруженных в цикле складирования отходов.

 

В пробуренный ствол скважины на глубину не менее 10 м (лучше 20—30 м) помещается перфорированная в нижней части стальная труба. Затрубное пространство хранилища заполняется гранулированным материалом. Верхняя часть затрубного пространства бетонируется для предотвращения поступления в скважину воздуха. Типичное оборудование для сбора биогаза состоит из соединения с всасывающим трубопроводом, диафрагменного расходомера и задвижки для регулирования потока.

 

На количество образующегося биогаза влияют:

 

· состав, возраст, плотность, температура и влажность отходов;

 

· площадь, глубина, способы эксплуатации и рекультивации хранилища отходов;

 

· водный баланс хранилища.

 

В наиболее простом случае газы могут собираться и направляться по трубопроводам потребителю в качестве топлива вместо других источников энергии. Энергетический потенциал биогаза составляет 21 МДж/м3.

 

Другим несложным вариантом использования биогаза является его сжигание в специальных установках для получения электроэнергии. Это могут быть газовые двигатели с искровым зажиганием, газовые турбины. Газовые двигатели позволяют создавать маломощные установки. Наиболее целесообразно применение двухтактных газовых двигателей без впускающих и выпускающих клапанов. Газовые турбины эффективны при мощности более 2 МВт. КПД газовых турбин составляет 32 %.

 

Получ. высококачественного газа – более дорогостоящий вариант, который предполагает удаление неметановых компонентов, что достигается химическими или физическими методами сепарации.

 

По методу фирмы Карбо-Тех (Германия) очистка биогаза (для использования, например, в газовых двигателях) производится в две стадии. На первой стадии извлекается сероводород, а на второй производится удаление галогеносодержащих углеводородов. В качестве очищающего вещества применяется активированный уголь.

 

На первой стадии он играет роль катализатора превращения сероводорода в элементарную серу. Остаточное сероводорода после прохождения газом в этом случае равно 5 мг/м Следует заметить, что активированный уголь, на котором осаждается элементарная сера, периодически заменяется на свежий.

 

На второй стадии активированный уголь играет роль адсорбента. По достижении емкости насыщения он восстанавливается путем десорбции адсорбированных галогенсодержащих углеводородов. Десорбция производится с помощью пара, нагретого до температуры 130° С, паро-газовая смесь конденсируется, а конденсат утилизируется.

 

Для выработки 1 МВт энергии необходима подача биогаза в количестве 525 м3/ч. Считается, что одна скважина дает 80 м3/ч газа.

 

Высокая плотность мусора позволяет извлекать газ с большой скоростью. Обычная свалка может выдавать газ в течение 10—12 лет. Максимум производительности приходится на четвертый год, затем происходит медленное ее снижение.

 

После окончания эксплуатации скважины, т. е. когда сбор образовавшегося биогаза становится экономически неэффективным (концентрация метана становится весьма низкой), необходим контроль за его образованием и обезвреживанием. Один из способов обезвреживания – окисление метана воздухом в поверхностных слоях почвы в присутствии бактерий. В результате образуется углекислый газ, который диффундирует из почвы в атмосферу.

 

Одно из первых в США захоронений отходов с выработкой биогаза площадью 14 га функционировало с 1978 по 1985 г. В нем находились 1 млн. т мусора и 0,5 млн. т промышленных отходов. Свалка давала 60 млн. м3 газа в год или 6868 м3/ч. Полный ресурс мощности такой свалки составил 13,1 МВт.

 

С 1983 г. фирма Блю Серкл (США) применяет газ из хранилищ отходов для обжига цемента. Другое хранилище, Стоун (США), имеет площадь 40 га, объем полости 10 млн. м3, глубину от 25 до 45 м. Продуктивность хранилища 7500 м3 газа в 1 ч при содержании метана 50 %, что позволяет получить электроэнергию в количестве 5—7 МВт с применением двигателей электроискрового зажигания и газовых турбин, и тепловую энергию от отработанных газов.

 

Установка состоит из 20 скважин, соединенных трубопроводом длиной 2200 м, газокомпрессорной станции, включающей три поршневых компрессора, водяного холодильника, градирни и КИП. Газ транспортируется потребителю по трубопроводу на расстояние 5000 м.

 

Уже в 1985 г. в США работало более 30 установок, использовавших биогаз, вырабатываемый на полигонах отходов. В Германии в частной коммерческой эксплуатации имеется ряд установок малой мощности, вырабатывающих электроэнергию путем сжигания биогаза из хранилищ отходов. В Великобритании существуют установки по обжигу цемента и кирпича, применяющие биогаз из хранилищ мусора.

 

к настоящему времени накоплен значительный практический опыт по использованию биогаза из хранилищ мусора и отходов. В нашей стране таких установок нет, что помимо упускаемой экономической выгоды приводит к загрязнению газом окружающей среды.

 

Опасность газохимической загрязненности объекта оценивают в зависимости от интенсивности течения активных микробиологических циклов на свалке ТБО и количеству биогаза, образующегося в разное время.

 

Цель дегазации свалок, по мнению зарубежных специалистов, — исключение отрицательного воздействия биогаза на окружающую среду. Для этого свалки герметизируют, (для предотвращения неконтролируемой утечки биогаза), или свалочный газ целенаправленно собирают и обезвреживают.

 

Для полного исключения эмиссии биогаза исследуют циклы его распространения в каждом конкретном случае. Как демонстрирует практика эксплуатации полигонов ТБО, биогаз, образующийся в толще складированных отходов, распространяется преимущественно в горизонтальном направлении, и эмиссионная ситуация зависит главным образом от состояния верхнего слоя отходов и степени их изоляции от атмосферного воздуха. Смешение биогаза с атмосферным воздухом происходит в верхнем, более рыхлом слое свалки. При уплотненном верхнем слое или наличии герметичного покрытия свалки биогаз концентрируется и выделяется на откосах и ограниченных участках поверхности полигона.

 

Для дегазации свалок используют такие методы, как пассивная дегазация, производимая за счет собственного избыточного давления, имеющегося в толще свалки, и активная дегазация, осуществляемая с помощью специальных устройств для добычи газов.

 

Пассивную дегазацию свалок применяют редко, так как этот метод недостаточно эффективен и требует высокой степени изоляции свалки.

 

Для активной дегазации используют средства, обеспечивающие высококачественный отсос биогаза и предотвращающие его утечку.

 

Надежно защититься от эмиссии биогаза по периметру свалки можно, разместив газосборные колодцы на расстоянии до 30 м друг от друга, и поддерживая более высокое разрежение. В результате мигрирующий биогаз принудительно смешивается с большим количеством воздуха, что в большинстве случаев исключает принцип. возможность его использования из-за образования взрывоопасных смесей биогаза с воздухом.

 

Эффективная дегазация возможна при обеспечении существенного разрежения в толще свалки; сведении до минимума подсоса воздуха; стабильности работы сооружения в течение длительного времени; наличии достаточных мощностей по отводу газа.

 

Хорошо зарекомендовали себя системы вертикальных скважин, соединенные горизонтальными дегазационными трубопроводами.

 

Вертикальная газовая скважина представляет собой колодец диаметром 0,6-1,2 м, внутри которого имеется перфорированная труба из полиэтилена высокого давления или другого антикоррозионного материала. Горизонтальные трубопроводы, соединяющие газовые скважины, производят из полиэтиленовых труб. По образованной системе трубопроводов биогаз подается на сжигание либо на утилизацию другим способом.

 

Энергетически полезным считают биогаз с отношением концентрации СН4:СО2 = 1:5.

 

Однако при использовании сооружений систем дегазации свалок возможны нарушения анаэробных условий в толще отходов, приводящие к подавлению цикла метаногенеза. Так, отношение концентрации СН4:СО2 в биогазе менее 1:2, и наличие кислорода и присутствие азота в количестве более 1 % является сигналом проникновения биогаза в толщу воздуха. В этом случае необходимы срочные меры по дополнительной герметизации скважин.

 

Голылтейнское газовое общество (ФРГ) разработало конструкцию газового зонда, обеспечивающего необходимые условия при сооружении системы дегазации свалок. Зонд выполнен в виде шлицованной трубы с внутренним диаметром 400-500 мм и длиной 6-10 м и может быть укомплектован устройствами для прокачки газосборной камеры, чтобы периодически очищать ее от проникающей грязи

 

С помощью проходческой насадки, имеющей форму трубы, его забивают в тело свалки на глубину до 35 м. В цикле забивки труб уплотняется свалочный грунт в пристенной зоне, что препятствует преимущественно горизонтальному перемещению биогаза. Для устранения этого явления корпус зонда оборудован крестообразным рыхлителем. Вместе с проходческой насадкой в скважину вводят закрепленную в корпусе зонда трубу из полиэтилена высокого давления диаметром 160 мм.

 

При загрязнении и закупоривании зонд можно открыть и очистить с помощью подаваемого под давлением биогаза, и подходящего для этих целей инертного газа. Возможно прямое воздействие на цикл в зоне расположения зонда за счет внесения субстанций микроорганизмов, штаммов и других сред, разлагающих метан.

 

На трех свалках в районе Гамбурга (ФРГ) уже установлено до 200 зондов, биогаз от которых используется в одной утилизационной установке. Расчетная мощность установки 14 МВт, что соответствует расходу получаемого биогаза около 2500 м3/ч.

 



Организационные аспекты энергосбережения в городском хозяйстве на примере г. Перфоманс контрактинг як джерело фінансування енергозберігаючих заходів у бюджетній сфері. Управление ресурсами в городских объектах. Водні ресурси в Україні.

На главную  Управление энергией 





0.0156
 
Яндекс.Метрика