Конструкция и достоинства биогазовых установок
Конструкция и достоинства биогазовых установок
Человечество беспрерывно развивается. Появляются новые технологии, растут объемы и интенсивность производства. Увеличивается количество отходов, которые необходимо грамотно утилизировать и/или перерабатывать. Проблема отходом и выделяемых ими парниковых газов становится поистине планетарной.
Биогазовые установки как выход из положения.
Эффективно преобразовывать биологические отходы в газ научились сравнительно недавно. Биологические отходы сельского хозяйства, фармакологии, пищевой и алкогольной промышленности и объемы городских свалок исчисляются миллионами тонн, которые можно превратить в полезный газ и качественное удобрение. Биогазовые установки разумное и дальновидное решение как для небольшого фермерского хозяйства, так и для эффективной утилизации отходов в промышленных масштабах.
В России, чьи недра необычайно богаты природным газом и другими энергоресурсами, производство биологического газа развито крайне слабо. Но, например, в Западной Европе и Китае функционирую сотни тысяч биогазовых установок. Вырабатываемая ими энергия составляет значительную долю в энергобалансе этих стран.
Сущность процесса.
Болотный газ был известен человеку уже тысячелетия назад. Его происхождение и горючие (магические) свойства находили мифические объяснения. Но постепенно учёные выявили связь между гниющей биомассой и выделяемом при этом огнеопасном газе (17 век), в составе которого нашли энергоёмкий метан. Уже в середине восемнадцатого века были созданы первые биогазовые установки, которые стремительно совершенствовались. Но настоящий прорыв случился в тридцатых годах двадцатого столетия, когда микробиологами были открыты бактерии, отвечающие за распад органики. Ученые детально описали процесс действия бактерий, которые при определенных условиях (отсутствие кислорода, оптимальная температура, однородность биологической массы) вступают в контакт с биомассой и разлагают её. Продуктом жизнедеятельности микроорганизмов является газ, состоящий из метана (примерно 80%), углекислого газа и малозначимых примесей. Эти знания стали основой для создания установки биогаза современного типа, в которой все процессы контролируются, а производство газа и удобрений максимально эффективно.
Устройство и принцип работы биогазовой установки.
Независимо от объема производимого газа, биогазовые установки имеют единый принцип работы. Жидкие биологические отходы собираются в специальных емкостях, где они отстаиваются несколько дней и доводятся до однородного (гомогенизированного) состояния. После этого они вместе с сухими отходами помещаются в реактор (другое его название метатенк), где находятся бактерии, и происходит процесс бражения.
Реактор - сложное и ответственное сооружение, которое должно отвечать самым высоким требованиям теплоизоляции и герметичности, обычно оно построено из бетона или защищенного полимерами металла. Для того чтобы брожение отходов происходило с наибольшей интенсивностью, биомасса непрерывно перемешивается и имеет постоянную температуру (примерно 40С). Над реактором установлен газгольдер - резервуар для временного хранения биогаза. Газгольдер может быть постоянного объема (цельнометаллический) или с изменяющимся объемом (например, из резины). Его ёмкости, как правило, хватает для аккумуляции газа в течение нескольких дней, в зависимости от производительности, которой обладает установка для получения биогаза. Из газгольдера у биогаза может быть два пути. Первый на заправочную станцию (через систему отчистки), где он будет использоваться в качестве экологичного и дешевого топлива. Второй на генераторную станцию, которая преобразовывает газ в электроэнергию, тепло или пар.
Особенность, которой обладают биогазовые установки, является их способность полностью обеспечивать себя энергией, коммунальным отоплением и освещением, теплой водой для подогрева реактора. Энергетическая автономность и самодостаточность обеспечивает независимость от повышения тарифных цен и перебоев в доставке со стороны поставщиков электричества и газа. Помимо биологического газа, биогазовые установки производят жидкие удобрения отменного качества, которые могут быть разлиты по емкостям и реализованы по высокой стоимости. Дело в том, что в процессе брожения отходы активно насыщаются такими элементами, как минерализованные азот, калий, фосфор и другими полезными биогенными веществами. Подобный состав оказывает удивительное по силе воздействие на рост сельскохозяйственных растений. Одна тонна удобрений, полученных с помощью установки биогаза, эквивалентна примерно девяноста тоннам традиционного удобрения (навоза).
Трубопроводная арматура - конденсатоотводчики - электроприводы - КИПиА - теплообменники - соленоидные клапаны - расширительные баки - теплоавтоматика - насосы - котлы отопления - радиаторы - водонагреватели - тепловые пункты