Энергетика. Газообразное топливо

Биогаз

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

6. Подготовка биогаза к использованию

При подготовке биогаза к использованию учитываются в основном три обстоятельства:

—        удаление H2S (обессеривание нужно прежде всего для предотвращения коррозии, вызываемой в особенности остаточными продуктами сгорания, и удаления ядовитой части (газовой смеси);

—        удаление С02 (повышает теплоту сгорания газа и необходимо для его сжижения);

—        компримирование и сжижение (при использовании в качестве топлива для тракторов).

Затраты на подготовку газа зависят от его состава, требований потребителя к чистоте газа и от загрузки оборудования.

Обессеривание

Почти все применяемые в химической промышленности методы обессеривания тесно связаны в единую систему и поэтому не могут быть без изменения перенесены в практику биогазовых установок. По нашему мнению, следует исключить из рассмотрения следующие методы:

—        абсорбционные, в которых H2S регенерируется как сероводород (углеродный метод, или абсорбция с помощью триэтаноламина);

—        методы, применяемые при работе с ядовитыми веществами (применение окиси мышьяка);

—        методы, при которых возникает опасность взрыва из-за образования сероуглерода (адсорбирование активированным углем);

—        метод Клауса (очень дорогой, восстановление свободной серы).

Таким образом, остается лишь старый каталитический сухой метод с использованием в качестве катализатора Fe(OH)3. Этот метод можно представить в виде формулы:

2Fe(OH)3 + 3H2S = Fe3'S3 + 6H20 +61,92 Дж.

Регенерация массы в присутствии воздуха выражается зависимостью:

Fe2S3+l,5O2 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 3S + 60,28 Дж.

Известно, что масса катализатора постепенно обогащается серой (максимальная степень обогащения 25%) и что при регенерации высвобождается значительное количество теплоты; это даже может привести к воспламенению сильно обогащенной серой массы (свежая масса имеет коричневую окраску, обогащенная — черную). Стоимость 1 т катализатора —600 марок ФРГ. Расход массы складывается из количества ее, пошедшего на связывание серы (м3 газа/24 чХг серы/м3)х4 = г катализатора/24 ч, и потерь на истирание за один цикл. Обычный расход" катализатора при содержании серы 0,1...2,0 г в 1 м3 биогаза составляет около 120...130 г на 100 м3 суточной газопродукции. Промышленность предлагает  установки  для   различной  суточной   производи-

тельности и различной степени механизации, с отдель

ными регенеративными колоннами или со встроенными

регенеративными камерами и простой коммутацией. Не-

большой   высокомеханизированный   обессериватель   ба-

тарейного типа для светильного газа при суточном вы-

ходе 600 м3 стоит около 30 тыс. марок ФРГ. Конечно,

для установок с небольшим выходом газа можно

строить  хозяйственным  способом   примитивные  обессе-

риватели,  рассчитанные  на  большие затраты    ручного

труда  (поток газа должен быть всегда направлен снизу

вверх), но при этом необходим тщательный ежедневный

технический уход!

Абсорбционная очистка от ССЬ

Хотя С02 представляет собой инертный компонент биога-

за, снижающий вследствие этого теплоту сгорания, од-

нако он ни в какой мере не препятствует использованию

биогаза.  Только  в  крупных установках  может понадо-

биться абсорбционная очистка биогаза от С02, но это 1 возможно лишь при значительных затратах и будет рациональным и экономичным при очень высоком суточном

выходе газа и утилизации удаляемого С02.

Компримирошание бногаза

В 50-х годах в нескольких биогазовых установках проводили в виде эксперимента сжатие биогаза под высоким давлением, заполняли им баллоны и использовали  в качестве моторного топлива для тракторов. В настоящее  время   это   представляется     нецелесообразным   по двум   причинам:  из-за   большой дополнительной  массы     баллонов для сжатого газа и высокой    стоимости компримирования.  Выпускаемые промышленностью 50-литровые баллоны для сжатого газа на номинальное давление 20 МПа имеют массу 65 кг и могут вместить не более 10 м3 газа, что соответствует 6,2 л дизельного топлива. Для работы трактора мощностью 50 кВт в течение половины смены требуется  в среднем 32 л дизельного топлива  или  пять  баллонов со  сжатым    газом.    Если учесть дополнительные крепления, то это составит дополнительную   массу  не   менее  400   кг,   которая   будет постоянно  находиться   на тракторе во время его работы.   При  стоимости  этих  пяти    баллонов    3000  марок ФРГ, годовых амортизационных отчислениях, равных 18% от этой суммы, и годовой наработке трактора 500 ч дополнительные затраты на 1 м3 биогаза составляют 0,09 марки ФРГ. Применение газовых баллонов на меньшее номинальное давление, например баллонов для пропана, нецелесообразно, поскольку в этом варианте нельзя будет обеспечить запас газа, требуемый для бесперебойной работы трактора. Разумеется, баллоны для газа высокого давления подлежат строгому контролю и испытанию, что опять-таки обусловливает дополнительные затраты. Кроме того, приходится учитывать инструкции, касающиеся сжатого газа, так как они распространяются и на передвижные емкости, находящиеся под давлением.

По данным промышленности, сжатие биогаза под высоким давлением экономично только при очень высокой подаче и высокой годовой загрузке компрессорной установки. Самая малопроизводительная установка, которая уже считается неэкономичной в промышленности, стоит:

компрессор высокого давления (50 м3/ч при 20 МПа) — около 50 тыс. марок ФРГ

резервуар для хранения газа (30 м3, 4 МПа—1,5...1,75 марки ФРГ на 1 л)

(в данном случае может не учитываться, поскольку исключает необходимость в газгольдере) газонаполнительная  установка   для   двух  комплектов   по   5   баллонов — около 30 тыс. марок ФРГ

При этом не учитывались затраты на резервный компрессор в случае аварии, как это делают обычно в промышленности, чтобы избежать ущерба при отказе основного агрегата.

Другой альтернативой можно было бы считать сжижение биогаза при достижении им критического состояния (4,7 МПа, — 82,5°С) или при нормальном давлении _и температуре —161 °С. Соответствующая комплектная установка для сжижения природного газа (небольшая установка) с производительностью 200 м3/ч, по данным промышленности, стоит 2,6 млн. марок ФРГ. При полной ее загрузке 1 м3 газа обходится дороже на 0,35 марки ФРГ.

К недостаткам «собственной» (т. е. принадлежащей предприятию) компрессорной установки относятся также следующие:

—        дополнительная потребность в площади;

—        чужеродность по отношению к сельскохозяйственному производству;

—        высокие расходы на предусмотренные законом испытания на безопасность — 500 марок ФРГ в сутки;

—        необходимость в квалифицированном обслуживающем персонале;

—        большие затраты на ремонт и запчасти;

—        необходимость аварийного резервирования во избежание значительного возможного ущерба в случае выхода установки из строя;

—        дополнительные виды страхования.