Закордонні біогазові установки.

Метанове бродіння є комплексним процесом , який, перш за все, дозволяє утилізувати відходи каналізації та сільськогосподарського виробництва, перетворивши їх на добрива , і є джерелом отримання пального газу на основі метану. Найбільш доцільною сферою застосування біогазу є опалення тваринницьких ферм, житлових приміщень і технологічних ділянок. Також біогаз можна використовувати в якості моторного палива. Надлишки триманого палива можна переробляти в електроенергію за допомогою дизельних генераторів [75,76].

За кордоном проблемі отримання та використання біогазу приділяють велику увагу. За короткий термін в багатьох країнах світу виникла ціла індустрія з виробництва біогазу: якщо в 1980 р. в світі налічувалося близько 8 мли. установок для отримання біогазу сумарною потужністю 1,7-2 млрд. куб. м на рік, то в даний час дані показники відповідають продуктивності по біогазу тільки однієї країни - Китаю. Процес біоконверсии окрім енергетичної дозволяє вирішити ще два завдання. По- перше , зброджений гній в порівнянні із звичайним підвищує на 10-20% врожайність сільськогосподарських культур. Пояснюється це тим , що при анаеробній переробці відбувається мінералізація і зв'язування азоту. При традиційних ж способах приготування органічних добрив ( компостуванням ) втрати азоту становлять до 30-40%. Анаеробна переробка гною в чотири рази - у порівнянні з незбродженим гноєм - збільшує вміст амонійного азоту ( 20-40 % азоту переходить в амонійну форму). Зміст усвоємого фосфору подвоюється і становить 50% загального фосфору. Біогазова установка Zorg виробляє біогаз і біодобрива з відходів сільського господарства. Сировиною може бути гній КРС, гній свиней, пташиний послід, відходи рослин, силос солома, прогниле зерно, відходи боєнь, каналізаціонні стокі, жири, біосмітгя відходи харчової промисловості, садові відходи, солодовий осад, вижимка, базарні відходи. Тепло від охолодженій генератора або від спалювання біогазу можна використовувати для обігріву ферми, будинків, сушіння насіння, отримання кип'яченої води для утримання худоби.

Біля біогазових установок можна відроджувати і ставити нові теплиці. Тепло також може використовуватися для приведення в дію рефрижераторів, що може застосовуватися, наприклад, для охолодження свіжого молока на молочних фермах або для зберігання м'яса, яєць [78].

Добрива.

Переброджена маса - це готові екологічно чисті рідкі та тверді біодобрива, позбавлені нітритів, насіння бур'янів, патогенної мікрофлори, яєць гельмінтів, специфічних запахів. При використанні таких збалансованих біодобрив врожайність підвищується на 30-50%. Фермери щорічно купують і везуть з далека дорогі добрива. А адже добрива лежать під боком, причому найкращі. Біогазова установка дає добрива найвищої якості. Ці добрива за якістю вище штучних, а їх собівартість дорівнює "0".

Рис. 27.1. Біогазовий комплекс Zorg.

Склад біогазової установки:

• 1. Силосні ями.
• 2. Система завантаження біомаси.
• 3. Реактор із пристроями.
• 4. Реактор доброджування.
• 5. Субстратер.
• 6. Система опалення.
• 7. Силова установка.
• 8. Система автоматики та контролю.
• 9. Система газопроводів.

Принцип роботи обладнання Zorg.

Гній з навколишніх ферм доставляється вантажівками або ж перекачується на біогазову установку насосами. Або ж, якщо установка невелика, то гній збирається у вигрібній ямі (збірнику) біля реактора. Із збірника реактор безперервно наповнюється за допомогою помпи. Відходи рослинної маси, наприклад, солома або інші коферменти, привозяться вантажівками, розвантажується в закриті збірники (вигрібні ями), які зазвичай закриті для зменшення виділяються неприємних запахів і відкриваються тільки для додавання коферментів. Для більш ефективного зменшення запахів доставка іноді виробляються в закритому приміщенні. Спочатку коферменти висипаються (перемелюються), гомогенізуються і перемішуються з гноєм (послідом). Гомогенізація найчастіше виконується при і температурі 70 ⁰ С протягом однієї години при розмірі максимальної частки 1 см. Гомогенізація з гноєм проводиться в перемішувапьному резервуарі з потужними мішалками. Сам по собі реактор є газонепроникним, повністю герметичним резервуаром зі сталі або залізобетону. Ця конструкція теплоізолюється, тому що всередині резервуара повинна бути фіксована для мікроорганізмів температура. Вона може бути або мезофільною (близько 35 С °), або ж термофільної (близько 55 ° С). Усередині реактора знаходиться міксер, призначений для повного перемішування вмісту реактора. Іноді перемішування здійснюється міксером, розміщеним в центрі кришки, а іноді і зануреними мішалками. Оператор повинен бути впевнений в тому, що немає умов для появи плаваючих шарів або осаду. До того ж, мікроорганізми повинні бути забезпечені всіма необхідними живільними речовинами. Свіжий гній повинен подаватися в реактор невеликими порціями кілька разів на день.

Таблиця 27.4.

Вихід газу і тривалість бродіння при температурі 30 ° С

Рис. 27.2. Біогазова установка в місті Ribe.

Установка в місті Ribe була побудована в 1989-90 роках і почала працювати в 1900 році. Власником установки є компанія Ride Biogas Ltd, яка в свою чергу належить фермерам, які поставляють гнойові стоки; харчової компанії, що поставляє органічні відходи; місцевої енергійно компанії і двом інвестиційним компаніям. Мета компанії Ride Biogas Ltd полягає у запуску та експлуатації біогазавой установки, а також у розвитку і просуванні технологій виробництва біогазу. Біогазова установка вносить вклад в вирішенні серйозних екологічних та сільськогосподарських проблем в регіоні, пов'язаних з поводженням з гнойовими стоками, їх зберіганням і розподілом. При цьому установка дає певні економічні переваги для фермерів. Підприємство отримує рідкий гній (велика рогата худоба, свині, птиця) від 69 тваринницьких ферм. Гнойові стоки змішуються і зброджуються з відходами боєнь (вміст шлунків), зброджуємими органічними відходами харчових і рибопереробних підприємств, фармакології та переробки птиці. Температура зброджування 53 ° С (термофільний процес). Мінімальний гарантований час утримання (МГВУ), дорівнює 4-м годинам і гарантує ефективне знезараження зброджуваємої біомаси. Зброджена маса повертається постачальникам. Це вільне від патогенних мікроорганізмів рідке добриво. Надлишок продається на 72 рослинницькі ферми. Постачальниками гною належать 25 децентралізованих ємності для збродженої біомаси із загальним обсягом 50 тис.м3. Вони розташовуються в безпосередній близькості від полів, які потрібно удобрювати. Це значно знижує витрати на транспортування і збільшує доступний для добрив регіон. Ємності були побудовані з використанням 40 % гранту Міністерства сільського господарства. Біогаз перекачується по трубопроводу низького тиску на когенераційну станцію у м. Ribe. Станція забезпечує місто електроенергією та теплом. Станція була побудована в 1996/ 97 роках для заміни трьох старих вугільних станцій. Газовий двигун працює на суміші біогазу і природного газу. Біогаз має пріоритет.

Таблиця 27.5.

Вихід газу біогазової установки в місті Ribe

Рис. 27.3. Біогазова установка в місті Filskov.

Біогазова установка Filskov побудована в 199S році і належить місцевому кооперативу, Filskov Energisetekab Amba. У число власників входять споживачі тепла і постачальники гнойових стоків. Основним завданням установки є виробництво біогазу за допомогою анаеробного зброджування з доступної в регіоні біомаси. Установка побудована в два етапи. Спочатку в 1992 / 93 роках побудований котел для спалювання деревної тріски, система ЦТ (включаючи споживачів). Загальні інвестиції склали 12.0 млн. ДКР. На другому етапі в 1995 році побудовані біогазові і когенераційна установки, децентралізовані накопичувальні ємності для зароджуваної біомаси, спеціалізовані автомобілі і т.д. (11.2 млн ДКР). Установка отримує гній від 11 ферм (95 % ВРХ та 5 % свині). Гній зароджується разом з відходами боєнь а також з жировмісчуючими відходами птахофабрик і рибопереробних підприємств. Використовується термофільний режим (53 ° С). Час утримання в метантенке від одного до 10 діб. Після зброджування, зброджена маса витримується протягом 35 днів в ємності 3000 м, покритої газонепроникної мембраною. Мінімальна гарантоване час утримання 4 години гарантує ефективне зменшення патогенних мікроорганізмів у збродженої масі. Перед тим, як відправити зброджену масу постачальникам біомаси або в три загальних сховища, аналізується зміст сухої фракції і поживних речовин. Біогаз використовується в когенераційній установці (газовий двигун потужністю 375 кВт). Тепло по мережах подається в місто Filskov 140 споживачам, електроенергія продається в мережу. Біогазовий двигун забезпечує 45 % потреби в теплі. Останнє тепло отримує за допомогою 1000 кВт деревного котла. Резервний газо- мазутовий котел (1600 кВт) покриває пікові теплові навантаження під час холодних періодів, а також використовується у випадку аварійної' зупинки двигунів [78].

Таблиця 27.6.

Вихід газу біогазової установки в місті Filskov

Біогазова установка фермерського типу (Enggaarden) Jens Pedersen. Гнойові стоки ферми подаються насосами в метантенк біогазової установки через теплообмінник, в якому нагріваються до необхідної для утворення біогазу температури. Для цієї мети використовується тепло охолодження двигуна. Одержуваний біогаз подається від метантенка до сховища біогазу, де він також очищається від сірководню і пари води перед використанням в двигунах. Накопичувальна газова ємність забезпечує, крім усього іншого, необхідний тиск газу для газового двигуна. Біогаз перетворюється в тепло та електроенергію в двох газових двигунах (Totem). Установка виробляє 400 м3 біогаза на добу, зброджуючи при цьому 22 м3 свинячого гною з вмістом сухої речовини 4, 5 %.У разі, якщо використовувати для зброджування інші відходи, наприклад, рослинні, олієвмісткі або риб'ячий жир, виробництво біогазу може бути подвоєно.

Рис. 27.4. Біогазова установка фермерського типу (Enggaarden) Jens Pedersen.

Виробництво біогазу 146 000 м3

Виробництво енергії (брутто) 730 000 кВт год

Споживання енергії 460 000 кВт год

Продаж електроенергії 175 000 кВт год

Продаж тепла 285 000 кВт год

На свинофермі в Hegndal міститься 900 свиноматок. Щорічно ферма постачає близько 21,000 поросят і 15,000 свиней. До будівництва біогазової установки ферма споживала 120,000 літрів мазуту і 430,000 кВт год електроенергії на власні потреби.

Таблиця 27.7.

Технічні дані Kent Skaanning, Tinghoejvej 13,6893 Hemmet, Данія

Скіннеруп (Skinnerup) БГУ фермерського типу.

Має сховище газу обсягом у 465 м3, що дозволяє фермерам виробляти електроенергію в потрібний час. Мала ємність об'ємом 65 мз була встановлена в процесі першого запуску. Пізніше була додана ємність 400 м3. Використовує відходи рибного господарства (300-500 літрів) і гній (12-13 м3) які змішуються в спеціальному контейнері, а потім 6 разів на день закачуються в реактор (200 мз), де йде бродіння (12 днів). Одночасно з цим, відповідну кількість збродженої маси видаляється з реактора. Щоденне виробництво від 300 м3 (тільки гній) до 970 мз (спільно з відходами переробки риби). Газ спалюється в генераторі, а електроенергія продається в мережу. Виробництво електроенергії становить від 600 до 1870 кВт год / добу. Ферма повністю опалюється теплом, що утворюється при зброджуванні продуктів. Це дозволяє фермерам економити на купівлі 75 тисяч літрів мазуту на рік. Біогазова установка зазвичай накопичує біогаз вночі і виробляє електроенергію в період пікових навантажень (вранці та ввечері) [74,75].

Рис. 27.5. Біогазова установка фермерського типу Скіннеруп (Skinnerup).

Таблиця 27.8.

Розрахункове річне виробництво електроенергії 350 000 кВт год

Фермери, що будують біогазові установки, як правило, переслідують цим самим єдину мету: виробництво енергії. Для кожного підприємства перераховані переваги можугь мати своє значення, тому можна сперечатися про пріоритетність при складанні таких таблиць. Зменшення неприємного запаху при достатньому розкладанні субстрату є істотним аргументом для фермерів, чиї площі розташовані в густозаселених регіонах. Іноді будівництво біогазовоі установки взагалі стає початком збільшення розмірів ферми (збільшення кількості поголів'я худоби).

З екологічної точки зору, великий інтерес для еко - підприємств має можливість шляхом бродіння переробити азот на відповідну для зберігання речовину. Аргументом на користь будівництва біогазовоі установки може бути також створення робочого місця для майбутнього власника господарства. Для ферми, наприклад, може бути важливою можливість виведення своїх стічних вод в біогазову установку замість підключення дорогою каналізації.