Биогазовая ТЭЦ на свиноферме

Биогаз, получаемый на свиноферме, используется как топливо для производства электроэнергии на маленькой ТЭЦ.

Свинья-это не только: сало, мясо, кожа, - это и навоз, из которого получают электроэнергию, которая дорожает быстрее.

Биогаз давно используется в Чешской республике для производства энергии. В основном тепло и электроэнергия использовались для собственных нужд.
Но развитие этого направления ускорилось значительно после 2002 г., когда были установлены специальные цены на продажу электроэнергии, полученной с использованием биогаза. При этой специальной цене = 90 Евро/МВт.ч (чуть более 3 руб/кВт.ч), стало выгодно продавить электроэнергию в сеть.

По энергетическому потенциалу биогаз подобен природному газу, который обычно используется на тепловых электростанциях. Однако наличие содержания серы в биогазе (H2S) требует специального выбора конструкционных материалов для оборудования электростанции. Сернокислотная коррозия может вызвать повреждения входных и выходных трактов энергоустановки, а также окисление свечей зажигания поршневых электроприводов электрогенераторов.

Модификация энергоустановок специально для использования биогаза, состоит в выборе материалов, устойчивых к сернокислотной коррозии ( содержащих минимум меди, в частности, для подшипников), и также в осуществлении специального контроля за состоянием смазочного масла. Низкое давление газа требует увеличения диаметра трубопроводов и арматуры.

История самого проекта

Предыдущий опыт убедительно свидетельствует об эффективности использования биогаза для получения энергии, а история развития этого направления на свиноферме в Velke Albrechtice (восточная часть Чехии) является убедительным практическим примером.

Свиноферма в этом поселке начала свою работу в 1974 г. Навоз на ферме подвергался механической обработке и аэробному процессу. После нескольких лет эксплуатации оборудование износилось и было заменено. Несмотря на обновление, работа оборудования было неудовлетворительным. В 1989 г. началось планирование строительства электростанции на биогазе. И такая электростанция начала свою работу в мае 1995 г.

Биогаз подавался вентиляторами в энергоцентр, в котором было установлен 4 электрогенератора, каждый мощностью по 140 квт., с приводами от газопоршневых двигателей CKD Horovice и котлами-утилизаторами тепла.

Несмотря на низкую надежность энергоблоков, (двигатели которых представляли дизели, работавшие на ферме с 1990 г. и были только приспособлены для работы на биогазе),- во время первых шести лет эксплуатации они произвели около 4 млн кВт.ч электроэнергии, а тепло использовалось для обогрева биореакторов и помещений свиноматок. Однако к 2001 г. оборудование настолько износились, что далее не могло быть использовано.

Владельцы фермы в результате поисков разработчиков и поставщиков оборудования выбрали для реконструкции электростанции фирму ТЭДОМ.

Однако у хозяев были проблемы с финансированием проекта. В конце концов фирма ТЭДОМ предложила лизинговую форму организации проекта. Контракт был подписан в июле 2001 г., а в ноябре на объекте уже была установлен специально изготовленный 140 кВт газопоршневой электрогенерирующий энергоблок.

Первый год был годом испытаний и специального контроля. После успешного года работы, благодаря применению нержавеющей стали для изготовления оборудования, было установлено еще 2 таких же энергоблока. С увеличением производства биогаза в 2003 г. был установлен еще 1 энергоблок, а в 2004 г. еще 2 энергоблока и теперь на электростанции 6 энергоблоков с общей мощностью 840 кВт.
Биогазовая станция состоит из 2-х биореакторов, газового коллектора, энергоцентра и колодцев для содержания навоза. Каждый биореактор, изготовленный из стали имеет объем 2500 м3. Обработанный навоз направляется в колодцы объемом 5000 м3, из которых навоз забирается для удобрения полей, а также направляется в более крупное хранилище объемом 15 000 м3. которое расположено на расстоянии 2,5 км от биостанции ближе к полям.

Биогазовая станция обрабатывает ежедневно 140 м3 сырого навоза с содержанием сухого остатка около 6%. Кроме этого добавляется примерно 28 тонн других органических веществ в виде мясо-костной муки и отходов целлюлозной фабрики. Ежедневно производится 7000 м3 биогаза. Биогаз содержит 65% метана и около 1500 миллиграмм /м3 серосодержащих компонентов. Ежемесячное производство электроэнергии = 400-430 МВч., причем есть план увеличить производство до 500 МВт.ч. в конце 2006 г. Вся электроэнергия продается в сеть по цене 92 евро/ МВт.ч.

82% тепла используется для подогрева биореакторов, для подогрева горячей воды и (подземного) обогрева места содержания молодняка (480 поросят), что позволило заменить первоначально применявшееся электрическое отопление. Тепло также используется для сушки корма. Срок окупаемости биогазовой станции при нынешних ценах на электроэнергию оценивается в 6-7 лет.

Использовать биогаз для получения тепла - уже хорошо, а получать электроэнергию для собственных нужд –прекрасно! Конечно, тарифы у них в Чехии повыше, но у нас теперь за присоединение объекта к электросети в Московской области берут по 500 долл. /кВт.ч., поэтому вопрос о сроке окупаемости ТЭЦ на биогазе решается в зависимости от местных условий (производительности по навозу…). Данная статья не имела целью рекламы фирмы Тедом, которая поставляет оборудование и в Россию. Сейчас в России представлены все ведущие мировые фирмы.

Эта заметка интересна тем, что показаны не только успехи, но и трудности в реализации проекта электростанции, работающей на дармовом энергоресурсе.

Пиролизный газ

С помощью термоселективного метода можно утилизировать самые разнообразные отходы, такие, как бытовой и промышленный мусор, легкие фракции, получающиеся при дроблении материалов, крупногабаритный мусор, шламовые массы, получающиеся при очистке сточных вод, зараженная земля, а также вновь поступающий на свалку мусор. С помощью уплотнения мусора, удаления воздуха, гомогенизации и дегазации при температуре в канале удаления газов более 600° С, добавления чистого кислорода, а также расплавления минеральных и металлических включений эта технология представляет собой замкнутую систему утилизации отходов. Установка работает по независимой схеме энергоснабжения. Вырабатываемый в высокотемпературном реакторе синтетический газ, который подвергается шоковому охлаждению и многоступенчатой очистке, снабжает, с одной стороны, установку необходимой энергией, с другой стороны, газ с помощью газового двигателя преобразуется непосредственно в электрическую энергию.

Схема термоселективного метода

Система сконструирована таким образом, что в целом достигается высокий коэффициент полезного действия. Реализованное в ней сочетание электроэнергии, тепла и холода обеспечивает высокий выход электрической энергии в то время, как остаточное тепло используется для всего технологического процесса. Тепловая энергия отработанных газов двигателя используется для получения перегретой воды, а отходящее тепло двигателя — для получения горячей воды. Энергия отработанных газов из системы обогрева канала удаления газов отбирается через теплообменник и используется для предварительного подогрева воздуха, участвующего в процессе горения. Отводимое тепло, кроме этого, в зависимости от места расположения установки, может использоваться и другими потребителями.

Газ мусорных свалок

Уже через несколько месяцев после вывоза отходов на свалку под воздействием микроорганизмов начинается разложение органических веществ. Конечным продуктом этого процесса является, в частности газовая смесь, состоящая на 45…60% из метана (СН4), на 25…35% из двуокиси углерода (СО2) и на 10…20% из азота (N). Метан более, чем в двадцать раз опаснее для климата, чем двуокись углерода.

Бесконтрольно выделяющийся газ осложняет или делает невозможной рекультивацию свалки. Поэтому для ускорения рекультивации и в целях устранения неприятных запахов, предупреждения тлеющих пожаров и блуждания газов, газ необходимо улавливать. Таким образом, он может быть использован в качестве энергоносителя. Теплотворная способность газа, выделяемого мусорной свалкой, составляет приблизительно 5 кВт*ч/Нм3, то есть половину теплотворной способности природного газа. Одна тонна бытовых отходов, находящихся на мусорной свалке, выделяет за 20-летний период времени примерно 150 — 200 Нм3 газа, который может быть использован.

Электрическая станция в Раутенвеге (Австрия), мощность 7908 кВтэ

Для разумного использования приблизительно 35 млн. Нм3 биогаза, ежегодно выделяющегося при гниении мусора на свалке Раутенвег под Веной, была смонтирована энергетическая установка утилизации газа, образующегося на свалке. Эта установка производит приблизительно 63 млн. кВт/ч электроэнергии в год, что покрывает годовую потребность в электроэнергии примерно 25 000 семей. С помощью энергетической установки в Раутенвеге, работающей на газе мусорной свалки, экономится 1500…2500 Нм3/ч природного газа, необходимого для сжигания на электростанции для получения такого же количества энергии.

Схема получения газа мусорных свалок, Раутенвег (Австрия)