Pregătirea și utilizarea biogazului
- drept combustibil pentru abur, apă caldă, aer cald sau gaze de ardere;
- pentru reîncărcarea rețelelor de gaze naturale;
- producerea energiei electrice;
- drept combustibil pentru motoarele de automobile și pentru sobe de gaz de uz casnic.
În plus, s-au dezvoltat tehnologii pentru producerea de proteine furajere și dioxid de carbon comercial din biogaz. În funcție de metoda de utilizare a biogazului, gradul de purificare de la componentele nedorite (particule suspendate, H2S, CO2, H2O) poate fi diferit (Tabelul 3.2).
Metoda de utilizare a biogazului
Necesitatea de a elimina (+) componente
Particulele în suspensie conținute în biogaz sunt depozitate în conductele de gaz și înfundate armarea. Ele sunt separate în filtre de pietriș sau țesătură (fibre de sticlă). Biogazul la ieșirea din digestor are o temperatură de 30-35 ° C (modul mezofil) sau 50-55 ° C (proces termofil) și saturate. Ca rezultat al răcirii biogazului în timpul transportului în conductele de gaze, se formează un condens, care poate îngheța în perioada rece a anului. Pentru uscarea biogazului este setat pe punctul uscătorul de colectare a gazelor din care condensatul este deviat pentru a drena capacitate și punctele joase ale conductei prevăzut pentru dispozitivul de colectare a condensului. Răspândirea biogazului printr-un strat de apă răcită la 10 ° C asigură separarea particulelor suspendate și uscarea prin răcire, care este suficientă atunci când se utilizează biogaz pentru a produce căldură. Utilizarea biogazului ca motor de combustibil necesită uscarea profundă a umezelii cu silicagel, clorură de calciu sau etilenglicol.
Componenta cea mai dăunătoare a biogazului este hidrogenul sulfurat. Este toxic, are un miros neplăcut în prezența umidității, în special în combinație cu dioxidul de carbon care cauzează coroziunea echipamentelor metalice, în timpul formelor de combustie un oxid și bioxid de sulf care interactioneaza cu vapori de apă, sunt transformați în acid sulfuros și sulfuric cu acțiune corozivă ridicată.
Curățarea biogazului din hidrogen sulfurat se realizează prin diverse metode. Biogazul putere mică (sute de m 3 / zi) se utilizează adsorbție ( „uscat“) o metodă pentru îndepărtarea H2 S datorită formării sulfurilor prin reacția cu oxid de fier (filtru ferrookisny):
Umiditatea optimă a adsorbantului (5-20%) este menținută de vaporii de apă prezenți în biogaz. 1 kg de sorbură de oxid de fier, aproximativ 250 g de H2S. Regenerarea adsorbantului se realizează prin suflarea aerului. În acest caz se formează sulf elementar, depus pe suprafața oxidului de fier:
După fiecare regenerare, capacitatea de sorbție a oxidului de fier scade cu o medie de 15%, ceea ce necesită înlocuirea regulată a sorbentului uzat.
Pentru continuă cu două coloane se utilizează instalații de biogaz desulfirizatsii cu mod variabil funcționare de coloane: - (. Figura 3.8), o coloană în hidrogen sulfurat are loc procesul de absorbție, iar celălalt epurarea aerului sorbentului regenerare.
hidroxid de fier Ca hidrogen sulfurat captator poate fi utilizat (Fe (OH) 3) ca o sarcină cu o dimensiune a particulei de 10-20 mm, plasate într-o coloană (diametru 1,0-1,2 m, 3,2 m înălțime) straturi cu un nivel scăzut rezistența hidraulică. Pentru a purifica 100 m3 de biogaz conținând 0,35% H2S, sunt necesare aproximativ 2 kg de Fe (OH) 3. Fluxul de Fe (OH) 3 conform raportului stoechiometric este de 2,1 kg per 1 kg de H2S extras.
Principalul dezavantaj al metodei "uscate" de desulfurare a biogazului este riscul de ardere spontană a materialului în timpul regenerării datorită unei cantități semnificative de căldură evoluată.
Fig. 3.8. - instalație cu două coloane pentru curățarea biogazului din hidrogen sulfurat
H2S + 2Fe + 3 + S + 2Fe + 2 + 2H +
Sulful elementar este separat de soluția de spălare în agentul de separare. Soluția este regenerată în coloana de oxidare prin purjare cu aer:
4Fe + 2 + O2 + 2H2O + 4Fe +3 + 4OH -
Utilizând soluții apoase ale anumitor compuși chimici, este posibilă asigurarea curățării simultane a biogazului din H2S și CO2. De exemplu, monoetanolamina, fiind o bază slabă, interacționează reversibil cu H2S și CO2:
Echilibrul reacțiilor reversibile este ușor deplasat de o schimbare a temperaturii. Metoda purificării monoetanolaminei asigură îndepărtarea completă a CO2 din biogaz și reducerea concentrației de H2S la 0,001% vol.
În instalațiile mari de biogaz (mii m 3 / h), îmbogățirea biogazului este promițătoare datorită îndepărtării CO2 prin metode de separare prin membrană și prin adsorbția pe site moleculare. Metoda de membrană se bazează pe permeabilitatea membranei diferite pentru componentele de biogaz. Această metodă de distribuție largă nu a fost primită. Mai des, metanul și dioxidul de carbon sunt separate pe site moleculare (zeoliți). Structura lor microporoasă asigură o adsorbție rapidă a dioxidului de carbon, azotului și oxigenului. Metanul este adsorbit lent, ceea ce determină separarea acestor componente de biogaz. Adsorbția gazelor se efectuează la presiune ridicată, iar când presiunea din aparat scade, se regeneră site moleculare. Adsorbția și regenerarea continuă. Pentru a realiza această metodă, tratamentul preliminar al biogazului din hidrogen sulfurat este necesar. În practica străină în exploatarea instalațiilor de biogaz, se utilizează adesea tratamentul biogaz combinat (în multe etape).
Ca combustibil pentru motoare, se utilizează biogaz comprimat sau lichefiat purificat. Comprimat la o presiune de 20 MPa la o temperatură de 0 ° C, 1 m3 de biogaz ocupă un volum de 2,95 litri. În rezervoare cu o capacitate de 50 de litri în aceste condiții, este posibilă depozitarea a 17 m 3 de biogaz.
Experiența de producție demonstrează fezabilitatea economică a utilizării biogazului în motoarele cu gaz cu un generator electric. În acest caz, arderea a 1 m3 de biogaz permite producția de 1,6-2,1 kW # 8729; h de electricitate. O experiență vastă de lucru cu motoarele cu gaz a fost acumulată în Germania, în care funcționează mai mult de 250 de centrale termice care operează pe biogaz.