Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Что такое современная биогазовая установка?

Что такое биогаз?

Газификация сельской местности в последнее время если и осуществляется, то преимущественно сжиженным пропан-бутаном (газом в баллонах) методом самодоставки. Существующий на селе дефицит топлива можно уменьшить благодаря такому воспроизводимому и очень близкому источнику энергии, как биогаз. Это - один из продуктов анаэробного (без доступа кислорода) брожения навоза или птичьего помета при температуре 30-370С. В этих условиях под действием имеющихся в биомассе бактерий часть органических веществ разлагается с образованием метана (60-70%), углекислого газа (30-40%), небольшого количества сероводорода (0-3%), а также примесей водорода (аммиака и окислов азота). Биогаз не имеет неприятного запаха. Теплота сгорания 1 м3 газа достигает 25 МДж, что эквивалентно сгоранию 0,6 л бензина, 0,85 л спирта, 1,7 кг дров или использованию 1,4 кВт/ электроэнергии.

Емкость, в которой происходит процесс сбраживания, называется метантенком, или реактором. При соблюдении оптимального температурного режима брожения, постоянном перемешивании сырья (своевременной загрузке исходного и выгрузке сброженного материала) выход биогаза достигает 2-3 мЗ с 1 мЗ реактора, а при использовании птичьего помета - 6 мЗ,

Можно привести и более доступный для понимания расчет: одна корова способна обеспечить получение 2,5 мЗ газа в сутки, бык на откорме - 1,6 мЗ, свинья - 0,3 мЗ, птица - 0,02 мЗ.

Самую простую биогазовую установку можно изобразить как яму, заполненную навозом и накрытую колпаком с газоотводящим патрубком. Такого рода установки применяются в странах, где естественный температурный режим соответствует технологическим требованиям для сбраживания навоза: в Индии, странах Индокитая и южных провинциях Китая, где подобных установок насчитывается несколько миллионов. Суточная продуктивность такой биогазовой установки невелика: она составляет 0,15-0,3 мЗ газа с 1 мЗ реактора.

Витамины-минералы

Процесс биоконверсии кроме энергетической позволяет решить еще две задачи. Во-первых, сброженный навоз по сравнению с обычным повышает на 10-20% урожайность сельскохозяйственных культур. Объясняется это тем, что при анаэробной переработке происходит минерализация и связывание азота. При традиционных же способах приготовления органических удобрений (компостированием) потери азота составляют до 30-40%. Анаэробная переработка навоза в четыре раза - по сравнению с несброженным навозом - увеличивает содержание аммонийного азота (20-40% азота переходит в аммонийную форму). Содержание усвояемого фосфора удваивается и составляет 50% общего фосфора.

Кроме того, во время сбраживания полностью гибнут семена сорняков, которые всегда содержатся в навозе, уничтожаются микробные ассоциации, яйца гельминтов, нейтрализуется неприятный запах, т.е. достигается актуальный на сегодня экологический эффект.

Что такое современная биогазовая установка?

Основой любой биогазовой установки является метантенк (реактор). В реакторе устанавливаются системы термостатирования, отбора биогаза, перемешивания. Объемы метантенков могут варьировать в больших пределах - от 3 мЗ до 5 тыс. мЗ. Они делятся на метантенки разовой загрузки и непрерывной. В первых весь объем реактора загружается за один раз, и сбраживание осуществляется в течение 3-4 месяцев. После завершения процесса метантенк опорожняется и загружается следующей порцией сырья. В реакторе с непрерывной загрузкой сырье для сбраживания подается порциями, выдавливая при этом эквивалентное количество сброженного сырья.

С точки зрения экономичности эксплуатации биогазовых установок можно предложить такие рекомендации. При выборе установки надо иметь в виду, что значительная часть ее стоимости заключается не в реакторе, а в комплектующих (запорная арматура, насосы, газгольдеры и т.д.), которые, как правило, импортные. Поэтому чем больше объем реактора, тем удельный вес импорта в установке меньше и тем меньше себестоимость газа. Расчетная стоимость биогазовой установки такова: от 1000 Ц50 за 1 мЗ реактора (для малых установок при единичном производстве) с возможностью десятикратного снижения этого показателя (для больших установок при серийном их производстве).

Биогаз в Европе и Америке

И в завершение этого материала сделаем небольшой обзор того, что есть по части биогаза <у них>. Сегодня в Европе сосредоточено 44% мирового количества установок анаэробного сбраживания, в Северной Америке - 14%. Работающие в странах ЕС промышленные биогазовые установки по признаку происхождения используемых отходов можно разделить на несколько групп. Основными являются следующие три: агропищевая группа (67,5%), группа непищевой промышленности (15%) и непромышленная группа (9,6%).

В Дании на октябрь 1999 г. действовало 20 централизованных биогазовых установок, введенных в действие в период с 1984 по 1998 г. Концепция централизованных биогазовых установок (заводов) предусматривает транспортировку биомассы от нескольких поставщиков - окрестных фермерских хозяйств, а также частично от муниципальных и промышленных предприятий. На таком заводе предусмотрено централизованное хранение навоза и сброженного осадка. Сброженный осадок весной и осенью забирают фермеры для использования его в качестве удобрения. Из 20 заводов только 4 работают с убытком: два из-за неудачной конструкции, которая не позволяет работать устойчиво и влечет за собой большие эксплутационные расходы, остальные - из-за больших выплат по кредитам, взятым для реконструкции. Следует отметить, что правительство Дании одобряет и финансово поддерживает строительство таких заводов (государственная субсидия в среднем составляет приблизительно 20% от сметы строительства). Помимо централизованных биогазовых заводов с 1994 г. развивается концепция строительства маломасштабных фермерских установок с объемом метантенка 150-200 мЗ. На 1997 г. в Дании действовало 20 фермерских установок, которые вырабатывали и тепло- и электроэнергию.

В Италии с конца 80-х годов начали внедрять новое поколение биогазовых установок, ориентированных на переработку отходов свиноферм. На 1998 г. было построено 5 централизованных биогазовых установок и около 50 фермерских. С целью снижения капитальных затрат в качестве корпуса метантенков используются существующие бетонные емкости, которые накрываются пластиковым куполом. Как правило, объем такого метантенка около 600 мЗ, получаемый биогаз используется в когенерационных установках для выработки около 50 кВт/ч электричества и 120 кВт/ч тепла. В Италии в настоящее время нет государственной программы развития биогазовых установок, но Итальянская электрокомпания обязана покупать электроэнергию, выработанную из биогаза, по цене на 80% выше цены для потребителей.

В Германии работает около 400 сельскохозяйственных биогазовых установок с объемом метантенка 600-800 мЗ. С 1995 по 1998 г. было построено 8 централизованных биогазовых заводов. На начало 1998 г. суммарная емкость всех работающих метантенков составляла 190 тыс. мЗ. По оценкам экспертов, в Германии существует необходимость в строительстве по меньшей мере 220 тыс. биогазовых установок, из которых 86% должны перерабатывать навоз. При осуществлении этих планов доля биогаза может достичь 11% общего объема потребления газа в Германии.

В Австрии до 1997 г. действовали 46 преимущественно фермерского типа биогазовых установок. В 1997 г. было введено в действие 10 установок фермерского типа и 5 крупных.

Предполагается увеличить количество биогазовых установок до 150. В Австрии нет национальной программы поддержки строительства биогазовых установок, однако их строительство поддерживают Министерства сельского хозяйства и экологии. Финансовую поддержку оказывают федеральные сельскохозяйственные организации и банки.

В 2010 г. в ЕС намечено получить дополнительной энергии за счет использования биомассы 90 млн. т нефтяного эквивалента (н.э.), из них 15 млн. т н.э. - за счет использования биогазовых установок.

В связи с энергетическим кризисом, который охватил Калифорнию с осени 2000 г., местные фермеры приступили к выработке электроэнергии из навоза.

Впервые опыты по производству электричества из навоза были проведены еще 25 лет назад, однако метод не получил широкого применения из-за его низкой эффективности. За прошедшие четверть века в результате работ, проведенных группой исследователей университета города Сан-Луи Обиспо (Калифорния), был достигнут значительный прогресс. Профессор Даг Уильямс включил в академическую программу этого учебного заведения наблюдение за работой 200 молочных ферм, где в опытном порядке навоз использовали для производства электричества. Результаты исследований показали, что очищенный от соломы коровий навоз, если его накапливать в резервуарах, под воздействием определенных процессов продуцирует комбинированный газ, состоящий из метана и двуокиси углерода. Метан затем используют для выработки электроэнергии. Калифорния лидирует среди штатов США в сфере природозащиты. Даже в условиях энергокризиса жители этого штата протестуют против строительства крупных электростанций, работающих на обычных видах сырья, не говоря уже об АЭС. Производство электроэнергии из навоза отвечает стратегическому направлению Калифорнии на развитие альтернативных видов энергоносителей. Новый метод может найти многих сторонников, поскольку он экологически безвреден, считает профессор Уильямс.

Таблица 1. Потенциал производства энергии из биогаза к 2020 г.

Страна Количество биомассы, млн. т* Количество энергии из биогаза, 109 кВтч/год Количество энергии из биогаза, 109 МДж/год
Австрия 36,1 6,1 22,0
Бельгия 52,0 8,8 31,7
Дания 52,5 8,9 32,0
Финляндия 18,5 3,1 11,3
Франция 251,9 42,7 153,7
Германия 234,6 39,8 143,2
Греция 11,4 1.9 7,0
Ирландия 70,5 3.1,9 43,0
Италия 112,0 19,0 68,3
Люксембург 2,08 0,4 1,3
Нидерланды 80,8 13,7 49,3 1
Португалия 22,0 3,7 13,4
Испания 108,2 18,3 66,0.
Швеция 26,3 4,4 16,0
Великобритания 155,4 26,3 94,8
Всего по ЕС 1234,3 209,0 753,0

 

* Основная доля потенциала биомассы, пригодной для
получения биогаза, приходится на навоз (до 80%).

Что такое биогаз?

Газификация сельской местности в последнее время если и осуществляется, то преимущественно сжиженным пропан-бутаном (газом в баллонах) методом самодоставки. Существующий на селе дефицит топлива можно уменьшить благодаря такому воспроизводимому и очень близкому источнику энергии, как биогаз. Это - один из продуктов анаэробного (без доступа кислорода) брожения навоза или птичьего помета при температуре 30-370С. В этих условиях под действием имеющихся в биомассе бактерий часть органических веществ разлагается с образованием метана (60-70%), углекислого газа (30-40%), небольшого количества сероводорода (0-3%), а также примесей водорода (аммиака и окислов азота). Биогаз не имеет неприятного запаха. Теплота сгорания 1 м3 газа достигает 25 МДж, что эквивалентно сгоранию 0,6 л бензина, 0,85 л спирта, 1,7 кг дров или использованию 1,4 кВт/ электроэнергии.

Емкость, в которой происходит процесс сбраживания, называется метантенком, или реактором. При соблюдении оптимального температурного режима брожения, постоянном перемешивании сырья (своевременной загрузке исходного и выгрузке сброженного материала) выход биогаза достигает 2-3 мЗ с 1 мЗ реактора, а при использовании птичьего помета - 6 мЗ,

Можно привести и более доступный для понимания расчет: одна корова способна обеспечить получение 2,5 мЗ газа в сутки, бык на откорме - 1,6 мЗ, свинья - 0,3 мЗ, птица - 0,02 мЗ.

Самую простую биогазовую установку можно изобразить как яму, заполненную навозом и накрытую колпаком с газоотводящим патрубком. Такого рода установки применяются в странах, где естественный температурный режим соответствует технологическим требованиям для сбраживания навоза: в Индии, странах Индокитая и южных провинциях Китая, где подобных установок насчитывается несколько миллионов. Суточная продуктивность такой биогазовой установки невелика: она составляет 0,15-0,3 мЗ газа с 1 мЗ реактора.

Витамины-минералы

Процесс биоконверсии кроме энергетической позволяет решить еще две задачи. Во-первых, сброженный навоз по сравнению с обычным повышает на 10-20% урожайность сельскохозяйственных культур. Объясняется это тем, что при анаэробной переработке происходит минерализация и связывание азота. При традиционных же способах приготовления органических удобрений (компостированием) потери азота составляют до 30-40%. Анаэробная переработка навоза в четыре раза - по сравнению с несброженным навозом - увеличивает содержание аммонийного азота (20-40% азота переходит в аммонийную форму). Содержание усвояемого фосфора удваивается и составляет 50% общего фосфора.

Кроме того, во время сбраживания полностью гибнут семена сорняков, которые всегда содержатся в навозе, уничтожаются микробные ассоциации, яйца гельминтов, нейтрализуется неприятный запах, т.е. достигается актуальный на сегодня экологический эффект.

Что такое современная биогазовая установка?

Основой любой биогазовой установки является метантенк (реактор). В реакторе устанавливаются системы термостатирования, отбора биогаза, перемешивания. Объемы метантенков могут варьировать в больших пределах - от 3 мЗ до 5 тыс. мЗ. Они делятся на метантенки разовой загрузки и непрерывной. В первых весь объем реактора загружается за один раз, и сбраживание осуществляется в течение 3-4 месяцев. После завершения процесса метантенк опорожняется и загружается следующей порцией сырья. В реакторе с непрерывной загрузкой сырье для сбраживания подается порциями, выдавливая при этом эквивалентное количество сброженного сырья.

С точки зрения экономичности эксплуатации биогазовых установок можно предложить такие рекомендации. При выборе установки надо иметь в виду, что значительная часть ее стоимости заключается не в реакторе, а в комплектующих (запорная арматура, насосы, газгольдеры и т.д.), которые, как правило, импортные. Поэтому чем больше объем реактора, тем удельный вес импорта в установке меньше и тем меньше себестоимость газа. Расчетная стоимость биогазовой установки такова: от 1000 Ц50 за 1 мЗ реактора (для малых установок при единичном производстве) с возможностью десятикратного снижения этого показателя (для больших установок при серийном их производстве).

Биогаз в Европе и Америке

И в завершение этого материала сделаем небольшой обзор того, что есть по части биогаза <у них>. Сегодня в Европе сосредоточено 44% мирового количества установок анаэробного сбраживания, в Северной Америке - 14%. Работающие в странах ЕС промышленные биогазовые установки по признаку происхождения используемых отходов можно разделить на несколько групп. Основными являются следующие три: агропищевая группа (67,5%), группа непищевой промышленности (15%) и непромышленная группа (9,6%).

В Дании на октябрь 1999 г. действовало 20 централизованных биогазовых установок, введенных в действие в период с 1984 по 1998 г. Концепция централизованных биогазовых установок (заводов) предусматривает транспортировку биомассы от нескольких поставщиков - окрестных фермерских хозяйств, а также частично от муниципальных и промышленных предприятий. На таком заводе предусмотрено централизованное хранение навоза и сброженного осадка. Сброженный осадок весной и осенью забирают фермеры для использования его в качестве удобрения. Из 20 заводов только 4 работают с убытком: два из-за неудачной конструкции, которая не позволяет работать устойчиво и влечет за собой большие эксплутационные расходы, остальные - из-за больших выплат по кредитам, взятым для реконструкции. Следует отметить, что правительство Дании одобряет и финансово поддерживает строительство таких заводов (государственная субсидия в среднем составляет приблизительно 20% от сметы строительства). Помимо централизованных биогазовых заводов с 1994 г. развивается концепция строительства маломасштабных фермерских установок с объемом метантенка 150-200 мЗ. На 1997 г. в Дании действовало 20 фермерских установок, которые вырабатывали и тепло- и электроэнергию.

В Италии с конца 80-х годов начали внедрять новое поколение биогазовых установок, ориентированных на переработку отходов свиноферм. На 1998 г. было построено 5 централизованных биогазовых установок и около 50 фермерских. С целью снижения капитальных затрат в качестве корпуса метантенков используются существующие бетонные емкости, которые накрываются пластиковым куполом. Как правило, объем такого метантенка около 600 мЗ, получаемый биогаз используется в когенерационных установках для выработки около 50 кВт/ч электричества и 120 кВт/ч тепла. В Италии в настоящее время нет государственной программы развития биогазовых установок, но Итальянская электрокомпания обязана покупать электроэнергию, выработанную из биогаза, по цене на 80% выше цены для потребителей.

В Германии работает около 400 сельскохозяйственных биогазовых установок с объемом метантенка 600-800 мЗ. С 1995 по 1998 г. было построено 8 централизованных биогазовых заводов. На начало 1998 г. суммарная емкость всех работающих метантенков составляла 190 тыс. мЗ. По оценкам экспертов, в Германии существует необходимость в строительстве по меньшей мере 220 тыс. биогазовых установок, из которых 86% должны перерабатывать навоз. При осуществлении этих планов доля биогаза может достичь 11% общего объема потребления газа в Германии.

В Австрии до 1997 г. действовали 46 преимущественно фермерского типа биогазовых установок. В 1997 г. было введено в действие 10 установок фермерского типа и 5 крупных.

Предполагается увеличить количество биогазовых установок до 150. В Австрии нет национальной программы поддержки строительства биогазовых установок, однако их строительство поддерживают Министерства сельского хозяйства и экологии. Финансовую поддержку оказывают федеральные сельскохозяйственные организации и банки.

В 2010 г. в ЕС намечено получить дополнительной энергии за счет использования биомассы 90 млн. т нефтяного эквивалента (н.э.), из них 15 млн. т н.э. - за счет использования биогазовых установок.

В связи с энергетическим кризисом, который охватил Калифорнию с осени 2000 г., местные фермеры приступили к выработке электроэнергии из навоза.

Впервые опыты по производству электричества из навоза были проведены еще 25 лет назад, однако метод не получил широкого применения из-за его низкой эффективности. За прошедшие четверть века в результате работ, проведенных группой исследователей университета города Сан-Луи Обиспо (Калифорния), был достигнут значительный прогресс. Профессор Даг Уильямс включил в академическую программу этого учебного заведения наблюдение за работой 200 молочных ферм, где в опытном порядке навоз использовали для производства электричества. Результаты исследований показали, что очищенный от соломы коровий навоз, если его накапливать в резервуарах, под воздействием определенных процессов продуцирует комбинированный газ, состоящий из метана и двуокиси углерода. Метан затем используют для выработки электроэнергии. Калифорния лидирует среди штатов США в сфере природозащиты. Даже в условиях энергокризиса жители этого штата протестуют против строительства крупных электростанций, работающих на обычных видах сырья, не говоря уже об АЭС. Производство электроэнергии из навоза отвечает стратегическому направлению Калифорнии на развитие альтернативных видов энергоносителей. Новый метод может найти многих сторонников, поскольку он экологически безвреден, считает профессор Уильямс.

Таблица 1. Потенциал производства энергии из биогаза к 2020 г.

Страна Количество биомассы, млн. т* Количество энергии из биогаза, 109 кВтч/год Количество энергии из биогаза, 109 МДж/год
Австрия 36,1 6,1 22,0
Бельгия 52,0 8,8 31,7
Дания 52,5 8,9 32,0
Финляндия 18,5 3,1 11,3
Франция 251,9 42,7 153,7
Германия 234,6 39,8 143,2
Греция 11,4 1.9 7,0
Ирландия 70,5 3.1,9 43,0
Италия 112,0 19,0 68,3
Люксембург 2,08 0,4 1,3
Нидерланды 80,8 13,7 49,3 1
Португалия 22,0 3,7 13,4
Испания 108,2 18,3 66,0.
Швеция 26,3 4,4 16,0
Великобритания 155,4 26,3 94,8
Всего по ЕС 1234,3 209,0 753,0

 

* Основная доля потенциала биомассы, пригодной для
получения биогаза, приходится на навоз (до 80%).

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-22

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...