Разработка мероприятий по сбору и утилизации биогаза

Для обеспечения работы системы сбора и утилизации биогаза следует предусмотреть контроль таких технологических параметров:

– давления в трубопроводах биогаза;

– температуры биогаза и оборотной воды дегазационной установки;

– расхода биогаза;

– содержания в биогазе метана, диоксида углерода, сероводорода и кислорода[2].

Кроме того, следует установить в помещениях сигнализаторы довзрывоопасных концентраций метана.

На щит технологического контроля необходимо вывести светозвуковую сигнализацию, пре­дупреждающую об образовании опасных концентраций кислорода в трубопроводе биогаза и концен­траций метана в помещениях.

Так как образуется большое количество биогаза на полигоне, то необходимо предусмотреть установку устройства по сбору и временному хранению биогаза – так называемый газгольдер.

Газгольдер (англ. gasholder, от gas — газ и holder — держатель) – стационарное стальное сооружение для приёма, хранения и выдачи газов в распределительные газопроводы или установки по их переработке и применению. Различают – газгольдер переменного (мокрые) и постоянного (сухие) объёма. Большие расходы металла, увлажнение газа, переменный режим давления и трудности эксплуатации в зимнее время — основные недостатки мокрых газгольдеров. К недостаткам поршневых газгольдеров относятся – сложность монтажа и трудность обеспечения герметичности между корпусом и поршнем. Кроме того, на полигоне ТБО необходимо использовать газгольдер переменного объёма, так как биогаз не выделяется постоянно только в определенных количествах. Таким образом – для полигона подходит мокрый газгольдер переменной емкости [5].

Рекомендуется использовать мокрый газгольдер, который схематически изображен на рисунках 4.1 и 4.2.

1 – резервуар с проточной жидкостью, 2 – конусное днище, 3 – подъемно-опускаемый колокол, 4 – патрубок заполнения резервуара, 5 – патрубок опорожнения резервуара, 6 – патрубок подвода и отвода биогаза, 7 – заборная часть патрубка опорожнения, 8 – патрубок для опорожнения резервуара от жидкости в днище, 9 – люк с крышкой, 10 – съемные грузы.

Рисунок 4.1 – Общий вид мокрого газгольдера в разрезе.

Рисунок 4.2 – Днище газгольдера.

Предложенный мокрый газгольдер переменной емкости (рис. 4.1, рис. 4.2) содержит резервуар 1 с конусным днищем 2 и с подъемно-опускаемым колоколом 3. В резервуаре 1 выполнены патрубки заполнения 4 и 5 опорожнения резервуара 1 проточной жидкостью, патрубок (патрубки) подвода и отвода биогаза 6, заборная часть 7 патрубка опорожнения 5 резервуара 1 от проточной жидкости с осадком, выполненная в виде изогнутой трубы, нижний конец которой установлен в центре конусного днища 2, а верхний – вмонтирован в расширенную верхнюю часть изогнутого патрубка опорожнения 5 на расстоянии "Б" от верха резервуара 1 и несколько выше патрубка 5, что обеспечивает слив из резервуара 1 проточной жидкости, вытекающей с осадком с верхнего конца трубы заборной части 7. Для опорожнения резервуара от жидкости в днище 2 выполнен патрубок 8, а для периодической очистки днища 2 раз в 3 – 4 года от осадков снизу в стенке резервуара 1 выполнен люк с крышкой 9. Снизу прикреплены съемные грузы 10, вес которых назначается с учетом диаметра и веса колокола 3 [5].

Эксплуатация предлагаемого мокрого газгольдера переменной емкости должна осуществляться с соблюдением руководства по безопасности использования мокрых газгольдеров, предназначенных для горючих газов. При этом должны быть учтены температура и влажность загружаемой в предлагаемый мокрый газгольдер сброженной массы непрерывно или периодически. Основным экономическим эффектом от использования предлагаемого настоящим изобретением мокрого газгольдера переменной емкости является существенное снижение затрат на его эксплуатацию зимой за счет исключения необходимости применения пароструйных элеваторов и других технических средств подогрева известных мокрых газгольдеров переменной емкости при использовании различного топлива или электроэнергии[5].

Биогаз, хранимый в газгольдерах, можно использовать в качестве отопления помещений, которые находятся на территории полигона. Для этого газ необходимо подводить к котельной. Причем в качестве котлов рекомендуется применять модель типа ДКВР-6,5, со специально оборудованными для биогаза горелками.

Разработанные горелки имеют достаточно большую производительность – 318 м³/ч биогаза и работают без вентиляционного дутья или с дутьем.
Ранее в котле биогаз подавался в подовые горелки, расчитанные на сжигание природного газа. При этом они выходили из строя каждые 1 – 2 месяца, предельная мощность котла не превышала 4 т/ч пара, а КПД: 78 – 80 %, выброс СО в 30 – 50 раз превышал допустимые нормы [6].

Дегазация

В процессе захоронения ТБО на полигонах в атмосферный воздух выделяются загрязняющие вещества, являющиеся продуктом разложения органической составляющей отходов (пищевые и древесно-растительные отходы, макулатура и текстиль. После прекращения эксплуатации полигона и его перекрытия продолжается анаэробное разложения отходов с выделением биогаза. Этот период может составлять около 10 лет. Поэтому необходимо предусмотреть дегазацию полигона. Основные составляющие биогаза –метан и диоксид углерода. В зависимости от уровня его выброса в атмосферу и степени разбавления воздухом, биогаз может оказывать негативное токсическое воздействие на живые организмы. Таким образом, отвод биогаза на полигонах целесообразен с точки зрения экологии и обеспечения взрывобезопасности объектов.

Существует пассивная дегазация (организованный выпуск биогаза в атмосферный воздух) и активная дегазация (путем принудительной его откачки) для последующего использования в энергетических целях. Пассивную дегазацию свалок применяют редко, так как этот метод недостаточно эффективен и требует высокой степени изоляции свалки. Для активной дегазации используют средства, обеспечивающие высококачественный отсос биогаза и предотвращающие его утечку.

Эффективная дегазация возможна при обеспечении существенного разрежения в толще свалки; сведении до минимума подсоса воздуха; стабильности работы сооружения в течение длительного времени; наличии достаточной мощности по отводу газа.

Для последующего использования биогаза в энергетических целях требуется наличие достаточного количества и стабильного давления. Обычно образование биогаза на полигонах характеризуется непостоянством объема и низким давлением (30…40 мм вод ст). Кроме того, при активной дегазации происходит подсос воздуха, что чревато реальной опасностью взрыва газовоздушной смеси.

Принцип строения дегазационного сооружения представлен на рис.4.3 Устройство для добычи газа (например, компрессор) создает пониженное давление для всасывания газа в газовые коллекторы. Газовыми коллекторами служат вертикальные или горизонтальные конструкции (например, газовые колодцы, перфорированные трубопроводы).

1- устройство для обезвоживания газа; 2- пламегаситель; 3-газоподающее устройство; 4- газофакельное устройство; 5- газопровод (с повышенным давлением); 6- машинное отделение; 7- газосборный трубопровод (с пониженным давлением); 8- дроссели (для регулирования давления); 9- газовые коллекторы; 10- корпус хранилища.

Рис. 4.3. Схема системы дегазации

Трубопроводы для сбора газа соединяются в сборном пункте, где обычно устанавливаются измерительные, контрольные и регулировочные приборы. При охлаждении теплого, насыщенного влагой газа в системе трубопровода происходит осаждение агрессивного конденсата, поэтому осушительная установка обязательна. После влагоотделения газ попадает в компрессор, а затем утилизируется (сжигается или используется снова).

После соответствующей предварительной обработки газ можно использовать для отопительных котлов; для производства электричества и тепла; для подачи в газовую сеть (после очистки до качества природного газа).

Дата добавления: 2015-09-06