Объединенный российский интернет-центр по сапропелю Что такое биогаз


с. 1


Объединенный российский интернет-центр

по сапропелю

Что такое биогаз?

Страны СНГ и Россия обладает огромным потенциалом для использования нетрадиционных (альтернативных) источников энергии на основе использования сапропеля и биологических отходов. Это громадные бросовые «запасы» куриного помета и навоза от КРС и сапропелевые месторождения.

До сих пор этот потенциал остается в полной мере не востребованным, так как в странах полностью отсутствует культура вторичного использования биологических отходов, и нет какого-либо исторического опыта их использования в целях производства энергии.

Одним из способов решения данной проблемы является использование биогазовых технологий, суть которых заключается в переработке биологических отходов в реакторе биогазовой установки без доступа воздуха.

В биогазовой установке происходит переработка смеси сапропеля и навоза и растительных остатков с получением горючего биогаза и высококачественного удобрения - биошлама.



Биогаз – это горючая газовая смесь, состоящая из 50–70% метана (CH4), которая образуется из органических субстанций в результате анаэробного и микробиологического процессов. Также в состав биогаза входят 30 – 40% углекислого газа (CO2) и небольшие количества сероводорода (Н2S), аммиака (N2), водорода (H2) и оксида углерода (CO).

В связи с достаточно высоким содержанием энергии, биогаз можно использовать в качестве энергоносителя для производства электроэнергии и тепла. Содержание энергии в биогазе напрямую зависит от количества метана. Из одного м³ метана можно получить почти десять (9,94) киловат-часов электроэнергии. Если предположить, что в биогазе содержится 60% метана, то из одного м³ биогаза можно получить около шести киловат-часов электроэнергии.

Биологическое образование метана ­это натуральный природный процесс, который протекает везде, где во влажной, без доступа кислорода среде, под действием метанобразующих бактерий разлагается органический материал. Например, в погибающих от заиления озерах, в желудочном тракте жвачных животных, компостных ямах или на рисовых полях.

Образование биогаза

Образование биогаза можно разделить на четыре фазы (рис. 1):



Гидролизная фаза. Во время протекания гидролизной фазы, в результате жизнедеятельности бактерий, устойчивые субстанции (протеины, жиры и углеводы) разлагаются на простые составляющие (например аминокислоты, глюкоза, жировые кислоты).

Кислотообразующая фаза. Образованные во время гидролизной фазы простые составляющие разлагаются на органические кислоты (уксусная, пропионовая, маслянная), спирт, альдегиды, водород, диоксид углерода, а также такие газы как аммиак и сероводород. Этот процесс протекает до тех пор, пока развитие бактерий не замедлится под воздействием образованных кислот.

А
Рисунок 1 - Схема образования биогаза
цетогенная фаза.
Под воздействием ацето-генных бактерий, из образованных во время кислотообразующей фазы кислот, вырабатывается уксусная кислота.

Метаногенез. Уксусная кислота разлагается на метан, углекислый газ и воду (Уксусная кислота--> CH4 + CO2 + H2O). Водород и углекислый газ (CO2) преобразуются в метан и воду (CO2 + 4H2  --> CH4 + 2H2O).

Полученный биогаз можно использовать в качестве топлива для ДВС, приводя­ще­го в действие генератор, или сжигать в печах для получения тепла. Сейчас прово­дят­ся работы по разработке газовых турбин, работающих на биогазе, с целью повышения КПД биогазовых установок.



Внимание!

Лингин и лингинная целюлоза, т.е. древесина и, частично, солома не разлагаются в биогазовом реакторе!



Используемые для получения биогаза органические вещества (субстраты), в основном, сапропель и отходы различных отраслей народного хозяйства.

Переработка смеси этих компонентов в специально подготовленных пропорциях коферментацией.

Целью коферментации является снижение загрязнения окружающей среды и использование энергетического потенциала органических остатков.

На рисунке 2 схематически изображена сельскохозяйственная биогазовая тепло­электро­стан­ция с коферментацией. Процесс получения биогаза и энергии на его основе показан на рисунке 3.





Рис. 2 - Схема сельскохозяйственной биогазовой теплоэлектростанции с коферментацией

1 – животноводческие помещения; 2 – жижесточная яма; 3 – яма для смешения сапропеля и отхо­дов животноводства;


4 – пастеризатор; 5 – реактор I; 6 – газонакопитель;
7 – тепло­элек­тро­станция; 8 – реактор II; 9 – обрабатываемые земли



Рис. 3 - Процесс получения биогаза и энергии

Производство биогаза

Производство биогаза зависит не только от перерабатываемого субстрата, но также от рабочих параметров установки (например, температуры в реакторе, времени брожения, нагрузки и т.д.) Этим объясняется тот факт, что при использовании одинаковых субстратов возможна разная производительность установок

Получение тепловой энергии из биогаза

При сжигании 1м³ биогаза образуется порядка 5 – 7,5 кВтч (в зависимости от содержания метана) тепла. В среднем 6 – 6,5 кВтч/м³ или 21,6 – 23,4 МДж/м³.

Параметры теплоэлектростанций, работающих на биогазе

В зависимости от содержания метана (50 – 75%) и КПД ДВС и генераторов из 1 м³ биогаза возможно получить:

1,5 – 2,2 кВтч электроэнергии;

2,8 – 4,1 кВтч тепла.



При КПД теплоэлектростанции 85%, их них 35% электричества и 65% тепла.

1 голова КРС (около 500 кг)

400 – 500 м³ биогаза в год

1 га кукурузы на силос или корм. свеклы

8 000 – 12 000 м³ биогаза

1 га луговой травы

6 000 – 8 000 м³ биогаза

1 т жижи

25 – 35 м³ биогаза

1 т кукурузного силоса

180 – 230 м³ биогаза

1 т луговой травы

80 – 120 м³ биогаза

1 голова КРС (около 500 кг)

0,15 – 0,20 кВ мощности ТЭС

2 500 м³ биогаза

1 кВ мощности ТЭС

1 м³ биогаза

5,0 – 7,0 кВч энергии

1 м³ биогаза

1,5 – 2,2 кВч электроэнергии

с. 1

скачать файл