9. Промислові конструкції.

Відео: ТОП-10 книг по будівельним конструкціям

Промислові конструкції Ви навряд чи будете робити самі. Якщо Ви - конструктор професіонал, то ця книга - не для Вас, а якщо Ви - чайник, то Вам не варто братися відразу за самостійне проектування пристроїв вартістю від декількох сотень тисяч і до кількох мільйонів USD. Тому тут ми опишемо загальні принципи конструкції і роботи великих промислових біогазових установок, а також алгоритм їх створення. Така собі інструкція для продюсерів великих біогазових установок.

Отже, у Вас виник регулярний джерело великої кількості органічної сировини, і Ви десь почули, що на його утилізацію не тільки не треба витрачатися, але можна ще й заробити в підсумку. Для початку потрібно виконати все, описані вище, процедури з сировиною, тобто підрахувати його добовий прихід, замовити дослідження його параметрів. Паралельно треба пошукати опис успішних проектів по анаеробної переробки такої сировини, по можливості проконсультуватися з людьми, які вклали гроші в такі проекти. Далі необхідно почати підшукувати виконавців проекту. Тобто тих, хто може спроектувати, побудувати, поставити обладнання, змонтувати і запустити біогазову установку. Варто розглянути кілька різних пропозицій. Цілком припустимо, коли біогазову установку проектує один колектив, обладнання поставляють інші постачальники, будівельні роботи робить третя будівельна організація, монтажні роботи - четверта і так далі. Але якщо вибрана не типова європейська конструкція, яку зараз успішно навчилися копіювати китайці, а більш свіжі розробки, то необхідно віддати всі ці види робіт конструкторам і виробникам біогазових установок за новими оригінальними технологіями. Коли Ви визначилися з розробниками і виконавцями, необхідно переконатися, що у Вас відкрита лінія фінансування, достатня для того, щоб спроектувати, побудувати і запустити біогазову установку в найкоротші терміни. Запам`ятайте: як тільки Ви витратите перші гроші, час буде працювати проти Вас. Окупатися установка почне тільки після запуску. Але навіть запуск не гарантує початок окупності. Треба забезпечити до цього часу збут продукції, виробленої біогазової установкою. Тобто, треба отримати необхідні дозволи на продаж електроенергії або биометана за «зеленим тарифом», затвердити канали збуту біогумусу. Тільки після цього почнеться отримання доходів. Тому «вибивати» всі дозволи і ліцензії треба паралельно з проектуванням і будівництвом установки, щоб до запуску все було затверджено.

Біогазова установка - це об`єкт промислового будівництва. Проте, стандартна проектна організація не здатна спроектувати біогазову установку, тому що насправді в цій біогазову установку головне - не будівництво об`єктів, а правильний монтаж всіх пристроїв. Для грамотного проектування біогазової установки треба бути фахівцем не тільки в будівництві, але і в електроніці, електротехніці, інформатики, агрономії, хімії, моторобудування і т.д. і т.п. Так що, не попадіться на численні рекламні пропозиції спроектувати біогазову установку від стандартних проектних організацій. Якщо в спектрі пропонованих проектів такої організації повно всяких інших типів об`єктів, крім біогазових установок, то з великим ступенем ймовірності біогазову установку належним чином вони Ви не спроектують.

Часто виникає інша проблема. Компанія, дійсно вміє конструювати і проектувати біогазові установки, знаходиться за кордоном і не має ліцензії на проектування в Вашій країні. Зазвичай це вирішується таким чином, що вихідна компанія робить реальний проект, а на місцевому ринку підшукується проектна організація, яка за розумну плату перевіряє цей проект, коригує в міру необхідності його під національні стандарти і стверджує по інстанціях вже під своїм ім`ям.

Точно так само можна вчинити і з будівництвом. Реальні закордонні конструктори і виробники біогазової установки можуть не мати ліцензії на будівництво у Вашій країні, тому Ви наймаєте місцеву будівельну організацію, яка виступить генпідрядником, а також реально виконає всі земляні та загальнобудівельні роботи. Конструктори і постачальники обладнання виконають лише монтаж цього обладнання. Зазвичай через специфічність такого обладнання його монтаж не можна доручати фахівцям без відповідної кваліфікації.

Відео: Промислові квадрокоптера DJI серії Matrice 200

Ну, і пусконаладку однозначно повинні виконувати ті ж люди, які сконструювали і спроектували біогазову установку. Тому що саме вони найбільше знають про техпроцессе, тобто алгоритмі злагодженої роботи всіх вузлів і механізмів біогазової установки. Техпроцес - це зазвичай головне ноу хау конкретної біогазової установки.

Великі біогазові установки зазвичай теж складаються з накопичувачів / сховищ вихідної сировини, ємностей для приготування субстрату і пристроїв для подачі субстрату або сировини в реактори, утеплених реакторів з системами перемішування і підтримки температури субстрату, приймача шламу, сепаратора, складу для твердого біогумусу і лагуни для фільтрату , газової системи, газгольдерів, системи теплопостачання, системи автоматики, електричної силової системи, «факела» для спалювання надлишків біогазу. Опціонально біогазові установки комплектуються пристроями когенерації теплової та електричної енергії, вузлом подачі електроенергії в загальну мережу, блоком поділу біогазу на биометан і вуглекислоту, метанової заправної станцією, лінією сушки і пакування біогумусу, лінією розливу рідких біодобрив. Можна запропонувати ще безліч можливих опцій для біогазової установки.

Кількість щодоби сировини, що переробляється в великих біогазових установках часто може складати сотню-іншу тонн. Тому для багатьох типів сировини застосовують метод безпосереднього завантаження сировини в реактор шнековими завантажувачами, одночасно додаючи туди необхідну кількість води або фільтрату для підтримки необхідної вологості всередині реактора. Це дозволяє сильно заощадити на буферних підготовчих ємностях. Такий метод часто застосовують для рослинної сировини. Сировина тваринного походження, типу гноєм, часто надходить до установки вже в досить рідкому вигляді, тому для нього все-таки робляться підготовчі ємності, які є закритими зверху і підігріваються лагуни.

Подача субстрату з такою лагуни в реактор проводиться насосом. Злив шламу з реактора найчастіше проводиться самопливом, як і в малих біогазових установках. Але набагато більш гнучким є метод викачування шламу з днища реактора насосом. В цьому випадку реактор обладнується датчиком рівня субстрату, який і регулює дозування подачі свіжого субстрату і викачування перебродившего шламу. Такий спосіб дозволяє експлуатувати реактор з будь-яким рівнем заповнення, що дозволяє оптимально налаштувати техпроцес під найширший спектр типів сировини та добових його кількостей.

Відео: 2.2.8 Види і конструкції химводоподготовки

Підігрів субстрату в реакторах зараз все частіше роблять методом постійного прокачування вмісту реактора через зовнішній теплообмінник. Це помітно спрощує і здешевлює систему підтримки температури, але при цьому не гарантує високу стабільність температури субстрату всередині реактора. А від стабільності і плавності регулювання температури залежить інтенсивність життєдіяльності бактерій і, відповідно, швидкість вироблення біогазу. Найбільш перспективною виглядає система підігріву «тепла підлога» при добре теплоізольованих стінах. Таким чином, можна забезпечити максимальну рівномірність температури субстрату всередині реактора. Ця умова дуже важливо для організації роботи реактора в термофільному. Сучасні великі біогазові установки зазвичай працюють в мезофільному режимі, тому що термофільний режим не настільки стабільний, і вимагає особливо ретельного витримування всіх параметрів анаеробного бродіння. А в разі зупинки реакції анаеробного бродіння в реакторі ми отримаємо більше двох тисяч тонн непридатного до використання шламу з одного тільки реактора, яких у установки може бути кілька. Цей шлам треба буде кудись злити і безпечно утилізувати. А при таких кількостях ця задача потребує багато коштів і часу. Тому зазвичай і використовують більш стабільний мезофільні режим. Хоча термофільний режим дозволяє зменшити в два рази все реактори біогазової установки при тій же пропускної здатності, що істотно зменшує вартість установки.

Більшість сучасних великих біогазових установок обладнано купольним газгольдером, що встановлюються прямо на реактор замість даху. Це рішення має багато переваг, але все ж більш перспективним є застосування окремих зовнішніх газгольдерів у вигляді свободнолежащіе мішків з компресором, ресівером і редуктором. Це дає велику гнучкість при побудові системи, а також дозволяє розміщувати деякі вузли на даху реакторів, або розміщувати реактори в приміщенні для утилізації вторинного тепла і роботи в умовах надзвичайно низьких температур навколишнього повітря.

Багато сучасні великі біогазові установки, особливо працюють на рослинній сировині, мають величезні збірники для шламу, але не обладнані сепаратором для поділу шламу на фракції. Це обумовлено меншим якістю біогумусу з рослинної сировини і законодавчими складнощами в Європі щодо внесення такого шламу в грунт. Також це обумовлено недосконалістю наявних технологічних процесів, які ніяк не захищені від підвищення концентрації іонів амонію в субстраті. Таке підвищення концентрації іонів амонію відбувається при закільцьовування фільтрату на вхід біогазової установки, якщо вихідна сировина було багате протеїнами. При сепарації шламу необхідно буде дівати кудись дуже великі обсяги фільтрату. Системи очищення його до технічної води коштують дорого. Щоб продавати його в якості біодобрива, потрібно вміти організувати збут, транспортування і подолати численні європейські законодавчі рогатки. Хоча насправді шкоди від такого фільтрату при грамотному використанні немає ніякого, навпаки, тільки велика користь.

Ось і виходить, що біогазові Енергопарк, розраховані для роботи на привізній силосі, простоюють через непродуманість збуту вихідного шламу. Вихідний силос має вологість не більше 70%, а вихідний шлам - 92%. Відповідно, шламу виходить з установки по вазі в 3,5 рази більше, ніж привозиться силосу. Значить, в 3,5 рази дорожче і транспортування шламу до споживачів. Насправді вона ще дорожче, оскільки для транспортування рідкого шламу потрібні зовсім інші транспортні засоби, ніж прості вантажівки для перевезення силосу.

Тому майбутнє - за техпроцесами, в яких максимум вихідного фільтрату направляється на вхід біогазової установки, відповідно, зменшується вихід фільтрату або потреба у свіжій воді. Ідеально, коли можна збалансувати вологість субстрату так, щоб весь фільтрат закільцьовує і вода зовсім не була б потрібна. Для цього застосовуються спеціальні конструкції біогазових установок і техпроцеси, які дозволяють механічними методами нейтралізувати шкідливий вплив іонів амонію на життєдіяльність анаеробних бактерій (з питань поставки саме таких конструкцій звертайтеся до нас).

Системи автоматики у всіх біогазових установок приблизно однакові. Вони дозволяють автоматизувати техпроцес настільки, що праця людини потрібно переважно для нагляду за справністю всіх вузлів. Також сучасні системи автоматики дозволяють організувати віддалений контроль параметрів техпроцесу через мережу Інтернет.

Дуже часто великі біогазові установки комплектуються системами когенерації. Найчастіше застосовуються системи на базі поршневих двигунів внутрішнього згоряння. Є безліч американських і європейських виробників когенераторів. Ціни їх когенераторів лежать в межах 1000-2000 USD за кіловат електричної потужності. Набирають оборот виробники когенераторів з Китаю. Ціновий діапазон їх виробів лежить в межах 400-1000 USD за кіловат електричної потужності. Вибирати Вам. Зауважу тільки, що в цій галузі відбувається те ж, що відбувалося з побутовою електронікою і автомобілями. Спочатку споживачі плювалися і вимагали вироби «білої збірки». Потім технології втряслися, і велика частина електроніки в світі зараз має китайське походження. Китайські автомобілі теж потроху завойовують американський і європейський ринки. Тому з когенераторів має бути щось подібне. Особисто я б, не роздумуючи, вибрав більш дешеві китайські марки, незважаючи на ризик. Тільки ретельно треба вибирати систему гарантійного обслуговування і механізм реагування на поломки. Можна вибрати і надійну європейську або американську марку, тим більше, що вони в світлі китайського вторгнення на цей ринок стали помітно знижувати ціни при переговорах з реальними клієнтами. При виробництві таких точних механізмів, як двигун внутрішнього згоряння, потрібні усталені традиції і культура виробництва, тому виробників двигунів в світі набагато менше, ніж виробників когенераторів. Більшість виробників когенераторів є лише інтеграторами, які до чужих двигунів і генераторів додають лише свою автоматику. До честі деяких китайських виробників слід зауважити, що серед них є ті, хто самостійно виробляє двигуни.

Правильний вибір конструкції біогазової установки і підбір постачальників обладнання дозволяє скоротити кінцеву вартість біогазової установки в два рази. Тому це питання дуже важливе для майбутнього власника біогазової установки, адже це може скоротити в рази термін її окупності. В даний час, крім європейських і китайських виробників вузлів біогазових установок, з`явилася пропозиція вітчизняних розробок конструкторів з ексСССР (наші розробки). Перспективи таких конструкцій багатообіцяючі, адже вони розроблені для беззбиткової роботи в такому правовому полі, де не передбачено жодних реальних пільг для власників біогазових установок.

Сучасні великі біогазові установки з метою здешевлення все частіше намагаються виконувати за схемою одностадійного мезофильного техпроцесу. А для стабілізації можливих складнощів через особливості сировини застосовують метод додавання необхідних коферментів, тобто, інших типів сировини, які вирівнюють сумарні властивості субстрату. Одним з таких властивостей є співвідношення вуглецю та азоту в вихідній сировині. Оптимальне співвідношення вуглецю і азоту лежить в межах 10-20. Виходячи з цього співвідношення в різних видах сировини, і готують суміш. Також враховуються буферні властивості таких гноєм, як гній ВРХ. Тому його теж часто застосовують для стабілізації і спрощення техпроцесу.

Зазвичай двохстадійний техпроцес застосовується, якщо вихідна сировина спочатку має знижений pH, або швидко окислюється. Також він застосовується, коли pH підвищений і має тенденцію до зростання. В такому випадку перші дві фази відокремлюються від двох останніх фаз. Справа в тому, що метаболізм бактерій перших двох фаз бродіння в сотні разів швидше метаболізму бактерій двох останніх фаз. Крім того, бактерії перших двох фаз менш чутливі до розкиду параметрів сировини. Тому бистроокісляющееся сировину спочатку поміщають в реактор гідролізу, де його pH може знижуватися, не завдаючи шкоди бактеріям ацетогенам і метаногенів (3 і 4 фази). З реактора гідролізу розщеплений і окислений субстрат малими порціями часто подається в основний ферментатор. Оскільки порції малі, вони не змінюють глобально загальний pH в ферментаторі і встигають засвоїтися бактеріями до надходження наступної порції. Приблизно те ж відбувається і з лужним сировиною, типу посліду. У реакторі гідролізу воно окислюється, знижується трохи pH. А потім вже порціями подається в ферментатор. Хоча зазвичай і цього недостатньо для переробки чистого курячого посліду. Потрібні способи підтримки високої концентрації бактерій в ферментаторі і недопущення їх значного вимивання звідти (наше ноу хау).

Ще одна важлива концепція, яка отримує велике значення при будівництві великих біогазових установок - це вибір типу сировини, для якого доцільно будувати велику біогазову установку. Наше особиста думка - установка повинна будуватися для переробки такої сировини, яке представляє певну небезпеку для навколишнього середовища і не може бути більш раціонально утилізовано іншим способом. З цієї точки зору, використання силосу в якості сировини - злочин. Адже ми витрачаємо посівні площі тільки для виробництва енергії. Весь вироблений шлам треба знову повертати на ті ж площі, щоб не виснажити грунт. А при намічається дефіцит продуктів харчування на Землі питання дефіциту посівних площ і ведення органічного землеробства встає все гостріше і гостріше. Через ігнорування таких чинників і виходять історії, подібні до випадку з біогазовим Енергопарк, який повинен працювати на привізній силосі, але шлам від якого «загруз» в самому Енергопарк.

Так що, закінчити цю допомогу можна одним простим закликом:

Застосовуйте біогазові технології в першу чергу для оздоровлення екології, і тільки потім - для отримання прибутку! І все у Вас вийде.

Зміст книги: Що таке біогаз.

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі