Производство биогаза может быть рентабельным - Энергетика и промышленность России - № 10 (86) сентябрь 2007 года - WWW.EPRUSSIA.RU - информационный портал энергетика
16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/86/6246.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 10 (86) сентябрь 2007 года

Производство биогаза может быть рентабельным

Новые технологии Евгений ХРУСТАЛЕВ

Как во времена всеобщей электрификации СССР не все регионы были охвачены централизованным электроснабжением, так и ведущаяся в настоящее время газификация сельских районов страны, скорее всего, охватит только зоны компактного проживания населения. Происходить это будет хотя бы потому, что поставка природного газа за рубеж осуществляется по более высоким ценам, чем те, которые действуют на внутреннем рынке.

Исходя из того, что продавать газ на внутреннем рынке монополистам просто невыгодно, необходимо уже сегодня объекты большой газификации, расположенные в крупных сельских населенных пунктах и на крупных предприятиях, постараться освободить от обременительной для них функции обеспечения газом мелких потребителей (в том числе с резервированием на случай аварии). А упомянутым «мелким потребителям» дать, в свою очередь, более широкую возможность в освоении технологий генерации биогаза для собственных нужд, в том числе и производственных. Такой подход к энергообеспечению страны мог бы решить сразу две задачи – обеспечить постоянный (возобновляемый) источник энергоресурсов и существенно снизить затраты потребителей на их приобретение.

Идея сама по себе далеко не нова, но при всех ее достоинствах до настоящего времени существовало одно немаловажное препятствие, не позволявшее широкомасштабно внедрить ее на практике.

Дело в том, что многочисленные теоретические и практические разработки последних лет (в основном они проводились в 1990‑х годах), ведущиеся в области биологической переработки растительной биомассы, отходов животноводства и других веществ органического происхождения в метан, наглядно показали, что активность бактерий (а соответственно, и объем метана, получаемого в результате ферментации) при прочих равных условиях напрямую зависит от температуры. Причем, чем выше температура, тем быстрее идет процесс ферментации, тем больше выделяется газа и тем меньше в остающемся после переработки шламе остается бактериальных и вирусных микроорганизмов.

Так, к примеру, при температуре от 52 до 56 оС метаногенерация идет уже в 2‑3 раза быстрее, чем при 30‑40 оС! Это дает основание утверждать, что именно скорость метаногенерации является основным показателем совершенства любой технологии получения биогаза, а ее повышение можно считать главной задачей любых научных исследований и разработок в данном направлении.

Все верно, но во всех ныне существующих конструкциях биогазовых установок повышение температуры ферментации сопровождается недопустимо высоким расходом энергии – как правило, того же вырабатываемого биогаза – на собственные нужды (для поддержания температуры ферментации). А для чего создавать сложный агрегат, который основную часть вырабатываемой энергии тратит на поддержание собственной работоспособности? Именно поэтому в свое время поднимался вопрос о том, есть ли в принципе экономическая целесообразность производства биогаза в средней полосе России.

Однако это происходило в 1990‑х годах, когда цены на природный газ были еще относительно низкими. Последующий рост цен на природный газ на внутреннем рынке снял вопрос с повестки дня. Сейчас увеличение доли биогаза, используемого для собственных нужд в структуре расходов мелких потребителей, можно считать даже еще более актуальным, нежели раньше. И строительство биогазовых установок из разряда возможных альтернативных источников энергоресурсов понемногу переходит в область житейской необходимости.

Что же касается проблем вывода биогазовой отрасли на устойчивую рентабельность, то они вполне решаемы. Все, что для этого требуется, – добиться поддержания температуры более 50 оС в уже существующих метантенк-реакторах в весенне-летний и осенний периоды. Причем сделать это можно с минимальными затратами. В частности, за счет использования энергии солнечных соляных прудов, выполненных, например, по аналогии с гелиобаней или гелиокамерой искусственного старения металлоизделий.

Что касается конструктивных особенностей, то все отличие предлагаемого гелиометантенк-реактора для генерации метана от стандартной конструкции будет состоять в том, что рядом с ним должно располагаться здание, вернее его южная ограждающая конструкция (либо вертикальный щит необходимых размеров), которая за счет отражения будет увеличивать поступление солнечного излучения в расположенный с южной стороны от него солнечный соляной пруд.

При этом поддержание необходимой температуры ферментации в метантенк-реакторе будет достигаться за счет использования солнечной энергии следующим образом.

Сырье (это может быть растительная биомасса, отходы животноводства или любая другая утилизируемая органическая материя) по трубопроводу подается в реактор, где перемешивается с имеющимся в нем сырьем мешалкой или за счет принудительной гидроциркуляции, что обеспечивает равномерность состава и температуры сырья. Одновременно образующийся в процессе ферментации шлам, по объему равный поступившему в реактор сырью, выводится (утилизируется) из технологического процесса по трубопроводу. Здесь следует помнить, что в случае, если устройство отделения шлама от сырья отсутствует, то вместе со шламом будет неизбежно удаляться и часть сырья. Образующийся же при ферментации метан (биогаз) по трубопроводу направляется в газгольдер или сразу же к потребителю для непосредственного использования.

Поскольку реактор размещен внутри корпуса теплового коллектора с зазором, то при заполнении этого зазора водой теплообмен между солнечным соляным прудом и сырьем в реакторе будет максимальным. Это обеспечит ускоренный нагрев сырья до наиболее эффективной температуры ферментации – от 52 до 56 оС. После нагрева сырья до требуемой температуры обеспечивают осушение зазора. В результате интенсивность поступления теплоты из солнечного соляного пруда через воздушный зазор уменьшается в десятки раз. В дальнейшем поддержание температуры сырья в требуемых пределах можно обеспечивать двояким образом – как за счет синхронного регулирования подачи «холодного» сырья и отвода шлама по трубопроводам, так и за счет создания в зазоре низкого вакуума.

При такой технологии генерации метана солнечный соляной пруд гарантирует работу реактора с наибольшей эффективностью, без каких‑либо затрат вырабатываемого биогаза на собственные нужды. Это особенно важно, если биогаз используется в качестве моторного топлива (после соответствующей очистки), для обжига кирпича, освещения, производства асфальта, выработки пара и множества других подобных технологических процессов, идущих при температуре выше 100 оС.

По приблизительным оценкам, при подобной организации технологического процесса такой реактор будет работать без дополнительных источников энергии на протяжении 9‑10 месяцев в году. А зимой этот реактор (после очистки от шлама) можно будет использовать в качестве резервного хранилища природного газа или биогаза.

Следует подчеркнуть, что использование в технологическом производстве биогаза солнечной энергии позволяет не только обеспечить его летнее промышленное производство с наибольшей эффективностью, но и дает возможность создания автономных источников энергоресурсов, что имеет большое значение в районах, периодически отрезанных от крупных энергетических центров из‑за разлива рек, бездорожья и т. д. Тем более что большинство этих факторов оказывают свое влияние именно в теплое время года.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 10 (86) сентябрь 2007 года:

  • Праздник света

    Жители Саратова определили победителей межрегионального арт-фестиваля «Праздник света-2007». Подведены итоги второго российского арт-фестиваля «Праздник света-2007», финальный этап которого прошел в Саратове с 6 по 8 сентября. Здесь были выставлены 27 световых арт-объектов и инсталляций, созданных художниками из Саратова, Самары, Тольятти, Ульяновска и Оренбурга при поддержке ведущих компаний региона. Ярким событием фестиваля стал вел...

  • Бесшумный лайнер и теплый коттедж
    Бесшумный лайнер и теплый коттедж

    Мы продолжаем знакомить читателя с работами москвича М. И. Весенгириева. Сегодня мы представим еще два его изобретения. Одно относится к области двигателестроения и дополняет августовский рассказ о возможных способах использовании воды в качестве топлива. Второе, разработанное совместно с группой авторов, – посвящено новым системам автономного теплоснабжения. ...

  • Новое достижение «Пермских моторов» на земле

    В феврале 2006 г. на компрессорной станции «Игринская» (ООО «Пермтрансгаз») в составе ГТУ-25П был введен в эксплуатацию первый серийный двигатель ПС-90ГП-25 производства ОАО «Пермский моторный завод». В ноябре 2006 г. на КС «Игринская» были успешно проведены межведомственные испытания головного агрегата ГПА-25Р-ПС «Урал». В результате испытаний были подтверждены параметры газотурбинной установки, включая режим максимальной мощности 30 ...

  • Энергетические решения на основе утилизации попутного нефтяного газа

    Ежегодно в России сгорает в факелах попутный нефтяной газ (ПНГ) на сумму свыше 360 млрд руб. По данным Минприроды РФ, на территории нашей страны сегодня существует 1200 нефтегазоконденсатных месторождений, где добывается 55 млрд кубометров ПНГ в год, из них: 47 процентов списывается на технологические потери или используется на нужды промыслов, 27 процентов направляется на переработку на ГПЗ, 26 процентов сжигается в факелах. Таким обра...

  • Биотопливная компания

    Крупнейшая японская компания Mitsubishi Corp. создала на юго-западе страны компанию по производству и продаже древесных топливных пеллет. 70 процентов акций новой компании принадлежит Mitsubishi Corp., а остальная часть – местным деревообрабатывающим кооперативам и фирмам. В префектуре Оита будет построен завод по производству топливных пеллет из кедровой коры мощностью 25 000 тонн в год. Пеллеты будут смешиваться с каменны...