Технологические системы методов по получению газ метана в казахстане

жүктеу 146 Kb.

бет	1/4
Дата	09.12.2023
өлшемі	146 Kb.
	#44616

1 2 3 4

Ryskulbekova L.M.

УДК 628.3.0343.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ МЕТОДОВ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ГАЗ МЕТАНА В КАЗАХСТАНЕ
Рыскулбекова Лаура Молдахановна,
PhD, cтарший преподаватель, кафедры «Водные ресурсы и мелиорация»,
Казахский национальный аграрный исследовательский университет

В статье представлена исследования предназначенный на технологические разработки обработок обезвреживание осадков сточных вод для получения газ метана. В основу решения проблемы водопользования следует положить научно обоснованные водосберегающие технологии. Разработка и применение эффективных механизмов рационального водопользования – надежная основа создания экологически чистых производственных процессов и оперативной модернизации промышленных, энергетических, коммунально-бытовых и сельскохозяйственных объектов – основных источников загрязнения воды, почвы и атмосферы.
Ключевые слова: сточные воды, поверхностный сток, биогаз, газгольдер, очистные сооружения, утилизация, удобрения.

Источником загрязнения сточных вод являются промышленные, коммунально-бытовые и сельскохозяйственные сточные воды, поверхностный сток, автотранспорт, машиностроение, полиграфическая промышленность, химическая промышленность, энергетика и другие. Основные источники загрязнения водных объектов, это поступления в них тяжелых металлов, биогенов, пестицидов, нефтепродуктов, фенолов, радионуклидов, поверхностно-активных и других загрязняющих веществ. В результате изменяются физические и органолептические свойства воды, химический состав и биохимический режим водоемов, состав микроорганизмов, биопродуктивность [1-10].

Задачи исследования направлена для технологических разработки обработок обезвреживание осадков сточных вод для получения газ метана, из которого местная электростанция станет вырабатывать электроэнергию, из перебродившихся биомассой осадков получить химических удобрения для хозяйственной отрасли.
Существующие очистные сооружения, которые состоят из механической и биологической очистки сточных вод, а также части по обработке осадка будут находиться в постоянной модернизации и расширении.
Учитывая неравномерность потребления тепловой энергии, следует предусмотреть ее целевое использование, дабы не сбрасывать тепло бесцельно в атмосферу.
Основная цель – дать оценку для реконструкции модернизации новой, современной, эффективной и действенную систему отопления канализационных очистных сооружений, который регенерированное тепло из системы охлаждения когенераторов будет использоваться для нужд систем обогрева камер брожения, системы отопления канализационных очистных сооружений, системы теплой воды для бытовых нужд и других целей [1-12].
Однако далеко не все сточные воды, образующиеся от различных отраслей промышленности, подвергались изучению. Сточные воды многих производств еще не получили достаточной санитарной оценки. В таких случаях необходимые материалы для существующих или вновь проектируемых предприятий могут быть получены лишь путем обследования этих или аналогичных предприятий. Конечно, относить данные одного предприятия к другому нужно с некоторой осторожностью и только после критического сопоставления структуры и технологии этих предприятий. Но все же данные, полученные таким путем, являются достаточно достоверными и могут быть положены в основу санитарной экспертизы и решений по очистке сточных вод. В ряде случаев характеристика сточных вод-может быть получена после обследований лабораторной или полупроизводственной установки, воспроизводящей новый технологический процесс.
Методы очистки биогаза от серы. От камеры брожения произведенный биогаз с помощью трубопровода будет поступать станцию очистки биогаза от серы. Произведенный биогаз будет характеризоваться содержанием метана (СН₄) в количестве примерно до 65%, двуокиси углерода (СО₂) в количестве примерно 0,15%, т.е. около 2г Н₂S/м³, который должен быть удален из биогаза до его дальнейшего использования. Процесс удаления Н₂S (серы) будет происходить на специальной станции. Которая будет состоять из четырех стальных башен, наполненных специальным минеральным материалом, содержащим Fe. В результате чего будет происходить взаимодействие между Н₂S и Fe.
Мощность каждой башни будет составлять 273 Нм³/ч. Принимая во внимание образование осадка после истощения фильтрующего материала, проектом принято, что мощность каждой башни составляет 137 Нм³/ч. Предполагается, что замена фильтрующего материала будет происходить в двух башнях одновременно. Из-за уменьшения адсорбционной способности башен возникает необходимость отключения агрегатов и уменьшение производства энергии. Проектом предусматривается, что станция будет работать 24 часа в сутки: две башни будут в работе, а две другие – в резерве.
Активной составляющей специального минерального материала является железная руда с содержанием железа (Fe³⁺) минимум 22%, с добавками и содовой основой (всего примерно 6%).
Приблизительный срок замены минерального материала достигает полугода, но также это сильно зависит от состава биогаза.
Очищенный биогаз из четырех башен с помощью трубопровода направляться к станции повышения давления биогаза [5-10].
Каждая башня будет расположена на отдельном фундаменте, который по периметру будет иметь защитный бортик 100 мм высотой. Дождевая вода, которая попадет на каждый фундамент, с помощью стальных трубопроводов будет отводиться в существующую систему канализации очистных сооружений.
Сборник биогаза (газгольдер). Резервуар для хранения биогаза (газгольдер) будет хранить биогаз, производимый в камерах брожения. Резервуар компенсирует колебания в производстве и потреблении биогаза, а также температурные колебания объема биогаза [10-12].
Резервуар будет содержать в себе две оболочки (мембраны). Внешняя оболочка будет защищать резервуар от воздействий окружающей среды. Внутреняя оболочка будет колебаться в зависимости от объема биогаза в резервуаре. Резервуар будет расположен на фундаменте.
Биогаз, получаемый при переработке сельскохозяйственных отходов: навоза животных, огородной ботвы, сорной растительность и пищевых отходов на биогазовых установках, можно использовать в любых бытовых газовых приборах, а переработанное сырье представляет собой высокоэффективные органические биоудобрения, применение которых способно увеличить продуктивность земель на 10-30% [12-13].
Хорошо функционирующая биогазовая установка приносит ряд преимуществ ее владельцу, обществу и окружающей среде в целом Экономия денег:
• экономится часть средств, затрачиваемых на топливо и электроэнергию;
• экономится часть средств, затрачиваемых на покупку удобрений и гербицидов.
Возможность получения дополнительных денег:
• вы можете продать биогаз и биоудобрения;
• вы получаете дополнительные деньги при повышении урожайности выращиваемых сельскохозяйственных культур за счет применения биоудобрений;
• вы получаете дополнительные деньги при выращивании животных и птицы за счет кормовых добавок из переработанного сырья.
Внешний диаметр резервуара составлять 18,1м, наибольшая высота – 13,6 м. Максимальное давление 29 м бар. Газопровод будет иметь устройство гидравлической защиты от избыточного давления.
Для обеспечения постоянного давления резервуар будет оснащен двумя воздуходувками (Q=250м³/час; р=25 м бар; Р=1,1 кВт), которые будут подавать воздух в систему распределения воздуха, расположенную между двумя оболочками. Таким образом, внешняя оболочка резервуара будет удерживаться в воздухе и одновременно будет происходить выравнивание давления на внутреннюю оболочку (мембрану) [10-13].
Предполагается, что одна воздуходувка будет в работе, а другая будет находиться в резерве. Резервуар будет оснащен датчиком измерения уровня биогаза и двумя стержневыми громоотводами.
Станция обезвоживания биогаза. Биогаз, поступающий из камер брожения, содержит много влаги и пены, которые собираются в верхней части камеры. Пузырьки газа, которые появляются в процессе брожения, поступают в верхнюю часть камеры и улавливают частицы пены. Для того, чтобы удалить пену и водяные частицы проектом предусматриваются использование станции обезвоживания биогаза. Станции обезвоживания биогаза будет установлена на вертикальном трубопроводе биогаза, выходящий из камеры брожения. Станция предназначена для того, чтобы собирать возможную пену и воду.
Конструкция станции предусматривает направление потока биогаза в противоположном направлении, через воду и уловитель пены, который расположен у места сбора газа. Вследствие такого процесса частицы воды выпадают в осадок.
Вода, выпавшая в осадок, и пена периодически сбрасываются в канализационную систему очистных сооружений с помощью трубопроводов.
Время от времени уловитель воды и пены нужно промывать, используя техническую воду. Потребление воды на промывку устройства будет достигать примерно 50л в неделю.
Проектом предусматривается, что такая станция будет пристроена к каждой камере брожения. Каждая станция будут иметь следующие внешние размеры: 2х2х4м. Стены станции будут иметь такую же теплоизоляцию, как и стены камер брожения (метантенков). После этой камеры с помощью трубопровода биогаз поступает на станцию очистки биогаза от серы.
Таблица 1 - Потребность тепла для отопления и горячего водоснабжения [10].

Позиция	Наименование	Размеры, м	Площадь, м²	Температура,^оС	Потери тепла, кВт
1	Административ-ное здание	49х13х3	1911	20	191
2	Операционное здание	18х30	540	18	43
3	Здание сепараторов песка	4х8	32	10	16
Суммарное количество потерь тепла ∑					250

Годовая потребность тепла для отопления и горячего водоснабжения:

Q=125 кВт кВт/год.
Суммарная годовая потребность теплоты для предприятия:
Q =5025840+600000=5625840 кВт/год.
Избыток тепла, который на протяжении 274 дня в году утилизируется в аппаратах воздушного охлаждения:
С_N=7141507-5625840=1515667кВт.
Котельная:
Котельная необходима для следующих целей:
- для запуска закрытых камер анаэробного брожения~1000 кВт.
- резерва в случае выхода из строя когенерационных агрегатов~1000 кВт.
-компенсации потерь тепла в период сильных морозов.
Мощность котлов (для двух видов топлива: биогаз и мазут)Е=2 х 500кВт;
Исходя из типоразмера принимаем Q=2х560кВт.
Общая тепловая мощность котлов~1000 кВт: при температурном графике 90/70^оС.

Таблица 2 - Потребление тепловой энергии [10].

№	Описание	Зима, кВт/ч 5/86 суток	Весна, кВт/ч 91 сутки	Лето, кВт/ч 92 сутки	Осень кВт/ч 91 сутки
1	Для закрытых камер анаэробного брожения	719/697	575	453	575
2	Отопление+ГВС	250	125	50	125
3	Суммарная потребность тепла	969/897	700	503	700
4	Получение тепла от агрегатов	830	830	830	830
5	БАЛАНС	-139/-67	+130	+327	+130
6	Избыток тепла	0,0/0,0	+130	+327	+130
7	Дополнительное производство тепловой энергии путем сжигания биогаза в котлах (при ограничении работы агрегатов)	139/67	0,0	0,0	0,0

Примечание:

- тепловая энергия, производимая в когенерационных установках, полностью покрывает потребность в теплоте на протяжении 274 суток в году. Избыток производимого тепла утилизируется в аппаратах воздушного охлаждения.
- недостаток тепловой энергии в зимнее время (на протяжении 91 суток в году) будет компенсирован за счет сокращения работы когенерационных агрегатов и сжигания освободившего объема биогаза в котлах.
-необходимо приобрести нужное количество мазута для запуска камер брожения.
- все очистные сооружения будут обогреваться с помощью теплосети.
Потребность тепла для отопления и горячего водоснабжения. Сочетание системы центрального отопления с тепловыми насосами. Если на тепловые насосы не возлагается производство всей требуемой горячей воды, то необходимо дополнительно установить отопительный котел. При двухрежимной работе используется аккумулятор горячей воды, в котором вода попеременно подогревается от теплового насоса и отопительного котла. При параллельной работе теплоснабжение осуществляют одновременно как от отопительного котла, так и от теплового насоса [13-14].
Электронагреватели для подогрева использовать предпочтительнее, чем электрические аккумуляторы. Применение для нагревателей газового или жидкого топлива было бы экономичнее, позволило бы сэкономить энергию, однако обычно это более дорогостоящее решение.
Чтобы поддерживать необходимую для процесса брожения температуру, нужно постоянно подводить теплоту к сбраживаемой массе. Потребность в ней складывается из количества теплоты, необходимого для подогрева субстрата от температуры, характерной для подаваемого в реактор жидкого навоза, до температуры брожения, и теплоты, идущей на компенсацию потерь, вызванных радиацией и теплопроводностью [14-15].
Располагая теплотехническими характеристиками субстрата и материала реактора, данными о размерах резервуара, количестве участвующих в процессе материалов, температуре брожения и времени пребывания субстрата в реакторе, в каждом конкретном случае можно достаточно простым способом рассчитать необходимое количество теплоты.

жүктеу 146 Kb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4