В состав биогаза, образующегося из твердых бытовых отходов (ТБО) входит множество опасных примесей и даже если планируется сразу после извлечения из мусорной массы провести утилизацию путем его сжигания, все равно следует сначала очистить газ во избежание образования вредных для человека и окружающей среды соединений. И тем более очистка необходима если биогаз будет в дальнейшем использован как топливо. Более подробно вопросы по составу биогаза, его сжигание и использовании рассмотрены в других наших материалах, здесь же мы поговорим о методах очистки.
Как правило очистка газов при сжигании ТБО проходит в три этапа. На первом этапе биогаз пропускается через систему очистки, состоящую из одного или нескольких влажных скрубберов. Последние являются фильтрующими элементами, в которых нейтрализация вредных примесей происходит при помощи взаимодействия их со специальной очищающей жидкостью. В нашем примере это будет водяной раствор щелочи NaOH, которая свяжет большую часть ненужных нам примесей следующим образом:
| CO2 + H2O | - | H2CO3 (жидкость) |
| H2CO3 + NaOH | - | NaHCO3 + H2O |
| H2S + NaOH | - | NaHS + H2O |
| H2CO3 + H2S + 2NaOH | - | NaHCO3 + NaHS + 2H2O |
После химического взаимодействия очищенный газ отправляется дальше, а вредные жидкости утилизируются отдельно. Количество скрубберов, подбирается в зависимости от количества проходящего через них биогаза, таким образом, чтобы уменьшить количество сероводорода в биогазе на 90%. Последний вреден и сам по себе, но не менее вредны и продукты его сгорания, оксиды серы [H2S + 1,5 O2 - SO2 + H2O]. На втором этапе биогаз проходит через систему охлаждения, состоящую из теплообменника, в одном из контуров которого проходит газ, а во втором охлаждающий теплоноситель. Этот этап позволяет удалить из газа водяной пар, сконденсировав его и отведя в специальный бак. Третий этап, это прохождение газа через один или несколько фильтров с активированным углем. Здесь мы окончательно избавляемся от сероводорода. В качестве примера поясним, что типовой блок из 6-ти типовых угольных фильтров производства фирмы Conveco (Конвеко) снижает содержание оставшегося в газе сероводорода примерно в 50 раз. Размеры фильтров и их количество подбираются потребителем в зависимости от объема очищаемого газа. Очищенный таким образом газ уже состоит по большей части из одного метана и может быть использован в качестве топлива.
”HT" Установка для добычи и утилизации биогаза
Установка постоянного горения свалочного биогаза
Коллектор для регулирования потока биогаза
«C» Установка для извлечения и сжигания свалочного газа
Электрические и пневматические насосы
Трубы, контактные датчики биогаза и стока с разрезными головками
Теперь поговорим непосредственно о конструкции систем очистки. Начнем со скруббера (смотри рисунок 1). Конструкция скруббера достаточно сложна, это не просто металлическая конструкция, в нее уже входит система управления, а активное вещество (гидроксид натрия) не только присутствует в системе, но и постоянно обновляется по мере использования. Вся установка контролируется с панели управления (поз.1), которая помимо всего прочего контролирует дозирующий насос (поз.2) в системе подаче щелочи. Необходимость добавление новой порции очищающей жидкости определяется при помощи показателей ph зонда (находится внутри корпуса и на рисунке не показан). Постоянную циркуляцию щелочи внутри системы обеспечивает циркуляционный насос (поз.3). Основанием конструкции является основной резервуар для раствора щелочи (поз.4). На нем установлены предварительный смеситель (поз.5) и башни (поз.6) сложная, пористая структура внутри которых обеспечивает максимальный контакт между очищающим раствором и газом. Именно в башнях щелочь разбрызгивается сверху, а газ заходит снизу, и проходя навстречу друг другу по сложному лабиринту вещества взаимодействуют между собой. Все элементы установки закреплены на единой раме, которая в свою очередь закрепляется на площадке, где находится установка очистки и сжигания биогаза.
Рисунок 1 - скруббер
Секция охлаждения биогаза состоит из полностью автоматического чиллера с воздушным охлаждением и теплообменника, вода / биогаз. Эти два агрегата соединены гидравлическим контуром, содержащим охлажденную воду + раствор гликоли. Вся система так же, как и скруббер, закреплена к площадке-основанию установки.
Угольный фильтр (рисунок 2) представляет собой простую конструкцию из цилиндрического корпуса заполненного фильтрующей массой, в который снизу подходит ввод биогаза (поз.1), а выход уже очищенного газа производится через патрубок (поз.2) сверху конструкции. Здесь же на верхнем торце фильтра находится люк загрузки фильтрующего вещества (поз.3), которое после отработки выгружается через нижний люк (поз.4). Как правило для в качестве фильтрующего вещества используется активированный уголь с величиной гранул около 3-х мм. Цилиндр смонтирован на специальной раме, которая в свою очередь крепиться к площадке, на которой установлена система очистки.
Рисунок 2 – угольный фильтр
