Получение биогаза на полигонах твердых бытовых отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

СамГАСИ

Получение биогаза на полигонах твердых бытовых отходов

Маматкулов Д.Д., Рахматов А.С., Юлдашев И.Б.

Самарканд, Узбекистан

Абстракт

Исследование посвящено вопросам получения биогаза не полигонах твердых бытовых отходов; возможности и перспективы получения попутного («болотного») газа с полигонов захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) и станций аэрации очистки сточных вод. С применением новых технологических процессов получение топливно-энергетических ресурсов из городских отходов, основанные на газификации и пиролизе. Эти технологии считаются более прогрессивными по сравнению с технологиями сжигания, поскольку менее ущербны для окружающей среды и позволяют перерабатывать широкую номенклатуру твердых бытовых отходов.

Ключевые слова: альтернативное топливо, энергосбережение при очистке сточных вод, биогаз, окружающая среда, твердые бытовые отходы.

Abstract

OBTAINING BIOGAS ON SOLID WASTE DISPOSALS

Mamatkulov D. D., Rakhmatov A. S., Uldashev І. В.

SamSACEI, Samarqand, Uzbekistan

The study is devoted to problems of biogas production at non-solid waste landfills; opportunities and prospects of getting a passing (“Swamp”) gas from landfills for solid household waste (MSW) and wastewater treatment aeration stations. Using new technological processes of obtaining fuel and energy resources from municipal waste based on gasification and pyrolysis. These technologies are considered more progressive in comparison with incineration technologies, since they are less harmful to the environment and allow to process a wide range of municipal solid waste.

Key words: alternative fuel, energy saving in wastewater treatment, biogas, environment, municipal solid waste.

Введение

Страны Европы в настоящее время прекращают прием несортированных бытовых отходов на полигонное. Это объясняется тем, что при полигонном захоронении твердых бытовых отходов (ТБО) происходит биохимическая ферментация с выделением в атмосферу биогаза. Биогаз, состоящий преимущественно из метана (30-50 %) и углекислого газа (70-50%) является взрывоопасным и одним из факторов, вызывающих «парниковый эффект».

Таким образом, биогаз, получаемый при биохимической ферментации органосодержащих отходов, может быть использован как альтернативное возобновляемое топливо. Сегодня существует разнообразное оборудование и технологии для производства и использования этого топлива.

Предмет исследования. Рассмотрев более детально вопрос газообразовании в местах захоронения ТБО можно утверждать, что в среднем газогенерация в свалочном теле заканчивается в течении 30-50 лет, при этом удельный выход газа составляет 120-200 куб.м на тонну ТБО.

Исследования по газообразованию, проводимые в России позволили сделать вывод, что наиболее интенсивно процесс протекает в первые 5 лет. За которые выделяется около 50 % полного запаса свалочного газа.

В последнее время с необходимостью экономии углеводородных топлив интерес к газификации возрос. Особенно перспективно применение газификации для получения топлива из городских, промышленных, сельскохозяйственных, древесных отходов.

Микрокомпонентами свалочного газа являются метан (СН4)и диоксид углерода (СО2). Биогаз - свалочный газ горюч, его средняя калорийность составляет примерно 5500 ккал/мз. При этом из 1 тонны биомассы при влажности 5-10% может быть получено 250-600 куб.м, биогаза.

Получаемый топливный газ часто содержал значительные количества твердых частиц и поэтому непосредственно мог быть использован в котельных, обжигательных печах и в других топках, после охлаждения, очистки и сушки - в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания.

Разновидность процесса термической переработки городских отходов определяется технологической схемой и аппаратурным оформлением (вертикальный и горизонтальный реактор, плотный или кипящий слой, внешний или внутренний обогрев, особенности подачи теплоносителя, движущиеся или вращающийся слой и другие).

Одной из известных технологий получения энергоресурсов из городских отходов является ANDCOTORRAX. Согласно этой технологии городские отходы перерабатываются без предварительной сортировки и измельчения. При этом органические компоненты городских отходов термически разлагаются с образованием горючих летучих соединений и углистого вещества. Негорючие компоненты плавятся с образованием стекловидного шлака, стекающего в виде расплава при температуре 1200 градусов Цельсии и выше.

Для экстракции свалочного газа на полигонах обычно используют следующую схему сбора и отвода газа: сеть вертикальных газодренажных скважин соединяют линиями газопроводов, в которых компрессорная установка создает разряжение, необходимое для 1 транспортировки газа до места использования. Установки по сбору и утилизации монтируются на специальной подготовительной площадке за пределами свалочного тела.

Каждая скважина осуществляет дренаж конкретного блока ТБО, условно имеющего форму цилиндра. Устойчивость работы скважины может быть обеспечена, если ее дебит не превышает объема вновь образующегося газа. Сооружение газодренажной системы может осуществляться как целиком на всей территории полигона ТБО после окончания его эксплуатации, так и на отдельных участках полигона в соответствии с очередностью их загрузки. Опыт эксплуатации подобных свалок показал. Что для добычи биогаза пригодны свалочные тела мощностью пласта не менее 10 м.

Для добычи биогаза на полигонах ТБО применяют вертикальные скважины. Обычно они располагаются равномерно по территории свалочного тела с шагом 50-100м между соседними I скважинами. Их диаметр колеблется в интервале 200-600 мм, а глубина определяется мощностью свалочного тела и может составлять несколько десятков метров.

Для проходки скважин используется буровое оборудование и специализированная техника. газ сточный пиролиз

Инженерное обустройство скважины проводится в несколько этапов. Первоначально в скважину опускается перфорированная стальная или пластиковая труба, заглушённая снизу и снабженная фланцевым соединением в приустьевой части. Затем в межтрубное пространство засыпается пористый материал (например, гравий) с послойным уплотнением до глубины 3-4 м от устья скважины. На последнем этапе сооружается глиняный замок мощностью 3-4 м для предотвращения попадания в скважину атмосферного воздуха.

После завершения строительства скважины приступают к установке ее оголовка, представляющего собой металлический цилиндр, снабженный газонапорной арматурой для регулирования дебита скважины и контроля состава газа, а также патрубком для присоединения скважины к газопроводу.

На оголовок скважины устанавливается металлический или пластмассовый короб для предотвращения несанкционированного доступа к скважине.

Температура биогаза в толще отходов может достигать 40-50 °С, а содержание влаги - 5-7 %. После экстракции биогаза из свалочного тепла и его поступления в транспортные газопроводы происходит резкое снижение температуры, что приводит к образованию конденсата, который в дальнейшем будет затруднять отвод газа.

На первом этапе проектирования газопроводов производится их гидравлический расчет в целях выбора оптимального диаметра труб на различных участках. При выборе материала труб для газопроводов рассматривается обычно два варианта: стальные или пластиковые.

В связи с повышенной агрессивностью среды свалочной толщи газопровод должен быть изолирован защитным покрытием усиленного типа в соответствии с действующими техническими нормативами: битумно-полимерными, битумноминеральными, полимерными (ГОСТ 15836-79). Газопровод прокладывается в траншеях, заглубленных с учетом глубины промерзания в зимнее время в рассматриваемом случае.

При прокладке линий газопровода в целях предотвращения скопления конденсата необходимо предусмотреть уклоны, а также установить конденсатоотводчики. обеспечивающие удаление влаги из системы.

Для регулирования работы газопровода используется запорная арматура из материалов, коррозионностойких к биогазу - краны, задвижки, заслонки. Запорная арматура должна обеспечивать надежность, оперативность и безопасность при управлении работой газопровода с минимальными гидравлическими потерями.

По системам трубопроводов биогаз поступает в пункт сбора. Газосборный пункт предназначен для принудительного извлечения биогаза из свалочной толщи. Для этого с помощью специального электровентилятора в системе газопроводов создается небольшое разряжение (около 1 ООМбар). В мировой практике известны следующие способы утилизации биогаза, образующегося на свалках и полигонах:

• факельное сжигание, обеспечивающее устранение неприятных запахов и снижение пожароопасности на территории полигона ТБО, при этом энергетический потенциал биогаза не используется в хозяйственных целях;

• прямое сжигание биогаза для производства дешевой энергии:

• использование биогаза в качестве топлива для газовых двигателей в целях получения электроэнергии и тепла;

• использование биогаза в качестве топлива для газовых турбин в целях получения электрической и тепловой энергии;

• доведение содержания метана в биогазе до 94-95 % с последующим его использованием в газовых сетях общего назначения.

Выводы

Целесообразность применения того или иного способа утилизации биогаза зависит от конкретных условий хозяйственной деятельности на полигоне ТБО и определяется наличием платежеспособности потребителей энергоносителей, полученных на основе использования биогаза. В большинстве развитых стран этот процесс стимулируется государством с помощью специальных законов.

Библиографические ссылки на источники

1. Основы энергосбережения водоподающих систем в жилищно-коммунальном хозяйстве / Головных И. М., Толстой М. Ю., Хан В. В.и др.: Учебное пособие. Под обшей редакцией Головных И. М. - М.: Издательство Ассоциация строительных вузов, 2005.-96 с.

2. Лезнов Б.С. Оптимизация работы СПРВО, или алгоритм эффективности. Энергосбережение и автоматизация систем подачи, распределения и отведения воды. Ж. Е. Boflamagazine, №,3 2007 с. 32-37.

3. Блинов А.А., Иванов В.М., Родивилина Т.Ю. Повышение энергосбережения и экологической безопасности канализационных очистных сооружений г. Барнаула за счет создания установки микрогэс и станции УФ-обеззараживания. Проекты развития инфраструктуры города. Вып.7. Технологии развития городского водохозяйственного комплекса. -- Сб. научных трудов. - М: Прима-Пресс Экспо. 2007. С. 165-167.

Размещено на Allbest.ru