Load More Search Results

Generic filters
Exact matches only

Biogaz

Home → Gas Engine Applications → Biogaz

Biogazul se formează în urma descompunerii anaerobe a materiei organice degradabile. Biogazul poate fi utilizat ca si combustibil intr-un motor de cogenerare care produce energie electrica si caldura , fie poate fi purificat si tratat pentru producerea biometanului; Clarke Energy este distribuitor al motoarelor pe gaz Jenbacher proiectate pentru o funcționare robustă cu gaze dificile, cum ar fi biogazul, gazele de depozit  sau gazele de canalizare. De asemenea, Clarke Energy este distribuitor al instalațiilor de tratare a biogazului.

 

 

Ce este biogazul?

Biogazul este un gaz regenerabil produs de microorganisme anaerobe. Acești microbi se hrănesc cu carbohidrați și grăsimi, producând deșeuri metabolice, cum ar fi metanul și dioxidul de carbon. Gazul rezultat își poate găsi utilizare ca sursă de energie durabilă.

Biogazul este un combustibil regenerabil, deoarece este obținut din materii organice create de plantele din sezoanele recente de creștere în combinație cu carbonul din atmosferă și face parte din ciclul scurt de absorbție al carbonului.

Avantajele digestiei anaerobe și ale biogazului

  • Producția de energie regenerabilă prin tehnologia de producere a energiei electrice si a căldurii  prin cogenerare.
  • Eliminarea deșeurilor problematice.
  • Alternativă pentru depozitarea deșeurilor la rampele de gunoi.
  • Obținerea îngrășământului cu conținut redus de carbon.
  • Evitarea eliberării gazelor de depozit și reducerea emisiilor de carbon.


Formarea biogazului

Biogas formation diagram showing hydrolysis, acetogenesis, acidogenesis and methanogenesis

Formarea biogazului poartă numele și de biometanatie . Gazele obținute prin procese biologice sunt produsele metabolice a două grupe de microorganisme numite bacterii și arhee. Aceste microorganisme se hrănesc cu carbohidrați, grăsimi și proteine, apoi, printr-o serie complexă de reacții, inclusiv hidroliză, acetogeneză, acidogeneză și metanogeneză, produc biogaz constând în principal din dioxid de carbon și metan.

Simulare 3D a unei instalații de digestie anaerobă / biogaz

 

Compoziția biogazului

Biogazul constă în principal din metan (sursa de energie din combustibil) și dioxid de carbon. De asemenea, acesta mai conține și cantități mici de azot sau hidrogen. Printre contaminanții din biogaz se numără sulful sau siloxanii, dar aceștia depind de materia primă introdusă în bazinul de fermentare.

Procentele relative de metan și dioxid de carbon din biogaz sunt influențate de o serie de factori, printre care:

  • Raportul de carbohidrați, proteine și grăsimi din materia primă.
  • Coeficientul de diluare din bazinul de fermentare (dioxidul de carbon este absorbit de apă).


Digestia anaerobă

Digestia anaerobă este procesul artificial de hrănire a fermentării anaerobe a deșeurilor și altor materii biodegradabile. Microbii anaerobi pot fi valorificați pentru tratarea deșeurilor problematice și pentru producerea îngrășămintelor utilizate ca alternativă la îngrășămintele chimice cu emisii ridicate de carbon. Totodată, este procesul în urma căruia rezultă producția de biogaz, utilizat pentru obținerea energiei regenerabile cu ajutorul sistemelor de cogenerare pe biogaz.

A pie chart showing the typical composition of biogas originating from food wastes

Digestia anaerobă are loc la temperaturi mezofile (35-45˚C) sau termofile (50-60˚C). Ambele tipuri de digestie necesită de obicei surse suplimentare de căldură pentru a atinge temperatura optimă. Această căldură este asigurată, de regulă, de o unitate CHP pe biogaz, care funcționează cu biogaz și produce atât electricitate cât și căldură pentru proces.

Frecvent, pentru centralele pe biogaz utilizate pentru epurarea deșeurilor de origine animală, materia primă trebuie tratată la temperaturi ridicate pentru a elimina bacteriile patogene din nămoluri . Aceste sisteme pasteurizează namolul , de regulă la 90°C timp de o oră, distrugând patogenii și producând un îngrășământ curate, de înaltă calitate.

Motoare pe biogaz

Motoarele pe biogaz Jenbacher sunt proiectate special pentru a fi compatibile cu diferite tipuri de biogaz. Aceste motoare pe gaz sunt conectate la un alternator pentru a produce energie electrica  cu un nivel ridicat de eficiență. Producția de energie elctrica de înaltă eficiență  permite utilizatorului final să maximizeze puterea electrica obtinuta  din biogaz și, deci, să optimizeze performanța economică a instalației de digestie anaerobă.

Randamentul electric al motoarelor pe biogaz

Există 4 tipuri de motoare pe gaz Jenbacher cu niveluri de putere și caracteristici de eficiență electrică/termică diferite.

CHP pe biogaz

Gazele obținute prin procese biologice pot fi utilizate pentru alimentarea motoarelor pe biogaz pentru a produce prin cogenerare energie regenerabila sub formă de energie electrica  și căldură. Energia electrica  poate fi utilizată pentru alimentarea echipamentelor asociate sau exportată/vanduta în rețeaua națională.

Căldura cu valoare redusă din circuitele de răcire ale motoarelor pe gaz, este disponibilă de obicei ca apă calda  pe circuite tur/retur la temperaturi de 70/90°C. Pentru instalatiile  cu digestie anaerobă care folosesc motoare de cogenerare CHP, există două tipuri de căldură:

  • Căldură cu valoare mare, sub forma gazelor de evacuare de la motor (de obicei ~450°C)

Căldura cu valoare mică este utilizată de regulă pentru încălzirea digestoarelor  de fermentare la temperatura optimă pentru sistemul biologic. Bazinele de fermentare anaerobă/digestoarele cu bacterii mezofile au o temperatură uzuală de funcționare cuprinsă între 35-40°C. Bazinele de fermentare anaerobă/digestoarele cu bacterii termofile funcționează la temperaturi mai mari, respectiv între 49-60°C și, prin urmare, au un nevoie de o cantitate  de căldură mai mare.

Puteți afla mai multe despre eficiența tehnologiei CHP pe biogaz aici.

Căldura generată de gazele de evacuare cu temperatură ridicată pot fi utilizate direct într-un uscător sau intr-un cazan recuperator de căldură  . Alternativ, aceasta poate fi transformata  în apă fierbinte cu ajutorul unui schimbător de căldură tubular pentru gaze arse pentru a suplimenta căldura recuperata de la sistemele de răcire ale motorului.

Cazanele recuperatoare de căldură produc abur la 8-15bari. Uscătoarele pot fi utile pentru reducerea conținutului de umiditate al digestatului din bazinele de fermentare, contribuind astfel la scăderea costurilor de transport.

În cazul în care legislația locală prevede distrugerea agentilor patogeni din digestat (cum ar fi Regulamentul european privind subprodusele de origine animală) este necesară tratarea termică a deșeurilor prin pasteurizare sau sterilizare. Aici, surplusul de căldură de la motoarele pe gaz poate fi utilizat în unitatea de pasteurizare.

Căldura de la motorul CHP poate fi utilizată și la alimentarea unui răcitor cu absorbție pentru obținerea unei surse de răcire, convertind sistemul într-o instalație de trigenerare.


Debitul minim

Debitul minim de gaz pentru funcționarea celui mai mic motor pe biogaz de la Jenbacher la sarcină maximă (J208 @249kWe) este de 127Nm3/oră la o concentrație de metan de 50%.

Aplicații

Diferitele sectoare care folosesc tehnologia cu digestie anaerobă prezintă caracteristici variate.

Premise pentru utilizarea biogazului în sectorul tehnologiei

Diferitele sectoare de utilizare a biogazului au caracteristici economice distincte. Acestea sunt prezentate pe scurt în tabelul de mai jos.

Potențiali contaminanți

Gazele obținute prin procese biologice pot include contaminanți sau impurități, printre care se numără și apa, hidrogenul sulfurat și siloxanii. Vă invităm să discutați despre exigențele dvs. privind calitatea gazului cu reprezentanții locali Clarke Energy. Vă putem oferi îndrumări specifice privind calitatea gazului combustibil în documentația cu instrucțiuni tehnice.

Apa

Gazele biologice conțin vapori de apă datorită naturii materiei prime care produce gazul. Cantitatea de apă este legată de temperatura gazului biologic și de metodele de producere. Peste anumite limite, conținutul de umiditate al biogazului poate îngreuna combustia motoarelor pe gaz.

Apa poate fi eliminată din gaz astfel:


Hidrogenul sulfurat

Hidrogenul sulfurat (H2S) este obținut ca produs secundar al procesului de fermentare anaerobă a materiilor prime cu conținut ridicat de sulf, cum ar fi amino-acizii și proteinele. În timpul arderii în motorul pe gaz, hidrogenul sulfurat poate condensa cu apa formând acidul sulfuric. Acidul sulfuric este coroziv pentru elementele motorului pe gaz și trebuie limitat pentru a preveni efectele adverse asupra motorului CHP.

Printre procedeele  de eliminare ale hidrogenului sulfurat se numără:

  • Filtrele cu carbon activ.
  • Dozarea unui nivel mic de oxigen în spațiul liber al bazinului de fermentare (de regulă <1%).
  • Turnuri exterioare de epurare biologica a gazelor.
  • Dozarea clorurii ferice în bazinul de fermentare.


Siloxani

În unele cazuri, biogazul poate conține siloxani. Siloxanii sunt formați prin descompunerea anaerobă a materialelor care se regăsesc de obicei în săpunuri și detergenți. În timpul combustiei gazului cu conținut de siloxani, se eliberează silicon care se poate combina cu oxigenul liber sau alte elemente din gazul de combustie. Astfel, se formează depozite care conțin în cea mai mare parte bioxid de siliciu (SiO2) sau silicați (SixOy). Aceste depozite de minerale albe se acumulează și trebuie eliminate prin mijloace chimice sau mecanice.

Siloxanii ridică probleme frecvente pentru centralele pe gaze de depozit sau de canalizare, datorită contaminării asociate cu deșeurile organice.

La centralele pe biogaz din deșeuri agricole sau biodegradabile separate la sursă, problemele legate de siloxani sunt mai rar întâlnite.

Legături externe

Aveți alte întrebări?

Dacă aveți întrebări tehnice care necesită răspuns, putem să organizăm o întrevedere cu un consultant în vânzări sau să programăm un studiu de fezabilitate.

Contactați-ne