Биогаз на основе возобновляемого сырья
Описание отдельных установок
Биогазовая установка 05 (изображение 2-1) расположена на свинооткормочном предприятии в Бранденбурге с 2750 откормочными местами. Площадь сельскохозяйственных угодий составляет 1860 га пахотных земель и 249 га кормовых угодий. Из них 110 га используются для засева субстрата, который используется в биогазовой установке.
Одноступенчатая установка (производитель: WELtec Bio Power GmbH) была введена в эксплуатацию в декабре 2004 г. и состоит из вертикально расположенной емкости из нержавеющей стали (рабочий объем 903 м3). Предприятие уже имело два открытых резервуара для хранения навозной жижи (каждый объемом 2070 м3), выполненных в виде прямоугольных баков из железобетона, которые теперь используются для хранения остатков переброженной массы (изображение 2-2).
Смесь субстрата состоит из свиного навоза (73,0 %), куку-
|
|
Изображение 2-І: БГУ 05; слева расположен контейнер с системой управления и насосной станцией рузного силоса (11,8 %), силоса из початков и стеблей кукурузы (9,1 %), а также ржаного шрота (6,1 %) (таблица 2-1). Все твердые компоненты взвешиваются в дозаторе с полезным объемом ок. 10 м3 (производитель: Awila). Сыпучий материал поступает через две расположенные в продольном направлении резервуа-
ра дробилки в смонтированный также в продольном направлении и по горизонтали шнек. Смесь субстрата подается в ферментер по наклонному шнековому транспортеру и уплотнительному шнеку шесть раз в день. Свиной навоз закачивается в ферментер два раза в день из емкости для навозной жижи с помощью погружного центробежного электронасоса (производитель: Stallkamp, 11 кВтэя).
Для перемешивания массы в ферментере используется перемешивающее устройство с удлиненными осями (производитель: Stallkamp, 10 кВтэя), а также перемешивающее устройство с погружным двигателем (производитель: Stallkamp, 11 кВтэя).
Для промежуточного хранения вырабатываемого биогаза в ферментере служит пространство под воздухоопорным двойным пленочным покрытием, которое имеет объем ок. 290 м3. Обессеривание осуществляется биологическим способом путем подачи воздуха в верхней части ферментера. На входе в блочную ТЭЦ для просушки газ проходит через про — тивоточный охладитель (производитель оборудования: Dreyer и Bosse).
Для получения электроэнергии из биогаза используется блочная ТЭЦ мощностью 180 кВтэя с газожидкостным двигателем (производитель: Dreyer и Bosse (Deutz)). В соответствии с законом EEG вырабатываемая электроэнергия подается в общественную электросеть. Получаемое тепло используется для обеспечения технологического процесса в ферментере необходимой тепловой энергией, а часть тепла поступает в сеть централизованного теплоснабжения.
Оценка используемой измерительной техники
На установке смонтированы следующие средства измерительной техники:
определение объема субстрата (весовой датчик для твердых компонентов; магнитно-индуктивный расходомер для навозной жижи)
счетчик выработанной электроэнергии и счетчик рабочего времени
счетчик расхода запального топлива
определение количества газа: турбинный счетчик газа
(производитель: RMG)
определение температуры газа (измерение осуществляется вручную ежемесячно)
газоанализатор (портативный переносной прибор, производитель: Drager): СН4 и H2S теплосчетчик для тепла, вырабатываемого ТЭЦ.
На установке не осуществляется определение расхода электро — и тепловой энергии на собственные нужды. Также не регистрируется использование тепловой энергии хозяйственными строениями.
Эксплуатация установки в период проведения исследований
В период проведения наблюдательных работ в эксплуатации установки были отмечены два случая возникновения неисправностей. Сложности возникали в связи с текущим судебным разбирательством с соответствующей энергоснабжающей организацией об оплате энергии в соответствии с законом EEC из-за высокой доли топлива для предварительного зажигания при пуске установки, а также рядом серьезных сбоев в работе оборудования в период проведения измерений. Непосредственно перед проведением измерений был отмечен четырехдневный сбой в связи с поломкой погружного двигателя перемешивающего устройства в результате короткого замыкания. С 32 по 39 календарную неделю 2006 г. возник простой в результате выхода из строя с удлиненными осями в связи с поломкой вала. Для устранения неисправности необходимо было произвести полную разгрузку ферментера. В ходе 42 календарной недели 2006 г. была произведена замена двигателя блочной ТЭЦ, так как дефект топливного насоса вызвал проникновение топлива в моторное масло. В связи с недостаточным смазочным действием возникло повреждение кулачкового вала.
Важной проблемой представляется отсутствие дополнительной поверхности для колонизации серных бактерий в ферментере. Производитель предусматривает для этого поддержание небольшой плавающей корки, а это, в свою очередь, не всегда может быть обеспечено эксплуатирующим предприятием. Неоднократно возникали проблемы в связи с пенообразованием в ферментере, что приводило к тому, что достаточное обессеривание не могло быть обеспечено. При среднем показателе содержания сероводорода 262 ппм (таблица 2-1) были отмечены максимальные значения более 740 ппм.
В течение первых недель проведения измерений загрузка субстрата осуществлялась равномерно, объем загрузки составлял ок. 125 т сырой массы в неделю (изображение 2-3). Высокая доля использования субстрата на момент начала исследования была обусловлена повторным заполнением ферментера свиным навозом, уровень наполнения которого необходимо было снизить в связи с ремонтом погружного двигателя перемешивающего устройства. Выход из строя перемешивающего устройства с удлиненными осями в результате поломки вала в ходе 32 календарной недели 2006 г. привел к разгрузке ферментера на 39 календарной неделе 2006 г., об этом отчетливо свидетельствуют показания снижения подачи субстрата. С 01 по 03 календарную неделю 2007 г. каждодневная подача свежего навоза не была обеспечена в связи с реконструкцией резервуаров для навозной жижи.
Эксплуатация установки осуществлялась с нагрузкой 3,8 кг оСВ/(м3 рабочего объема в день) при максимальной нагрузке до
4,5 кг оСВ/(м3 рабочего объема в день) (таблица 2-1, изображение 2-4). С 30 по 52 календарную неделю 2006 г. неоднократно возникало — и частично довольно сильное — пенообразование, что приводило к снижению увеличенной до того момента времени нагрузки. Снижение подачи свиного навоза с 01 по 03
|
|
|
|
Изображение 2-3: Временная характеристика изменения состава и объема загруженного субстрата
Изображение 2-4: Временная, характеристика изменения общего времени гидравлического отстаивания, нагрузки по оСВ и выработки метана
|
|
Биогазовая установка 05 |
|||||
|
Общие данные: |
Проектировщик/производигель: WELtec BioPower GmbH Ввод в эксплуатацию: 12/04 |
||||
|
Сельскохозяйственное предприятие: |
|||||
|
Площадь пахотных земель: |
1860 га Отрасль животноводства: свиноводство |
||||
|
Установка находится в ведении |
Площадь кормовых угодий: |
249 га Кол-во голов скота: 2750 |
|||
|
одного предприятия |
Площадь для выращивания возобновляемого |
110га |
|||
|
сырья для БГУ: |
|||||
|
Общая площадь внесения удобрений: |
2109 га |
||||
|
Биогазовая установка / оборот субстрата: |
Установка влажной ферментации |
Состав субстрата: |
|||
|
1 ступень |
|||||
|
Объем реактора |
И |
1049 |
Оборот: 7358 т/г |
||
|
Рабочий объем |
И |
903 |
|||
|
Соотношение высота / ширина |
[] |
0,31 |
Свиная навозная жижа |
73,0 % СМ |
|
|
вертикальное / горизонтальное расположение |
В |
Кукурузный силос |
11,8% СМ |
||
|
Температура |
[°С] |
39,5 |
Силос из початков и стеблей |
||
|
pH |
[] |
8,1 |
кукурузы |
9,1 %СМ |
|
|
Свежий субстрат |
[т/день] |
20,2 |
Ржаное зерно |
6,1 %СМ |
|
|
Рециркуляция из хранилища остатков |
[т/день] |
0,0 |
|||
|
ферментирующей массы |
|||||
|
brocb субстрат |
[кгоСВ/(м3раб. об. в день)] |
3,8 |
Среднее качество субстрата: |
||
|
в Ко СВ всего |
[кгоСВ/(м3раб. об. в день)] |
3,8 |
|||
|
Время отстаивания |
[Я] |
46 |
СВ 19 % CM NH4-N |
3,0 кг/т |
|
|
Разложение оСВ |
[%] |
76 |
оСВ 17 % CM N^-N |
5,9 кг/т |
|
|
Выработка СН4 |
[нм3СН4/(м3раб. об. в день)] |
1,18 |
ХПК 240 кг/т Р04-Р |
1,52 кг/т |
|
|
Выработка биогаза |
[нм3ВЄ/(м3раб. об. в день)] |
2,23 |
|||
|
Состав: |
Хранилище остатков ферментирующей массы: |
||||
|
СВ |
[%СМ] |
6,2 |
Количество: 2 |
Емкость хранилища 4140 м3 |
|
|
оСВ |
[%СМ] |
4,7 |
|||
|
nh4-n |
[кг/т] |
4,0 |
Покрытие: |
1 хранилище: без покрытия |
|
|
Мобщ-N |
[кг/т] |
6,1 |
2 хранилище: без покрытия |
||
|
о. •*fr О О- |
[кг/т] |
1,41 |
|||
|
к |
[кг/т] |
3,2 |
Потенциал остаточного газа, протекание процесса на |
||
|
Эквивалент уксусной кислоты |
[г/т] |
1530 |
последней ступени (через 60 дней): |
||
|
FOS/TAC |
[] |
0,18 |
При о 7 С. 5,2 НМ СН4/т0£Л. этка перебродившей массы |
||
|
Увеличение доли NH4: 19,8 % абс. |
При 22 С. 2,6 НМ СН4/тостатка перебродившей массы |
||||
|
Утилизация газа: |
среди, ставка оплаты за передачу энергии в сеть: 17,4 ценгов/кВт. чэл |
Производство газа: |
|||
|
среди, стоимость запального топлива: 44,9 ценгов/л |
|||||
|
Время хранения газа: 3,2 ч |
БТЭЦ 1 |
Качество газа: |
|||
|
Тип двигателя: |
Z |
52,7 об. % СН4 величина 02 |
отсутствует |
||
|
Эл. номинальная мощность: |
[К&У |
180 |
величина С02 отсутствует 262 ppm H2S |
||
|
Тепловая номинальная мощность |
[kBtJ |
185 |
|||
|
Производитель БТЭЦ |
D & В |
Выход газа нм3биогаза |
нм3СН4 |
||
|
Производитель мотора: |
Deutz |
||||
|
Число цилиадров: |
6 |
в 1т субстрата 102 |
54 |
||
|
Паспортное значение H2S: |
[ppm] |
200 |
в 1т оСВ 593 |
313 |
|
|
Эл. мощность: |
[кВгзп1 |
160 |
в 1тХПК 426 |
225 |
|
|
Доля запального топлива: |
[%] |
11 |
|||
|
Расход запального топлива: |
[л/день] |
116 |
Выработка электроэнергии: |
||
|
Коэффициент выработки злектрознергаи: |
[кВг. Чзл/нм^иогаза] |
1,6 |
|||
|
Электрический КПД*: |
[%] |
31,2 |
3679 кВтч/день |
||
|
Коэффициент использования мощности |
187 кВт. ч/т субстрата |
||||
|
по выработке электроэнергии: |
[%] |
85 |
|||
|
Годовое число часов работы |
[ч/г] |
8278 |
Затраты труда: |
||
|
Теор. число часов работы на полную мощность |
[ч/г] |
7440 |
|||
|
рутинные работы |
13,3ч/неделю |
||||
|
‘без определения по DIN 6280 |
Устранение неисправностей: |
4,0 ч/неделю |
|||
|
Электроэнергия на |
Утилизация тепла: |
||||
|
собственные нужды |
учет тепловой энергии на собственные нужды не ведется Внешние потребители |
||||
|
учет электроэнергии на собст |
Потребление тепла 5737 кБг. ч/неделю |
||||
|
венные нужды не ведется |
Тепловая мощность 34,2 кВттм |
||||
|
Теор. козф. исп. мощности 18,5% |
|
БГУ05 — 903 м3раб. об |
180 кВт ЭЛ |
|
|
Капиталовложения: |
||
|
Общие капиталовложения: это соответствует 639 €/м3раб. об 3.206 €/кВт. л Субсидии 29 % от суммы капиталовлож. Собственный капитал 27 % от суммы капиталовлож. Заемный капитал 44 % от суммы капиталовлож. |
577.108 € 169.636 € 155.700 € 251.772 € |
|
|
Ежегодная производительность в стоимостном выражении: Доход от сбыта электроэнергии (86,6 %) Ставка оплаты переданной в сеть электроэнергии: 17,4 центов/кВт/чзд Доход от сбыта тепловой энергии (2,3 %) Экономия теплоносителей (0,0 %) Продажа остатков брожения (0,0 %) Значение ценности удобрений (11,2 %) |
230.456 С/г 6.000 €/г 29.752 €/г |
|
|
Итого: |
266.207 С/г |
|
|
Ежегодные затраты: |
||
|
Расходы го содержанию установки (19,1 %} Амортизация (63,5 %) Договоры на техническое обслуживание (4,9 %) Ремонт: Запасные части (15,7 %) |
50.907 С/г 32.318 С/г 2.500 С/г 8.000 С/г |
|
|
Проценты по капиталовложениям в установку (15,9 %) |
8.088 С/г |
|
|
Расходы го содержанию и эксплуатации зданий и земельных участков (6,0 %} Амортизация (60,3 %) |
16.001 С/г 9.645 С/г |
|
|
Проценты по капиталовложениям в здания (39,7 %) |
6.355 С/г |
|
|
Расходы го содержанию машин и оборудования (1,0 %) |
2.550 С/г |
|
|
Обслуживание машин и оборудования (100,0 %) |
2.550 С/г |
|
|
Производственные затраты (17,7 %} Страхование (11,8%) Потребность в электроэнергии на собственные нужды (12,3%) Расходы на пусковое топливо (40,0 %) Расходный материал (3,6 %) Персонал (привлеченный) (30,0 %) Персонал (собственный) (0,0 %) Расходы на аналитические исследования (2,2 %) |
13,7 центов/кВт/чзд |
47.258 С/г 5.600 С/г 5.800 С/г ‘4 18.908 С/г 1.700 С/г 14.200 С/г 1.050 С/г |
|
Прямые расходы (48,5 %} Затраты на возобновляемое сырье (78,8 %) Ржаной шрот Кукурузный силос Силос из початков и стеблей кукурузы |
102 €/т 36 €/т 36 €/т |
149.776 С/г 46.308 С/г 31.464 С/г 23.976 С/г |
|
Расходы на прочие виды субстрата (4,5 %) Вещества, способствующие брожению (0,0 %) Вода (0,0%) Расходы на внесение удобрений (16,0 %) Проценты по оборотным средствам (расчетная процентная ставка 1,5 %) (0,7 %) |
5.840 С/г 20.646 С/г 962 С/г |
|
|
Взносы и платежи Прочее |
700 С/г 19.880 С/г |
|
|
Общие затраты Выращивание возобновляемого сырья: 38 % Амортизация: 16 % |
266.491 С/г |
|
|
Издержки на производство электроэнергии 20,1 центов/кВт. ч |
||
|
Баланс: Доход без прямых издержек 152 €/м3раб. об Амортизация |
761 С/кВт._л |
137.011 С/г 13,8 г |
|
Расчетный отраслевой результат хозяйственной деятельности 0 €/м3ра6. об |
-2 С/кВт._л |
-284 С/г |
|
*1 расходы на субстрат рассчитаны (2-ой период программы) *2 расходы на содержание персонала согласно данным в производственном журнале *3 данные эксплуатирующей организации ввиду отсутствия данных по ставкам оплаты передаваемой электроэнергии |
календарную неделю 2007 г. привело к кратковременному увеличению расчетного времени отстаивания до макс. 90 дней. Среднее время отстаивания в процессе эксплуатации установки составляло 46 дней.
В связи с описанными выше сбоями в эксплуатации оборудования блочная ТЭЦ работала в рассматриваемый период всего на 85 % от установленной мощности по производству электроэнергии (таблица 2-1). Если перед сбоем устройства для перемешивания и выходом двигателя из строя коэффициент использования мощности блочной ТЭЦ был в среднем очень высоким и составлял 96 %, то после неполадок коэффициент составлял всего ок. 84% с сильными колебаниями (изображение 2- 5).
Использование тепловой энергии в летний период года было незначительным, тогда как в зимний период можно было использовать ок. 30% от теоретического потенциала выработки тепловой энергии. Таким образом, теоретический коэффициент использования мощности для выработки тепловой энергии в период проведения измерений составлял 18,5 % (таблица 2-1).
Прежде всего, в летний период года использование мощности по выработке тепловой энергии является неудовлетворительным. Однако следует обратить внимание на тот факт, что здесь не учтено использование тепла в хозяйственных постройках предприятия, что привело бы к увеличению теплопроизводи — тельности установки. По сравнению с другими биогазовыми установками оборот субстрата, рассчитанный по величине удельной выработки электроэнергии составляет 950 кВт. ч/тоСВ, и на
ходится, таким образом, скорее в диапазоне низких значений.
Анализ экономической эффективности установки (таблица 2-2) указывает на негативный результат хозяйственной деятельности за 2006 год, что помимо прочего является следствием недостаточного использования мощности по выработке электроэнергии в связи с описанными выше сбоями в работе оборудования. При исправной и бесперебойной эксплуатации установки представляется возможным достигнуть значительно кушитах показателей. Кроме того, газонепроницаемое покрытие хранилища остатков ферментирующей массы и увеличенное время отстаивания смогли бы привести к увеличению коэффициента использования субстрата.
Биогазовая установка 20
Сельскохозяйственная биогазовая установка БГУ 20 (изображение 2-7) находится в Нижней Саксонии, ее эксплуатацией занимаются два предприятия, имеющие в своем хозяйстве в общей сложности 730 га пахотных земель и 12 га кормовых угодий. Из них 220 га используются для выращивания возобновляемого органического сырья.
Двухступенчатая биогазовая установка (производитель: UTEC GmbH) состоит из вертикально расположенного ферментера (рабочий объем 2000 м3) с железобетонным покрытием и
|
Изображение 2- 7: БГУ 20; производственное здание, позади него расположен ферментер, рядом — бак для дображивания
газонепроницаемого бака для дображивания (рабочий объем 1000 м3) с пленочным покрытием, а также хранилища для остатков ферментирующей массы (4950 м3) и цистерны для дождевой и фильтрационной воды (рабочий объем 100 м3) (изображение 2- 6). Все емкости выполнены из железобетона. Данная биогазовая установка была введена в эксплуатацию в ноябре 2005 г.
Органическое сырье (ср. данные в таблице 2-3) подается 20 раз в день через устройство для загрузки твердых компонентов со смонтированным весовым датчиком (производитель: Schauer), обладающее вместимостью ок. 50 м3, по горизонтально расположенному шнеку и с проходом через устройство для прессования непосредственно в ферментер. Бункер для хранения субстрата имеет подвижный пол, который способствует перемещению материала вперед, к транспортировочному шнеку. Шнек подает материал к нагнетающем)’ поршню, который прессует массу и загружает в ферментер.
После установленного времени отстаивания сбраживаемая масса поступает через перепускное устройство в бак для дображивания (2 фаза). С помощью естественного перелива бак второй фазы также связан с хранилищем остатков ферментирующей массы, где переброженная масса храниться до разгрузки. Также можно использовать сбраживаемую массу в качестве ре — циркулята и содержание цистерны перекачивать в любую емкость с помощью роторного насоса (производитель: Vogelsang,
4 кВтэя)’
Для перемешивания сбраживаемой массы на дне емкости 1 фазы смонтировано центральное устройство для перемешивания (производитель: Stamo, 15 кВтэя). Емкость 2 фазы имеет два устройства для перемешивания с удлиненными осями (производитель: Stamo, 15 кВтэя). Интервалы перемешивания массы в емкости 2 фазы составляют ок. 18 мин/ч. Для перемешивания материала в хранилище остатков ферментирующей массы применяются два устройства для перемешивания с погружными двигателями (производитель: Becker; 20 кВтэя); перемешивание осуществляется по мере необходимости.
Хранение выработанного биогаза (емкость ок. 240 м3) осуществляется только в емкости 2 фазы под газонепроницаемым пленочным покрытием (из зтиленпропиленового каучука) и установленным поверх него воздухоопорным покрытием из специальной пленки (ПВХ). Полученный биогаз обессеривается биологическим способом путем подачи воздуха в верхней части емкости 2 фазы и поступает на газовый двигатель мощностью 500 кВтэя (производитель: Рго2, двигатель: для выработки электро — и тепловой энергии. В соответствии с законом EEG вырабатываемая электроэнергия подается в общественную электросеть.
Получаемое при выработке электроэнергии тепло используется для обеспечения технологического процесса и направляется для отопления расположенного рядом общественного учреждения.
Оценка используемой измерительной техники
На установке смонтированы следующие средства измерительной техники:
определение объема субстрата (весовой датчик для твердых компонентов; массовый расходомер для навозной жижи и рециркулята)
счетчик выработанной электроэнергии и счетчик рабочего времени
Изображение 2-9: Временная характеристика изменения общего времени гидравлического отстаивания, нагрузки по оСВ (без рециркуляции) и выработки метана
счетчик расхода запального топлива
определение количества газа (производитель: Elster и АВВ)
газоанализатор: СН4, 02 и H2S
теплосчетчик для внешних потребителей теплознертии (общественное учреждение)
счетчик расхода электроэнергии на собственные нужды.
В целом остановка в удовлетворительной степени оснащена приборами и средствами измерительной техники. Только лишь учет расхода тепловой энергии на собственные нужды не осуществляется предприятием.
Эксплуатация установки в период проведения исследований
В качестве сырья для БГУ использовался, прежде всего, кукурузный силос, а в начале периода проведения исследований — навоз КРС и пшеница (злаковый силос с целого растения) (изображение 2-8).
Вплоть до 39 календарной недели 2007 г., за исключением 2 календарной недели 2008 г., использовался только кукурузный силос. Хотя данная БГУ была введена в эксплуатацию еще в ноябре 2005 года, непосредственно в ходе первых недель исследования были установлены высокие показатели FOS/TAC, превышающие 1,0 в первой фазе выработки биогаза, что указывало на повышенную кислотность. Поэтому вплоть до 32 календарной недели 2007 г. наблюдалось постоянное снижение объемов загрузки сырья. Для поддержки имеющейся биологической
|
|
Биогазовая установка 20 |
|||||
|
Общие данные: |
Проектировщик/производитель: UTEC GmbH |
Ввод в эксплуатацию: 09/05 |
|||
|
Сельскохозя йственное предп риятие: |
|||||
|
Площадь пахотных земель: |
730 га П ред приятие зан и ма ется исключител ьно возделыва ни ем зе- |
||||
|
мель, сельскохозяйственные животные отсутствуют |
|||||
|
Установка совместного пользования |
Площадь кормовых угодий: |
12 га |
|||
|
двумя предприятиями |
Площадь для выращивания возобновляемого |
||||
|
сырья для БГУ: |
220 га |
||||
|
Общая площадь внесения удобрений: |
742 га |
||||
|
Биогазовая установка / оборот субстрата: |
Установка влажной ферментации |
Состав субстрата: |
|||
|
1 ступень |
2 ступень |
Всего |
|||
|
Объем реактора [м3] |
2150 |
1075 |
3225 |
Оборот: 8419 т/г |
|
|
Рабочий объем [м3] |
2000 |
1000 |
3000 |
||
|
Высота /ширина |
Кукурузный силос 93,7 % СМ |
||||
|
вертикальное / горизонтальное расположение |
в |
в |
Пшеница (злаковый силос |
||
|
Температура [°С] |
39,2 |
38,1 |
с целого растения) 2,9 % СМ |
||
|
рн [] |
7,3 |
7,7 |
Навозная жижа КРС 3,4 % СМ |
||
|
Свежий субстрат [т/день] |
23,1 |
23,1 |
|||
|
Рециркуляция в 1 ступень из |
[т/день] |
25,7 |
|||
|
Перелив в [т/день] |
44,7 |
||||
|
BRoCB субстрат [кгоСВ/(м3раб. об. в день)] |
3,2 |
0,0 |
2,2 |
Среднее качество субстрата: |
|
|
brocb всего [кгоСВ/(м3раб. об. в день)] |
3,9 |
2,8 |
|||
|
Время отстаивания [д] |
42 |
23 |
146* |
СВ 29% CM NH4-N 0,7 кг/т |
|
|
Разложение оСВ [%] |
62 |
14 |
83 |
оСВ 27% CM N^-N 4,7 кг/т |
|
|
Выработка СН4 [нм3СН4/(м3раб. об. вдень)] |
0,93 |
0,64 |
0,83 |
ХПК 407 кг/т Р04-Р 0,71 кг/т |
|
|
Выработка биогаза [нм3ВЄ/(м3раб. об. в день)] |
1,62 |
1,11 |
1,4 |
||
|
” Время отстаивания субстрата (без рециркуляции) |
|||||
|
Состав: |
Хранилище остатков ферментирующей массы: |
||||
|
СВ [%СМ] |
7,6 |
7,0 |
|||
|
оСВ [%СМ] |
6,3 |
5,6 |
Количество: 1 |
Емкость хранилища 4950 м3 |
|
|
NH4-N [кг/т] |
1,7 |
1,8 |
|||
|
Мобщ — N [кг/т] |
4,3 |
4,4 |
Покрытие: |
без покрытия |
|
|
Р04-Р [кг/т] |
0,58 |
||||
|
К [кг/т] |
3,0 |
Потенциал остаточного газа, протекание процесса на последней сту- |
|||
|
Эквивалент уксусной |
пени (через 60 дней): |
||||
|
кислоты [г/т] |
3855 |
1050 |
При о7 С. 7,0 НМ СН^Тф^^ побродившей массы |
||
|
FOS/TAC [] |
0,73 |
0,25 |
при 20 (J. 1,/ нм^Н^т^^^^д^^д^ц |
||
|
Увеличение доли NH4: 27,0 % абс. |
|||||
|
Утилизация газа: |
среди, ставка оплаты за передачу энергии в сеть. |
Производство газа: |
|||
|
16,1 ценгов/кВт. чэл |
|||||
|
Время хранения газа: 1,3 ч |
БТЭЦ 1 |
Качество газа: |
|||
|
Тип двигателя: |
G |
57,5 об. % СН4 0,06 об. % 02 |
|||
|
Эл. номинальная мощность: |
[kBtJ |
500 |
величина С02 отсутствует 123 ppm H2S |
||
|
Тепловая номинальная мощность |
[kBtJ |
600 |
|||
|
Производитель БТЭЦ |
Рго2 |
Выход газа нм3биогаза нм3СН4 |
|||
|
Производитель мотора: |
Deutz |
||||
|
Число цилиндров: |
12 |
в 1т субстрата 199 114 |
|||
|
Паспортное значение H2S |
[ppm] |
200 |
в 1 т оСВ 759 437 |
||
|
Эл. мощность: |
[кВТзпІ |
408 |
в 1т ХПК 497 286 |
||
|
Доля запального топлива: |
[%] |
— |
|||
|
Расход запального топлива: |
[л/день] |
— |
Выработка электроэнергии: |
||
|
Коэффициент выработки электроэнергии: |
[кВт. Чз^нм^иогаза] |
2,2 |
|||
|
Электрический КПД*: |
[%] |
37,5 |
9280 кВт. ч/день |
||
|
Коэффициент использования мощности по |
427 кВт. ч/тсу6страта |
||||
|
выработке электрознергаи: |
[%] |
77 |
|||
|
Годовое число часов работы |
[ч/г] |
8246 |
Затраты труда: |
||
|
Теор. число часов работы на полную мощность [ч/г] |
6756 |
||||
|
рутинные работы 15,0 ч/неделю |
|||||
|
‘без определения по DIN 6280 |
Устранение неисправностей: 0,6 ч/неделю |
||||
|
Электроэнергия на собствен |
Утилизация тепла: |
||||
|
ные нужды |
учет тепловой энергии на собственные нужды не ведется Внешние потребители |
||||
|
(37,5 к Вт. ч / т^ ^ т ) |
Потребление тепла 53286 кВт. ч/неделю |
||||
|
Тепловая мощность 317,0 кВттц |
|||||
|
Всего для БГУ: 8,9% от выработки |
Теор. коэф. исп. мощности 52,8% |
|
БГУ 20 — 3.000 м3раб. об — 500 кВтзл |
||
|
Капиталовложения: |
||
|
Общие капиталовложения: это соответствует 700 €/м3раб. об 4.200 €/кВтл Субсидии Без субсидий Собственный капитал 19 % от суммы капиталовлож. Заемный капитал 81 % от суммы капиталовлож. |
2.100.000 € 400.000 € 1.700.000 € |
|
|
Ежегодная производительность в стоимостном выражении: Доход от сбыта электроэнергии (77,5 %) Ставка оплаты переданной в сеть электроэнергии: Доход от сбыта тепловой энергии (20,2 %) Продажная цена теплоэнергии: Экономия теплоносителей (0,0 %) Продажа остатков брожения (0,0 %) Значение ценности удобрений (2,3 %) |
16,1 центов/кВт/ч._л 2,0 центов/кВт/ч1П |
538.387 €/г 140.000 €/г 16.130 €/г |
|
Итого: |
694.517 €/г |
|
|
Ежегодные затраты: |
||
|
Расходы го содержанию установки (30,5 %} Амортизация (60,4 %) Договоры на техническое обслуживание (0,0 %) Ремонт: Запасные части (28,1%) |
178.124 €/г 107.600 €/г 50.000 €/г |
|
|
Проценты по капиталовложениям в установку (11,5 %) |
20.524 €/г |
|
|
Расходы го содержанию и эксплуатации зданий и земельных участков (10,3 %} Амортизация (60,8 %) Аренда / наем (9,9 %) |
60.325 €/г 36.700 €/г 6.000 €/г |
|
|
Проценты по капиталовложениям в здания (29,2 %) |
17.625 €/г |
|
|
Расходы го содержанию машин и оборудования (2,3 %} Амортизация (62,5 %) Обслуживание машин и оборудования (37,5 %) |
13.333 €/г 8.333 €/г 5.000 €/г |
|
|
Производственные затраты (14,2 %} Страхование (9,6 %) Потребность в электроэнергии на собственные нужды (38,5 %) Расходы на пусковое топливо (0,0 %) Расходный материал (6,0 %) Персонал (привлеченный) (7,2 %) Персонал (собственный) (36,2 %) Расходы на аналитические исследования (2,4 %) |
10,6 центов/кВт/чзд |
82.963 €/г 8.0 €/г 31.963 €/г 5.0 €/г 6.0 €/г 30.000 €/г 2.0 €/г |
|
Прямые расходы (40,2 %} Затраты на возобновляемое сырье (90,0 %) Кукурузный силос Пшеница (злаковый силос с целого растения) |
26 €/т 25 €/т ч |
249.803 €/г 205.192 €/г 6.050 €/г |
|
Расходы на прочие виды субстрата (0,0 %) Вещества, способствующие брожению (0,0 %) Вода (0,4%) Расходы на внесение удобрений (8,9 %) Проценты по оборотным средствам (расчетная процентная ставка 1,5%) (0,7 %) |
1.000 €/г 20.813 €/г 1.748 €/г |
|
|
Взносы и платежи |
15.000 €/г |
|
|
Общие затраты Выращивание возобновляемого сырья: 36 % Амортизация: 26 % |
584.547 €/г |
|
|
Издержки на производство электроэнергии 17,5 центов/кВт. ч |
||
|
Баланс: Доход без прямых издержек 153 €/м3раб. об Амортизация |
919 €/кВт._л |
459.714 €/г 8,0 г |
|
Расчетный отраслевой результат хозяйственной деятельности 37 €/м3ра6. об |
220 €/кВт._л |
109.969 €/г |
|
*1 расходы на субстрат рассчитаны (2-ой период программы) *2 расходы на содержание персонала согласно данным в производственном журнале *3 цена закупки внешней анергии рассчитана с помощью среднего значения для всех установок *4 данные эксплуатирующей организации ввиду отсутствия в базе данных значений по потреблению электроэнергии на собственные нужды |
среды загружался навоз КРС. В дальнейшем было установлено, что в 1 фазе масса перемешивалась в недостаточной степени. И в этом случае ситуация была существенно улучшена благодаря добавке навоза КРС, что, в свою очередь, в значительной степени поддержало процесс разложения субстрата. Начиная с 36 календарной недели 2007 г. показатели FOS/TAC вновь установились на среднем уровне ок. 0,4 и объем загрузки сырья в установку был вновь увеличен. Позднее в период проведения исследования возник ряд неполадок механизма загрузки твердых компонентов и нагнетающего поршня, что вновь привело к снижению объемов загрузки. В ходе 10 календарной недели 2008 г. вновь отмечалось стремительное увеличение показателя FOS/TAC, вследствие чего объекты загрузки снизились.
В связи с описанными выше проблемами наблюдалось временное поступенчатое снижение нагрузки ферментера (изображение 2-9) с 27 по 37 календарную недели 2007 г. и с 10 по 15 календарную неделю 2008 г. Средний показатель нагрузки установки составлял 2,2 кг оСВ/ (м3 рабочего объема в день). Среднее время гидравлического отстаивания субстрата составляло 146 дней. Увеличение времени гидравлического отстаивания в периоды с 25 по 37 календарную неделю 2007 г. и с 10 по 15 календарную неделю 2008 г., как и снижение значений нагрузки установки, было обусловлено описанными выше сбоями в работе оборудования.
Средний показатель выработки метана составляет 0,83 нм3 СН4/(м3 рабочего объема в день) (ср. данные в таблице 2-3). Такой показатель также отображает значительное влияние установленных нарушений биологической среды в ферментере и проведенных ремонтных работ. В целом показатель выработки метана, начиная с 33 календарной недели, очень стабилен и составляет ок. 0,93 нм3 СН4/(м3 рабочего объема в день); замена субстрата также не оказала негативного влияния. В конце исследуемого периода показатель выработки метана снизился до величины 0,53 нм3 СН4/(м3 рабочего объема в день) в связи с возникшим нарушением технологического процесса.
Изображение 2-10 наглядно демонстрирует, что вплоть до 32 календарной недели 2007 г. установка работала на ок. 77 % от общей мощности по производству электроэнергии, что обусловлено имевшими место техническими неисправностями. Нарушения биологической среды привело к значительном)’ уменьшению коэффициента использования мощности по выработке электроэнергии, который на 29 и 32 календарных неделях 2007 года был зафиксирован на уровне 48 %. Только после регенерации технологического процесса, добавления навоза КРС и постепенного увеличения объемов загрузки субстрата было отмечено увеличения коэффициента до 87%. На 10 календарной недели 2008 года коэффициент использования мощности по выработке электроэнергии упал до величины 16%. В связи с неудовлетворительными биологическими характеристиками и техническими проблемами средняя величина коэффициента использования мощности по выработке электроэнергии блочной ТЭЦ в целом составляла всего 77 % (ср. данные в таблице 2-3).
Потребность в электроэнергии на собственные нужды для всей БГУ (устройства для перемешивания, насосы, блочная ТЭЦ
Изображение 2-11: БГУ 26; ферментер с газовым хранилищем, устройством для перемешивания и предохранителем избыточного давления и т. д.) составляла в исследуемый период 8,9 % от объема вырабатываемой электроэнергии (таблица 2-3).
Данные по использованию тепловой энергии внешними потребителями, также представленные на изображении 2-7, демонстрируют достижение сравнительно высокого коэффициента использования тепловой энергии, составляющего ок. 52,8%, что позволяет сделать вывод о том, что на предприятии действует удачная концепция по использованию теплоэнертии. Несмотря на небольшую величину коэффициента использования мощности по выработке электроэнергии на БГУ был достигнут положительный результат хозяйственной деятельности (таблица 2-4). При исправной эксплуатации установки без неполадок механизма загрузки твердых компонентов и стабильных характеристиках биологической среды представляется возможным достигнуть значительно лучших показателей по использованию мощности для выработки электроэнергии и экономической эффективности установки в целом.